DE3650234T2

DE3650234T2 - Schwingungssteuerungsgerät.

Info

Publication number: DE3650234T2
Application number: DE3650234T
Authority: DE
Inventors: Shunichi Doi; Yasutaka Hayashi; Eiichi Yasuda
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1986-11-06
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2006-11-07
Also published as: EP0222329A3; DE3650234D1; JP2681772B2; EP0222329A2; JPS62108319A; EP0222329B1; US4916632A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, welches dafür ausgebildet ist, um Vibrationen in einem Träger für ein Gebäude oder einem sich bewegenden Fahrzeug zu verhindern, wenn das Gebäude oder das bewegte Fahrzeug durch eine externe Kraft oder Störgröße (eine Straßenfläche) in Vibration versetzt wird.
Herkömmliche Vibrations-Steuergeräte werden durch drei Techniken beherrscht: (1) aktive Steuerung; (2) halbaktive Steuerung; und (3) teilaktive Steuerung.
Die aktive Steuerung zielt darauf ab, Vibrationen dadurch zu steuern, indem eine große Energie außerhalb einer Aufhängung auf die externe Kraft oder Störgröße zwangsweise aufgebracht wird. Beispielsweise umfaßt, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, ein herkömmliches Vibrationssteuergerät: einen hydraulischen Zylinder 111 mit hydraulischen Kammern A und B auf beiden Seiten einer Kolbenfläche, um dadurch einen Vibrationskörper 100 mit einer Masse m abzustützen; ein elektrohydraulisches Servoventil 141; eine hydraulische Quelle 160; und einen hydraulische Weg bzw. Pfad oder eine hydraulische Leitung 150, um eine Strömungsverbindung zwischen dem hydraulischen Zylinder 111, dem elektro-hydraulischen Servoventil 141 und der hydraulischen Quelle 160 zu ermöglichen; wobei das elektro-hydraulische Servoventil 141 in Abhängigkeit von einem Instruktionssignal angetrieben wird. Der Druck der hydraulischen Quelle 160 wird gesteuert, um Öl in die hydraulischen Kammern A und B in dem hydraulischen Zylinder 111 zuzuführen. Daher wird die auf den hydraulischen Zylinder 111 wirkende Kraft fortwährend bzw. stetig gesteuert.
Die halbaktive Steuerung zielt auf eine Änderung der Dämpfungskraft-Eigenschaften durch geringe Energie ab, um die Vibrations-Beschränkungswirkung zu steuern, was im Gegensatz zu einer herkömmlichen Dämpfungsvorrichtung steht, die eine Vibrationssteuerwirkung für eine externe Kraft oder Störung, die auf die Aufhängung einwirkt, gemäß konstanter viskoser Dämpfungskraft-Eigenschaften ausübt. Wie in Fig. 2(b) gezeigt ist, umfaßt ein herkömmliches Vibrationssteuergerät: eine Öffnung 130, die in der Mitte entlang eines hydraulischen Weges bzw. Pfades oder einer hydraulischen Leitung 150 ausgebildet ist, um eine Strömungsverbindung zwischen einem hydraulischen Zylinder 110 und einer hydropneumatischen Feder 120 zu gewährleisten; und eine einzelne elektromagnetische Wählvorrichtung 140 (die einen motorgesteuerten Selektor enthält) für die Öffnung, wobei die elektromagnetische Wählvorrichtung 140 in Abhängigkeit von einem Instruktionssignal ein-/ausgeschaltet wird, um dadurch zwei unterschiedliche Öffnungsgrößen zu erhalten. Mit anderen Worten werden zwei unterschiedliche Dämpfungseigenschaften mit Hilfe einer geringen elektrischen Energie gesteuert.
In diesem Fall beträgt die Zahl der Dämpfungseigenschaften bzw. -charakteristiken gleich zwei, kann jedoch auch drei betragen.
Eine teilweise aktive Steuerung zielt auf eine Steuerung der Vibrationen der gefederten Masse durch eine Teilenergie außerhalb der Aufhängung ab, und zwar gemäß der Größe der externen Kraft oder Störung. Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, umfaßt ein herkömmliches Vibrationssteuergerät: einen hydraulischen Zylinder 110; eine hydropneumatische Feder 120; eine feste Öffnung 130, die in der Mitte entlang einer hydraulischen Bahn oder Leitung 150 ausgebildet ist, um eine Strömungsverbindung zwischen dem hydraulischen Zylinder 110 und der hydropneumatischen Feder 120 zu ermöglichen; eine elektromagnetische Wählvorrichtung 142, um unter Druck gesetztes Öl zu dem hydraulischen Zylinder 110 zuzuführen oder von diesem abzulassen bzw. auszudrücken; und eine hydraulische Quelle 160, wobei die elektromagnetische Wählvorrichtung 142 in Abhängigkeit von einem Instruktionssignal ein-/ausgeschaltet wird. Das unter Druck gesetzte Öl wird von der hydraulischen Quelle 160 zu der hydraulischen Kammer in dem hydraulischen Zylinder 110 zugeführt oder wird aus der hydraulischen Kammer in dem hydraulischen Zylinder 110 zu der hydraulischen Quelle 160 abgelassen bzw. ausgedrückt. Daher wird die Dämpfungskraft durch eine Verschiebung des hydraulischen Zylinders gesteuert.

(Probleme beim Stand der Technik)

Bei dem herkömmlichen Vibrationssteuergerät mit aktiver Steuerung muß die auf die Aufhängung wirkende Kraft immer durch Verwendung des Druckes der hydraulischen Quelle gesteuert werden und die von der hydraulischen Quelle verbrauchte Energie ist hoch. Darüber hinaus ist die Zahl der Komponenten, wie beispielsweise eine Pumpe, ein Tank, und ein Druckakkumulator, die alle die hydraulische Quelle bilden, erhöht, so daß sich ein sperriges kostspieliges Gerät ergibt.
Bei dem herkömmlichen Vibrationssteuergerät gemäß der halbäktiven Steuerung, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, muß ein Zustand durch eine Zustandsdiskriminiereinrichtung IIa auf der Grundlage einer Ausgangsgröße einer Zustandsdetektoreinrichtung I unterschieden werden. Die richtigen Eigenschaften werden durch eine Steuereinrichtung II auf der Grundlage einer Ausgangsgröße von der Zustandsdiskriminiereinrichtung IIa ausgewählt. Um die Vibrationen zu steuern, müssen aus diesem Grund zwei oder drei Dämpfungskraftkennlinien abhängig von dem Instruktionssignal ausgewählt werden, und zwar nach der EIN/AUS- Operation der elektromagnetischen Wählvorrichtung 140. Da die halbaktive Steuerung eine diskretes Steuerschema darstellt, können optimale Dämpfungskrafteigenschaften nicht erhalten werden, um also eine optimale Soll-Steuerkraft unter Berücksichtigung verschiedener externer Kräfte oder Störung zu erzeugen, obwohl die Vibrationen reduziert werden können. Daher können Vibrationen nicht in ausreichender Weise verhindert werden. Bei dem herkömmlichen Vibrationssteuergerät gemäß einer teilweisen aktiven Steuerung, wird das unter Druck gesetzt Öl der hydraulischen Kammer in dem hydraulischen Zylinder 110 zugeführt oder von diesem freigelassen bzw. ausgedrückt, und zwar nach der EIN/AUS-Operation der elektromagnetischen Wählvorrichtung 142. Auf diese Weise wird ein Teil der Soll-Steuerkraft extern zugeführt, was dann zu einer unvollständigen Vibrationssteuerung führt. Da darüber hinaus die teilweise aktive Steuerung ein diskretes Steuerschema darstellt, kann der EIN/AUS-Betrieb der elektromagnetischen Wählvorrichtung keine feine Steuerung für hochfrequente Vibrationen erfüllen, obwohl die teilweise aktive Steuerung hinsichtlich der Vibrationen der gefederten Masse mit einer Frequenz von ca. 1 Hz wirksam ist.
Letztendlich steuern Geräte, die eine halbaktive Steuerung und eine teilaktive Steuerung verwenden, nicht die gesamte Vibrationssteuerkraft, sondern steuern diskret das zu steuernde Objekt. Somit kann eine perfekte Steuerung nicht durchgeführt werden. Bei dem Gerät, welches eine aktive Steuerung verwendet, kann die erforderliche Steuerkraft direkt gesteuert werden. Es ist jedoch immer eine hohe Leistung erforderlich und das Gerät wird sperrig und damit unvorteilhaft.
Aus der EP-A-0 143 984 ist ein Höhensteuersystem für ein Fahrzeug bekannt, wobei Höheneinstellvorrichtungen verwendet werden, um das Fahrzeug auf eine Soll-Höhe zu setzen, wobei die Zahl der Insassen in dem Fahrzeug berücksichtigt wird, ebenso die Belastungsbedingungen in dem Fahrzeug, Reisebedingungen und auch Straßenoberflächenbedingungen berücksichtigt werden. Dieses bekannte System mißt auch den Öldruck und die Fahrzeughöhe an den vier Rädern. Dieses bekannte System umfaßt auch eine Einstelleinrichtung zum Verändern der Soll- Einstellposition abhängig von der Zahl der Insassen, der Fahrzeugbeladung, den Reisebedingungen, den Straßenoberflächenbedingungen oder der Betätigung eines Handschalters. Jedoch ist dieses bekannte Fahrzeughöhen-Steuersystem nicht dafür ausgebildet, um die Vibration eines vibrierenden Körpers zu steuern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät zu schaffen, um eine Vibration zu verhindern, welches die Fähigkeit hat, fortlaufend die Aufhängungs-Eigenschaften zu steuern, so daß die Vibration eines von einer gesteuerten Aufhängung gehalterten Körpers verhindert wird und eine optimale Soll-Steuerkraft, die einem Eingangs- oder Eingabezustand entspricht, mit hoher Empfindlichkeit gegenüber einer externen Kraft oder Störung erhalten wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Techniken wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz zwischen einer optimalen Soll-Steuerkraft, die auf eine Aufhängung einwirken soll, und einer tatsächlich festgestellten Aufhängungs- Steuerkraft berechnet und es werden die Aufhängungs-Eigenschaften fortlaufend durch die Differenz gesteuert. Die Soll-Steuerkraft, die für die Vibrationssteuerung erforderlich ist, wird in äquivalenter Weise auf die Aufhängung aufgebracht. Auf der Grundlage einer halbaktiven Steuerung zur Reduzierung des Energieverbrauchs wird eine wesentliche Funktion der äktiven Steuerung für eine fortlaufende Steuerung der externen Steuerkraft, die auf die Aufhängung einwirkt, dazu verwendet, um die Vorteile der halbäktiven Steuerung und der aktiven Steuerung zu vereinen.

Zusammenfassung der Erfindung

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt eine Vibrationssteuergerät der vorliegenden Erfindung: eine Zustandsdetektoreinrichtung I zum Detektieren einer physikalischen Größe oder Wertes, der die Eigenschaften einer Aufhängung zum Aufhängen eines vibrierenden Körpers beeinflußt und um eine Zustandsgröße zu detektieren, die die Bewegung der Aufhängung wiedergibt; eine Steuereinrichtung II mit einer Berechnungseinrichtung II&sub1; für eine Soll-Steuerkraft, eine Berechnungseinrichtung II&sub2; für die Berechnung einer Detektions-Steuerkraft, und einer Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub3;, wobei die Berechnungseinrichtung II&sub1; für die Soll-Steuerkraft dafür ausgebildet bzw. angepaßt ist, um eine optimale Soll-Steuerkraft unter Berücksichtigung einer externen Kraft oder Störung zu berechnen, die auf die Aufhängung einwirkt, und zwar auf der Grundlage der physikalischen und der Zustandsgrößen in Form von Ausgabegrößen der Zustandsdetektoreinrichtung, und wobei die Berechnungseinrichtung II&sub2; für die Detektions-Steuerkraft dafür ausgebildet bzw. angepaßt ist, um eine Detektions-Steuerkraft entsprechend der physikalischen Größe oder des physikalischen Wertes zu berechnen, die bzw. der von der Zustandsdetektoreinrichtung I detektiert wurde, und wobei die die Differenz berechnende Einrichtung II&sub3; dafür ausgebildet bzw. angepaßt ist, um eine Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft und der Detektions-Steuerkraft zu berechnen; eine Treibereinrichtung III zum Verstärken eines Differenzsignals, welches die Differenz zwischen der Soll- und der Detektions- Steuerkraft von der Steuereinrichtung II wiedergibt; eine Betätigungseinrichtung IV, um variabel und fortlaufend die Aufhängungs-Eigenschaften zu steuern, um in äquivalenter Weise eine Steuerkraft zu generieren, welche der Differenz zwischen der Soll- und der Detektions-Steuerkraft unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störung, die auf die Aufhängung einwirkt, entspricht, und zwar auf der Grundlage einer verstärkten Ausgangsgröße der Treibereinrichtung III, wobei die Aufhängungs-Eigenschaften fortlaufend und variabel derart gesteuert werden können, so daß eine Steuerkraft erzeugt wird, die der Differenz zwischen der Soll- und der Detektions-Steuerkraft unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störung, die auf die Aufhängung einwirkt, entspricht, so daß dadurch Vibrationen verhindert werden, indem in äquivalenter Weise die Soll- Steuerkraft auf die Aufhängung einwirkt.
Die Betriebsweise und die Wirkung der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung sind wie folgt.
Eine zeitserielle optimale Soll-Steuerkraft u unter Berücksichtigung von Vibrationen eines vibrierenden Körpers m, die durch eine externe Kraft oder Störung verursacht werden, welche auf eine Aufhängung zum Aufhängen des vibrierenden Körpers einwirkt, ist durch die folgende Gleichung für Fig. 2(a) gegeben, wenn eine aktive Steuerung angenommen wird:
m = u(x, , ) ... (1),
worin x die Aufhängungsverschiebung durch die externe Kraft oder Störung, die Geschwindigkeit der Aufhängung und x die Beschleunigung bedeuten. Mit anderen Worten ist die Soll-Steuerkraft u eine Funktion von x, und .
Die Soll-Steuerkraft u kann allgemein in der folgenden Weise angegeben werden:
worin gi der Verstärkungskoeffizient für die optimale Vibrationssteuerung und xi die Gesamtzustandsgröße oder Wert des gesamten Vibrationssystems bedeuten. Die Verschiebung der Aufhängung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung als auch eine Übertragungskraft zwischen den Komponenten der Aufhängung sind allgemein in der Gesamtzustandsgröße oder Wert enthalten. Die optimale Soll-Steuerkraft u bildet insofern ein momentanes Zustands-Rückkopplungssteuersystem, indem momentan der physikalische Zustandswert xi des vibrierenden Körpers m detektiert wird und der Koeffizient gi auf der Grundlage der Größe des physikalischen Zustandswertes xi angegeben wird. Es kann daher eine optimale Vibrationssteuerung für das Massenvibrationssystem erreicht werden.
Ein physikalischer Wert f, der auf die Aufhängung nach der Anlage der Soll- Steuerkraft u einwirkt, wird mit Hilfe eines Sensors detektiert. Der physikalische Wert f wird gegengekoppelt und eine Ausgangsgröße, welche eine Differenz &epsi; (= u - f) wiedergibt, wird durch die Treibereinrichtung III verstärkt. Die Betätigungseinrichtung IV, die an der Aufhängung befestigt ist, wird mit Hilfe der verstärkten Ausgangsgröße angetrieben und es wird somit der physikalische Wert oder Größe f fortlaufend gesteuert. Spezieller ausgedrückt wird eine Kraftkomponente der physikalischen Größe f aus der optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ) extrahiert und gesteuert, um die physikalische Größe oder Wert f unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störung fein einzustellen, und zwar im Vergleich zu herkömmlichen Vibrationssteuergeräten. Zur gleichen Zeit kann der Energieverbrauch reduziert werden, die Konstruktion kann vereinfacht werden und Gewicht, Raum und Kosten der Stromversorgungsquelle und der Leitungslegung kann reduziert werden.

(Beschreibung von Aspekten der Erfindung)

Erster Aspekt

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, welches einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Steuereinrichtung II umfaßt eine Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4;, um ein Differenzsignal von der Differenz berechnenden Einrichtung II&sub3; mit einem Signal des Zustandswertes zu multiplizieren, welches die Bewegung der Aufhängung wiedergibt und welches durch die Zustands-Detektoreinrichtung I detektiert worden ist, und um zu entscheiden, ob eine äquivalente Steuerung der Soll-Steuerkraft erreicht werden kann, welche der Bewegung der Aufhängung folgt. Es wird ein Steuersignal zur Steuerung der Aufhängungs-Eigenschaften auf der Grundlage einer Ausgangsgröße von der Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4; ausgegeben.
Die Betriebsweise und die Wirkung des ersten Aspektes bei der oben angegebenen Anordnung soll nunmehr beschrieben werden.
In der Steuereinrichtung II berechnet die Berechnungseinrichtung II&sub1; für die Soll- Steuerkraft die optimale Steuerkraft u für die Bewegung x der Aufhängung, und die Zustands-Detektoreinrichtung I detektiert den physikalischen Wert f, der die Steuerkraft wiedergibt, die auf die Aufhängung einwirkt. Die Berechnungseinrichtung II&sub2; für die Detektions-Steuerkraft berechnet die Detektions-Steuerkraft f für die Bewegung x der Aufhängung, die als physikalische Größe f detektiert wurde. Die Detektions-Steuerkraft f wird gegengekoppelt bzw. negativ rückgekoppelt.
Die Differenz &epsi; (= u - f), die von der die Differenz berechnenden Einrichtung II&sub3; ausgegeben wird, wird durch die Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4; mit der Bewegung x der Aufhängung, die durch den Sensor detektiert worden ist, multipliziert. Wenn eine Ausgangsgröße &epsi;x positiv ist, d.h. wenn die Differenz &epsi; und die Bewegung x die gleichen Vorzeichen haben, so verstärkt die Treibereinrichtung III das Differenzsignal &epsi;, um die Betätigungseinrichtung IV, die an der Aufhängung befestigt ist, anzutreiben. Es wird daher die Steuerkraft in äquivalenter Weise angelegt, um die Steuerkraft zu reduzieren, die gegenwärtig auf die Aufhängung einwirkt, um dadurch die Soll-Steuerkraft zu erhalten. Wenn jedoch die Ausgangsgröße &epsi;x negativ ist, d.h. wenn die Differenz &epsi; und die Bewegung x entgegengesetzte Vorzeichen haben, so wird die Steuerung ausgeführt, um die physikalische Größe f zu vermindern, was im Gegensatz zur obigen Betriebsweise steht. Es sei darauf hingewiesen, daß selbst dann, wenn die Differenz &epsi; und die Bewegung x der Aufhängung entgegengesetzte Vorzeichen haben, die Steueroperation verhindert wird, wenn die Richtung der Soll-Steuerkraft entgegengesetzt zu der Richtung der Bewegung x der Aufhängung verläuft.
Die Aufhängungseigenschaften, d.h. die physikalische Größe, die auf die Aufhängung einwirkt, werden zusätzlich in Abhängigkeit von einem Wert gesteuert, der der Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft und der Detektions-Steuerkraft entspricht, welche die physikalische Größe wiedergibt, die auf die Aufhängung einwirkt. Zur gleichen Zeit steuert die Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4; die Richtungen der Differenz und der Bewegung x der Aufhängung. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Vibrationssteuergerät, bei dem der charakteristische Wert einfach gemäß einer Zustandsänderung geschaltet wird, wodurch die Vibrationen teilweise gesteuert werden, kann die Aufhängung gemäß einer optimalen Steuerkraft gesteuert werden, die für eine Vibrationssteuerung unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störgröße erforderlich ist, was dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht. Die physikalische Größe f kann fein eingestellt werden und es kann eine ausreichende Verhinderung einer Vibration erreicht werden. Gleichzeitig kann der Energieverbrauch minimal gehalten werden, die Konstruktion kann vereinfacht werden und das Gewicht, Raum und Kosten der Stromversorgungsquelle und der Leitungsverlegung kann reduziert werden.

Zweiter Aspekt

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zum ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der Steuereinrichtung II eine Integriereinrichtung II&sub5; enthalten. Die Integriereinrichtung II&sub5; integriert das Ausgangssignal von der Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4; als eine Funktion der Zeit, um einen Versatz (eine Restdifferenz) der Steuerkraft zu beseitigen. Die Aufhängungseigenschaften werden proportional zur Größe eines Ausgangs der Integriereinrichtung II&sub5; gesteuert. Der Versatz bzw. Offset (restliche Differenz) der einen Fehler in der Soll-Steuerkraft unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störgröße, die auf die Aufhängung einwirkt, bewirkt, kann beseitigt werden. Gleichzeitig wird eine integrierte Ausgangsgröße zur Steuerung der Betätigungsvorrichtung verwendet, so daß dadurch die Steuerfrequenz in einem großen Ausmaß reduziert wird.

Dritter Aspekt

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem dritten Aspekt umfaßt die Zustands-Detektoreinrichtung I beim zweiten Aspekt einen ersten Sensor zum Detektieren einer Dämpfungskraft der Aufhängung und einen zweiten Sensor zum Detektieren einer Geschwindigkeit von Teilen, welche die Aufhängung bilden, wobei die Geschwindigkeit als Bewegung der Aufhängung definiert wird. Zusätzlich enthält die Betätigungseinrichtung IV bei der zweiten Ausführungsform eine Einrichtung, um fortlaufend variabel einen Dämpfungskoeffizienten als die Aufhängungs- Eigenschaften zu verändern.
Die Betriebsweise und Wirkung des dritten Aspektes, der die oben erläuterten strukturellen Merkmale aufweist, soll nun im folgenden beschrieben werden.
In der Zustands-Detektoreinrichtung I detektiert der erste an der Aufhängung befestigte Sensor eine Dämpfungskraft fc, die auf die Aufhängung wirkt, und der zweite Sensor detektiert eine Geschwindigkeit der Aufhängung. Die Steuereinrichtung II subtrahiert die Detektions-Steuerkraft fc, die der Dämpfungskraft entspricht, die fortwährend auf die Aufhängung einwirkt, von der zeitseriellen optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ), die der externen Kraft entspricht und die zusätzlich auf die Aufhängung bei der aktiven Steuerung einwirkt, um eine Differenz &epsi; (= u - fc) zu berechnen. Die Differenz &epsi; wird mit der Aufhängungsgeschwindigkeit multipliziert und es wird ein Produkt &epsi; als eine Funktion der Zeit integriert. Wenn die Multiplikations-Ausgangsgröße &epsi; positiv ist, so ist auch die integrierte Ausgangsgröße positiv. Die Ausgangsgröße wird durch die Treibereinrichtung III verstärkt, um die Betätigungseinrichtung IV anzutreiben, die an der Aufhängung befestigt ist, um dadurch fortlaufend einen Dämpfungskoeffizienten C gemäß der Ausgangsgröße &epsi; zu erhöhen und damit fortlaufend die Dämpfungskraft fc zu erhöhen.
Wenn jedoch die Ausgangsgröße &epsi; negativ ist, so wird der Dämpfungskoeffizient C fortlaufend reduziert, um dadurch fortlaufend die Dämpfungskraft fc zu reduzieren.
Es wird eine optimale Steuerkraft u(x), die der Dämpfungskraft zugeordnet ist, aus der optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ) berechnet und es wird eine Steuerung durchgeführt, um zu bewirken, daß die äquivalente Kraft fc, die für eine Vibrationssteuerung erforderlich ist, auf die Aufhängung einwirkt.
Im Falle der negativen Ausgangsgröße &epsi; wird selbst dann, wenn die Vorzeichen der Differenz &epsi; und der Geschwindigkeit der Aufhängung entgegengesetzt sind, ein Steuerbetrieb unter der Bedingung verhindert, daß die Richtungen der Soll- Steuerkraft und der Bewegung der Aufhängung entgegengesetzt sind.
Dies wird durch eine Bewegungsgleichung eines Vibrationsmodells mit einer Variablen wie folgt ausgedrückt:
m = k&sub0;x + c + u ... (3)
C = u/ + c ... (4)
worin ko eine gegebene Federkonstante ist.
Im Vergleich mit einem herkömmlichen Vibrationssteuergerät wird die Steuerung derart durchgeführt, daß die Dämpfungskraft fc der Aufhängung detektiert werden kann und der Dämpfungskoeffizient der Aufhängung gesteuert wird, um zu bewirken, daß die Soll-Steuerkraft in äquivalenter Weise auf die Aufhängung einwirkt. Eine Phasenverzögerung und ein Überschwingen können hinsichtlich der optimalen Soll-Steuerkraft u reduziert werden und eine Erhöhung der Vibration, die die Phasenverzögerung und das Überschwingen begleiten, kann verhindert werden. Der Dämpfungseffekt kann stark reduziert werden und die Dämpfungskraft kann fortlaufend geändert werden. Daher kann auch der Anwendungsbereich der Dämpfungswirkung erweitert werden.

Vierter Aspekt

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches einen vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Zustands-Detektoreinrichtung I umfaßt einen dritten Sensor zum Detektieren einer Federkraft fk der Aufhängung, die als eine physikalische Größe f dient, und einen vierten Sensor zum Detektieren der Verschiebung eines Aufhängungsteiles als die Bewegung der Aufhängung. Die Betätigungseinrichtung IV umfaßt eine Vorrichtung, um fortlaufend und variabel die Federkonstante als die Aufhängungseigenschaften zu ändern.
Die Betriebsweise und Wirkung des vierten Aspektes, der die strukturellen oben beschriebenen Merkmale aufweist, soll nunmehr beschrieben werden.
In der Zustands-Detektoreinrichtung I detektiert der dritte Sensor, der an der Aufhängung befestigt ist, die Federkraft fk, die auf die Aufhängung wirkt, und der vierte Sensor detektiert eine Verschiebung x der Aufhängung. Die Steuereinrichtung II subtrahiert die Federkraft fk, die gegenwärtig auf die Aufhängung einwirkt, von der zeitseriellen optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ) bei dem Bedarf einer aktiven Steuerung. Eine Differenz &epsi; (= u - fk) wird mit der Verschiebung x der Aufhängung multipliziert. Eine Ausgangsgröße &epsi;x der Steuereinrichtung II wird als eine Funktion der Zeit integriert. Wenn die Multiplikationsausgangsgröße &epsi;x positiv ist, ist auch die integrierte Ausgangsgröße positiv. Die Ausgangsgröße von der Integriereinrichtung wird durch die Treibereinrichtung III verstärkt, um die Betätigungseinrichtung IV, die an der Aufhängung befestigt ist, anzutreiben. Die Federkonstante k wird fortlaufend gemäß der Multiplikationsausgangsgröße &epsi;x erhöht, bis die Federkonstante fk die Soll-Steuerkraft erreicht.
Wenn jedoch die Ausgangsgröße &epsi;x negativ ist, was im Gegensatz zu dem oben erläuterten Fall steht, so werden die Federkonstante k&sub2; und damit die Federkraft fk fortlaufend reduziert. Spezieller ausgedrückt, wird die optimale Steuerkraft u(x), welche die Federkraft betrifft, aus der optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ) berechnet, um die äquivalente Federkraft fk, die für eine Vibrationsdämpfung erforderlich ist, auf die Aufhängung einwirken zu lassen.
Selbst wenn die Vorzeichen der Differenz &epsi; und der Verschiebung x der Aufhängung im Falle der negativen Ausgangsgröße &epsi;x entgegengesetzt sind, wird eine Steueroperation unter der Bedingung verhindert, daß die Richtungen der Soll-Steuerkraft und der Bewegung der Aufhängung entgegengesetzt verlaufen.
Dies wird durch eine Bewegungsgleichung eines Vibrationsmodells mit einer Variablen wie folgt ausgedrückt:
m = kx + C&sub0; + u ... (5)
K = u/x + k ... (6),
worin C&sub0; ein gegebener Dämpfungskoeffizient ist.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Vibrationssteuergerät kann die Vibrationssteuerung mit einem hohen Energiewirkungsgrad erreicht werden, da die Federkraft fk der Aufhängung detektiert wird und die Federkonstante k der Aufhängung fortlaufend geändert wird, so daß dadurch die Speicherung/Entladung der Vibrationsenergie als das Merkmal der Federkraft gesteuert wird.

Fünfter Aspekt

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, welches einen fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zustands-Detektoreinrichtung I umfaßt den ersten und den dritten Sensor, um jeweils eine Aufhängungs-Dämpfungskraft fc und eine Federkraft fk als die physikalischen Größen zu detektieren, und umfaßt den zweiten und vierten Sensor, um jeweils die Verschiebung x des Aufhängungsteiles und die Verschiebung als Bewegung der Aufhängung zu detektieren. Die Steuereinrichtung II multipliziert die Geschwindigkeit x der Aufhängung, die durch den zweiten Sensor detektiert wurde, und die Verschiebung x der Aufhängung, die durch den vierten Sensor detektiert wurde, mit einer Differenz &epsi; = u - (fc + fk) zwischen der optimalen Soll-Steuerkraft u und einer Summe (fc + fk) der Dämpfungskraft fc der Aufhängung und der Federkraft fk, die jeweils durch den ersten und dritten Sensor detektiert worden sind. Die Produkte werden dann als Funktion der Zeit integriert, um eine erste Ausgangsgröße für die Steuerung der Dämpfungskraft und um eine zweite Ausgangsgröße für die Steuerung der Federkraft zu erzeugen. Die Treibereinrichtung III umfaßt eine Einrichtung, um jeweils die erste und die zweite Ausgangsgröße zu verstärken. Die Betätigungseinrichtung IV umfaßt eine erste Betätigungsvorrichtung, um fortlaufend und um variabel den Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage des Signals zu steuern, welches durch Verstärkung der ersten Ausgangsgröße erhalten wurde, und enthält eine zweite Betätigungsvorrichtung, um fortlaufend und variabel den Federkoeffizienten auf der Grundlage eines Signals zu steuern, welches durch Verstärkung der zweiten Ausgangsgröße erhalten wurde.
Die Betriebsweise und Wirkung des fünften Aspektes mit den erläuterten strukturellen Merkmalen soll nun im folgenden beschrieben werden.
Gemäß dem fünften Aspekt werden die Dämpfungskraft fc der Aufhängung und die Federkraft fk, die jeweils durch den ersten und den dritten Sensor detektiert worden sind, gegengekoppelt zu der zeitseriellen optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ), und zwar auf der Grundlage der aktiven Steuerung. Die Dämpfungskraft fc und die Federkraft fk werden gleichzeitig und in äquivalenter Weise auf der Grundlage der Differenz gesteuert. Die Wirkung besteht aus einer Kombination des dritten und des vierten Aspektes.
Die optimalen Steuerkräfte u( ) und u(x) für die Dämpfungs- und Federkräfte werden aus der optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ) berechnet und die Steuerung wird durchgeführt, um eine äquivalente Steuerkraft, die für eine Vibrationsdämpfung erforderlich ist, auf die Aufhängung einwirken zu lassen. Dies wird durch eine Bewegungsgleichung eines Vibrationsmodells mit einer Variablen ausgedrückt:
m = kx + c + u ... (7)
Verglichen mit einem herkömmlichen Vibrationssteuergerät wird die optimale Soll-Steuerkraft u(x, , ) durch die Dämpfungs- und Federkräfte fc und fk kompensiert, die zueinander um 90º phasenversetzt sind. Wenn die Steuerung nicht mit der Dämpfungskraft fc ausgeführt werden kann, so wird die Federkraft verwendet. Wenn die Steuerung nicht mit der Federkraft ausgeführt werden kann, so wird die Dämpfungskraft verwendet. Es kann daher eine Steuerung mit sehr hoher Prazision immer erreicht werden.

Sechster Aspekt

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, welches einen sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich zu dem fünften Aspekt enthält die Steuereinrichtung II beim sechsten Aspekt eine Einrichtung zum Erzeugen einer dritten Aufhängungskraft proportional zur Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft und der Summe der Feder- und Dämpfungskräfte, wenn dies benotigt wird, und zwar nach dem Detektieren der Polarität (d.h. des Vorzeichens) oder Größe der Differenz. Die Treibereinrichtung III umfaßt eine Einrichtung zum Verstärken der dritten Ausgangsgröße. Gemäß dem sechsten Aspekt ist ferner eine dritte Betätigungseinrichtung vorgesehen, um fortlaufend und variabel eine Steuerkraft zu steuern, die extern auf den vibrierenden Körper unabhängig von der Bewegung der Aufhängung einwirkt, und zwar auf der Grundlage eines Signals, welches durch Verstärken der dritten Ausgangsgröße erhalten wird.
Die Betriebsweise und Wirkung des sechsten Aspektes mit den oben angegebenen strukturellen Merkmalen soll nunmehr beschrieben werden.
Der Zeitbereich der optimalen Soll-Steuerkraft u(x, , ), basierend auf der aktiven Steuerung und nicht durch die Dämpfungskraft fc und die Federkraft fk beim fünften Aspekt gesteuert, wird durch die Polarität oder Größe der Differenz beim sechsten Aspekt diskriminiert. Die dritte Ausgangsgröße, die zu der Differenz proportional ist, wird geschaltet. Wenn die Steuereinrichtung II die dritte Ausgangsgröße erzeugt, wird diese durch die Treibereinrichtung III verstärkt, um die dritte Betätigungseinrichtung anzutreiben, welche direkt den vibrierenden Körper haltert oder abstützt. Mit anderen Worten wird der Zeitbereich, wenn die Dämpfungskraft fc und die Federkraft fk nicht auf die optimale Soll-Steuerkraft ansprechen kann, durch die dritte Betätigungseinrichtung kompensiert. Dies wird durch eine Bewegungsgleichung eines Vibrationsmodells mit einer Variablen in der folgenden Weise ausgedrückt:
m = kx + c + u'
= u(x, , )
für u' = u( ) ... (8).
Das Vibrationssteuergerät dieses Aspekts kann die gleiche Dämpfungswirkung wie diejenige der aktiven Steuerung erreichen. Gleichzeitig kann, verglichen mit dem herkömmlichen aktiven Steuergerät, die Energieversorgungsquelle (eine hydraulische Quelle) wesentlich reduziert werden und ferner können auch der Energieverbrauch, das Gewicht und der Raum reduziert werden.

Siebter Aspekt

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines siebten Aspekts der vorliegenden Erfindung. Die Berechnungseinrichtung II&sub1; für die Soll-Steuerkraft in der Steuereinrichtung II umfaßt eine Zustands-Diskriminiereinrichtung II&sub1;&sub1; zum Diskriminieren einer Masse eines vibrierenden Körpers, einer Federkonstanten, eines Dämpfungskoeffizienten und einer externen Kraft oder Störungszustandes, umfaßt eine Verstärkungswähleinrichtung II&sub1;&sub2; zum Wählen einer von im voraus abgespeicherten Verstärkung als eine optimale Verstärkung für verschiedene Zustandssignale, die für eine Vibrationssteuerung verwendet werden, auf der Grundlage der Ausgangsgrößen der Zustands-Diskriminiereinrichtung II&sub1;&sub1;, und eine Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3; für eine optimale Soll-Steuerkraft, um die ausgewählte Verstärkung mit den Zustandssignalen zu multiplizieren, die für die Vibrationssteuerung verwendet werden, und um die Produkte zu addieren. Die Soll-Steuerkraft kann in Einklang mit Änderungen in dem Aufhängungszustand und der externen Kraft oder dem Störungszustand richtig gesetzt werden.
Gemäß dem siebten Aspekt veranlaßt die Zustands-Detektoreinrichtung I verschiedene Sensoren, die Zustände des vibrierenden Körpers und der die Aufhängung umgebenden Teile zu detektieren. Die Zustands-Diskriminiereinrichtung II&sub1;&sub1; verwendet diese Zustandssignale, um unmittelbar zu diskriminieren, z.B. zwischen der Masse des vibrierenden Körpers, der Federkonstanten, dem Dämpfungskoeffizienten und der externen Kraft oder dem Störungszustand. Die optimale Verstärkung für die verschiedenen Zustandssignale für die Durchführung einer Vibrationssteuerung wird augenblicklich aus den Verstärkungen ausgewählt, die in der Verstärkungs-Wähleinrichtung II&sub1;&sub2; gespeichert sind, und zwar auf der Grundlage der Diskriminations-Ausgangsgröße.
Die Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3; für die optimale Soll-Steuerkraft multipliziert die ausgewählte optimale Verstärkung mit den verschiedenen Zustandssignalen, die für die Vibrationssteuerung verwendet werden, und addiert die Produkte, um ein Signal gemäß einer optimalen Soll-Steuerkraft zu erhalten. Unter Verwendung dieses Signals wird das Vibrations-Steuergerät gesteuert. Spezieller ausgedrückt, führt das Vibrations-Steuergerät eine Gegenkopplung der verschiedenen Zustandssignale durch und ändert spontan die Zustands-Wichtungskoeffizienten (optimale Verstärkung), um automatisch die optimale Soll-Steuerkraft zu berechnen, so daß dadurch eine Vibrationssteuerung durchgeführt wird, um so den Einfluß der externen Kraft oder Störung zu kompensieren und damit effektiv die Wirkung der vorliegenden Erfindung maximal zu gestalten.

Achter Aspekt

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, welches einen achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich zum siebten Aspekt umfaßt die Steuereinrichtung II in dem achten Aspekt folgendes: eine Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3;&sub1; für einen Ziel-Steuerkoeffizienten für die Verwendung der physikalischen und der Zustandswerte als Ausgangsgrößen aus der Zustandsdetektoreinrichtung I, um die optimalen Soll-Steuerkraft-Koeffizienten zu berechnen, welche zu den jeweiligen physikalischen Werten und den Zustandswerten beitragen, welche die optimale Soll-Steuerkraft darstellen, und zwar unter Berücksichtigung der externen Kraft oder der Störgröße, die auf die Aufhängung einwirkt; eine Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub2;&sub1; für die Berechnung von Detektions-Steuerkoeffizienten für eine tatsächliche Steuerung der Aufhängung auf der Grundlage der Detektionssignale von der Zustands-Detektoreinrichtung I; und eine Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub3;&sub1; zum Berechnen der Differenzen zwischen den Soll-Steuerkoeffizienten und den Detektions-Steuerkoeffizienten.
Die Betriebsweise und die Wirkung des achten Aspektes mit den oben angegebenen konstruktiven Merkmalen werden im folgenden beschrieben:
In der Steuereinrichtung II berechnet die Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3;&sub1; für den Soll-Steuerkoeffizienten den optimalen Soll-Steuerkoeffizienten Cu für die Aufhängungsbewegung x anstelle der Berechnung der Soll-Steuerkraft. Der Sensor detektiert die physikalische Größe oder den physikalischen Wert, die bzw. der tatsächlich auf die Aufhängung einwirkt, und zwar in bezug auf den optimalen Soll-Steuerkoeffizienten Cu. Der Detektions-Steuerkoeffizient C für die Aufhängungsbewegung x, der dem physikalischen Wert entspricht, wird gegengekoppelt und es werden die Aufhängungs-Eigenschaften in Abhängigkeit von der Differenz &epsi;&sub0; (= Cu - C') gesteuert. Spezieller gesagt, wird der physikalische Wert, d.h. der Steuerkoeffizient, der auf die Aufhängung wirkt, erhöht, um eine Steuerung durchzuführen, um somit den optimalen Steuerkoeffizienten Cu zu erhalten. Mit anderen Worten werden die Aufhängungs-Eigenschaften, d.h. der auf die Aufhängung einwirkende physikalische Wert, zusätzlich gemäß dem Wert gesteuert, welcher der Differenz zwischen dem Soll-Steuerkoeffizienten, welcher der optimalen Soll-Steuerkraft entspricht, und dem Steuerkoeffizienten entspricht, der detektiert wurde, und der den physikalischen Wert wiedergibt, welcher auf die Aufhängung einwirkt. Obwohl daher das herkömmliche Vibrationssteuergerät einfach die Charakteristika gemäß der Zustandsänderung verändert, kann die Aufhängung mit der optimalen Steuerkraft gesteuert werden, die für eine Vibrationsdämpfung unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störgröße erforderlich ist, was dem achten Apsekt entspricht. Als Ergebnis kann der physikalische Wert f fein eingestellt werden, es kann eine maximale Vibrationsdämpfungswirkung erhalten werden und es kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Die oben erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) sind jeweils schematische Schaltungen, welche herkömmliche Vibrationssteuergeräte zeigen;
Fig. 3 ist ein schematischer Schaltungsplan, welcher ein herkömmliches Vibrationssteuergerät zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, welches einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches einen zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, welches einen dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches einen vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, welches einen fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, welches einen sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, welches einen siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, welches einen achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12(a) ist ein schematischer Schaltungsplan, welcher eine automobile hydropneumatische Aufhängung gemaß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12(b) ist eine Schnittdarstellung einer Betätigungsvorrichtung 2 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, welches die gesamte Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweisen der Zustands-Detektoreinrichtung I und einer Verstärkungswähleinrichtung II&sub1;&sub2; in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine Kurve, welche die Beziehung zwischen den hydropneumatischen Federeigenschaften und der Federkonstanten in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ist eine Kurve, welche die Beziehung zwischen der Aufnahmespule-Verschiebung und dem Dämpfungskoeffizienten in bezug auf die Ausgangsgröße aus der Steuereinrichtung II bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist ein Blockschaltbild, welches die gesamte Systemkonfiguration einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 ist ein Zeitsteuerplan für eine Impulsbreitenmodulation in einer Antriebseinrichtung III in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist ein Blockschaltbild, welches die gesamte Systemkonfiguration einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 20 ist ein Flußlaufplan zur Erläuterung der Betriebsweise der Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3;&sub1; für den Soll-Steuerkoeffizienten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Erste Ausführungsform

Das Vibrationssteuergerät gemäß einer ersten Ausführungsform wird dadurch erhalten, indem man den dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung auf eine automobile hydropneumatische Aufhängungsvorrichtung anwendet, die eine Öffnung 130 in der Mitte entlang eines hydraulischen Pfades oder Rohrleitung 150 aufweist, um dadurch eine Strömungsverbindung zwischen einem hydraulischen Zylinder 110 und einer hydropneumatischen Feder 120 zu ermöglichen, wie dies in Fig. 12(a) gezeigt ist. Die typische Fahrzeug-Radaufhängung soll unter Hinweis auf die Fig. 12, 13, 14, 15 und 16 beschrieben werden.
Das Vibrationssteuergerät dieser Ausführungsform gehört grundsätzlich zum dritten und siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung in den Fig. 6 und 10. Das Vibrationssteuergerät umfaßt eine Zustands-Detektoreinrichtung I, eine Steuereinrichtung II, eine Treibereinrichtung III und eine Betätigungseinrichtung IV. Die Steuereinrichtung II umfaßt eine Zustandsdiskriininiereinrichtung II&sub1;&sub1;, eine Verstärkungswähleinrichtung II&sub1;&sub2;, eine Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3; für eine optimale Soll-Steuerkraft, eine Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub3;, eine Signalsteuereinrichtung II&sub4; und eine Integriereinrichtung II&sub5;.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, umfaßt die Zustands-Detektoreinrichtung I ein Potentiometer 10, einen Verstärker 20, eine Differenzierstufe 30, einen Drucksensor 11a, einen Verstärker 21a, einen Drucksensor 11b, einen Verstärker 21b, einen Differenzverstärker 31, einen Beschleunigungssensor 12, einen Verstärker 22, einen Integrator 32a, einen Integrator 32b, einen Temperatursensor 13, einen Verstärker 23, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14, einen Verschiebungssensor 56 und einen Verstärker 24. Das Potentiometer 10 ist zwischen einem Karosserieralimen 63 und einem Aufhängungsarm 62 eingefügt, um das entsprechende Fahrzeugrad drehbar zu haltern, und dieses Potentiometer detektiert eine relative Verschiebung. Der Verstärker 20 ist an das Potentiometer 10 angeschlossen und gibt ein Signal aus, welches eine relative Verschiebung y zwischen der Achse und der Karosserie während der Fahrt des Fahrzeugs wiedergibt. Die Differenzierstufe 30 differenziert die relative Verschiebung y, die von dem Verstärker 20 abgegeben wird und detektiert eine relative Geschwindigkeit y. Der Drucksensor 11a ist in der Kammer des hydraulischen Zylinders 110 montiert und detektiert eine Fahrzeugbelastung. Der Verstärker 21a detektiert eine Fahrzeugbelastung w aus der Druckausgangsgröße aus dem Druckfühler 11a. Der Drucksensor 11b ist in der Einlaßöffiiung der hydraulischen Kammer des Akkumulators 120 angeordnet und detektiert eine Dämpfungskraft. Der Verstärker 21b ist mit dem Drucksensor 11b verbunden und detektiert dessen Ausgangsgröße. Der Differenzverstärker 31 detektiert eine Dämpfungskraft fc, eine Differenz zwischen den Ausgangsgrößen der Verstärker 21a und 21b. Der Beschleunigungssensor 12 ist an der Karosserie befestigt, um eine Beschleunigung zu detektieren. Der Verstärker 22 ist mit dem Beschleunigungssensor 12 verbunden, um die Beschleunigung zu verstärken. Der Integrator 32a integriert die Ausgangsgröße des Verstärkers 22, um eine Federungsgeschwindigkeit x&sub2; zu detektieren. Der Integrator 32b integriert eine Ausgangsgröße des Integrators 32a, um die Federungsverschiebung x&sub2; zu detektieren. Der Temperatursensor 13 ist in der Gas- oder Luftkammer in dem Akkumulator 120 montiert und detektiert eine Gastemperatur t. Der Verstärker 23 ist mit dem Temperatursensor 13 verbunden, um eine Ausgangsgröße des Temperatursensors 13 zu detektieren. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 ist an der Ausgangswelle des Fahrzeuggetriebes montiert, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit v zu detektieren. Der Verstärker 24 gibt ein Signal aus, welches die Verschiebung wiedergibt. Der Verschiebungssensor 56 detektiert eine Verschiebung einer Spule bzw. Aufnahmespule 58, die als eine variable Öffnung dient und fortlaufend den hydraulischen Strömungsweg bzw. -pfad 150 in der Betätigungsvorrichtung IV öffnet/schließt, die aus einer linearen Betätigungsvorrichtung 55 und einem Ventilkörper 59 besteht, wie in Fig. 12(b) gezeigt ist.
Die Zustands-Diskriminiereinrichtung II&sub1;&sub1; und die Verstärkungs-Wähleinrichtung II&sub1;&sub2; umfaßt einen Mikrocomputer 70 mit Eingangsports 71 zum Empfangen der Fahrzeuggeschwindigkeit ν, der relativen Verschiebung y, der Radlast w, und der Gastemperatur t, eine arithmetische Einheit 72, zum Unterscheiden eines Zustandes auf der Grundlage der Eingangsgrößen und dem Wählen einer optimalen Verstärkung, einen Speicher 73 zum Speichern optimaler Verstärkungen und einen Algorithmus der arithmetischen Operationsschaltung 72, und Ausgangsports 74 zum Ausgeben der optimalen Verstärkung, die durch die arithmetische Einheit 72 ausgewählt wurde.
Die Funktionen des Mikrocomputers 70 sollen im einzelnen unter Hinweis auf den Flußlaufplan der Fig. 14 beschrieben werden. Bei dem Schritt P1 wird die Ausgangsgröße von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aufgenommen, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit y für den Zweck zu berechnen, um die gefederte Masse m der hydropneumatischen Aufhängung zu detektieren, d.h. die Zahl der Insassen oder das Fahrzeuggewicht, welches sich abhängig von der Belastung ändert. Bei dem Schritt P2 wird die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit ν verglichen (P2) mit einer Bezugsfahrzeuggeschwindigkeit ν = 0, um einen Anhaltezustand des Fahrzeugs zu unterscheiden, seit ein Fahrgast in/aus das/dem Fahrzeug eingestiegen bzw. ausgestiegen ist oder eine Beladung zum Zeitpunkt des Anhaltens (ν = 0) eingeladen/ausgeladen wurde. Wenn sich beim Schritt P2 JA ergibt, d.h. das Entscheidungsergebnis zeigt das Anhalten des Fahrzeuges an, so wird die Fahrzeuglast w aufgenommen, um die gefederte Masse m bei dem Schritt P3 zu berechnen. Die Entscheidungsschritte (P4 bis P7) werden durchgeführt, um die Größe der berechneten gefederten Masse m in eine Größe eines Bereiches m0 bis m3 zu klassifizieren. Wenn bei einem der Schritte P4 bis P7 sich JA ergibt, wird die gefederte Masse m so gesetzt, daß sie gleich einer der Größen des Bereiches m0 bis m3 ist (Schritt P8, P9, P10 oder P11). Wenn beim Schritt P2 NEIN entschieden wird, d.h. der Mikrocomputer bestimmt, daß das Fahrzeug fährt und die gefederte Masse m wird bestimmt bzw. festgelegt, sich nicht geändert zu haben. Der Fluß springt (J) dann zu dem ausgewählten Entscheidungsblock außerhalb bzw. ausgehend von den Schritten P8 bis P11. Die relative Verschiebung y wird dann aufgenommen und wird als eine von den fünf relativen Verschiebungswerten y (Schritte P12 bis P16) klassifiziert, da die Federkonstante k&sub2; der hydropneumatischen Feder 120 sich geändert hat, wie dies in Fig. 15(a) gezeigt ist. Die eine der relativen Verschiebungen y0 bis y4 wird dann so gesetzt, daß sie die detektierte Verschiebung y bildet (Schritt P17, P18, P19, P20 oder P21). Die Gastemperatur t der hydropneumatischen Feder 120 wird aufgenommen und wird als eine von sechs Temperatur-t-Bereichsgrößen klassifiziert (P22 bis P27), da sich die Federkonstante k&sub2; ändert, und zwar aufgrund der Änderung der Gastemperatur t, wie dies in Fig. 15(b) gezeigt ist. Einer der Temperaturbereiche t0 bis t5 wird so gesetzt, daß dieser die gemessene Temperatur t darstellt (Schritt P28, P29, P30, P31, P32 oder P33). Das klassifizierte y und t werden dazu verwendet, um ein optimales k&sub2; (P34) auszuwählen, wie dies in Fig. 15(c) gezeigt ist. Das ausgewahlte k&sub2; und das klassifizierte m werden dazu verwendet, um die Fahrzeugaufhängung so zu setzen, daß sie ein lineares, zweifach variables Modell ist. Nimmt man eine aktive Steuerung an, so werden k&sub2; und m gemäß einem linearen optimalen quadratischen Steuerverfahren kombiniert, um die optimalen Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; zu berechnen, die jeweils der relativen Verschiebung , der relativen Geschwindigkeit y, der Federungsverschiebung &sub2;, der Federungsgeschwindigkeit x&sub2; und der Dämpfungskraft fc entsprechen. Die optimalen Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; werden aus dem Speicher 73 ausgelesen und werden von der Ausgabeeinheit 74 (P35) ausgegeben.
Die Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3; für die optimale Soll-Steuerkraft umfaßt fünf Multiplizierstufen 41 bis 45 und eine Addierstufe, um die optimale Soll-Steuerkraft u zu berechnen, und zwar unter Verwendung der Zustandssignale, die den optimalen Verstärkungswerten G&sub1; bis G&sub5; entsprechen, die an den Ausgangsports 74 ausgegeben werden, wobei dies in dem Mikrocomputer 70 gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:
u = G&sub1; y + G&sub2; + G&sub3; x&sub2; + G&sub4; &sub2; + G&sub5; fc ... (9)
Die Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub3; umfaßt einen Subtrahierer 51 zum Berechnen einer Differenz &epsi; zwischen der Dämpfungskraft fc und der optimalen Soll-Steuerkraft u, die von der Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3; für die optimale Soll- Steuerkraft ausgegeben wird.
Die Vorzeichen-Steuereinrichtung II&sub4; umfaßt einen Multiplizierer 52 zum Multiplizieren der Ausgangsgröße &epsi; aus dem Subtrahierer 51 mit der relativen Aufhängungsgeschwindigkeit . Der Multiplizierer 51 entscheidet, ob die Differenz für die Soll-Steuerkraft u durch die Dämpfungskraft gesteuert werden kann, um also eine Dämpfungskraftsteuerung in Abhängigkeit von der Differenz &epsi; zu erreichen. Wenn es möglich ist, gibt der Multiplizierer 52 ein Signal aus, um eine Zunahme/Abnahme in der Dämpfungskraft zu bestimmen. Wenn jedoch eine Steuerung unmöglich ist, erzeugt der Multiplizierer 52 ein Signal, um die Dämpfungskraft auf Null zu setzen.
Die Vorzeichen-Steuerfunktion des Multiplizierers 52 soll nun unter Hinweis auf die unten angegebene Tabelle und Fig. 12(a) beschrieben werden. Tabelle Relative Geschwindigkeit y Positiv (zusammengezogen) Negativ (auseinandergezogen) Soll-Steuerkraft u Steuerung basierend auf u Differenz &epsi; = u - fc Mulitiplizierer-Ausgangsgröße &epsi;y Erhöhung/Verminderung der Dämpfungskraft fc Richtung der Öffnungs-Betätigung Positiv möglich Erhöhung verschliessen negativ Verminderung öffnen unmöglich möglich
Die nach oben verlaufende Richtung senkrecht zum Fahrzeug wird als eine positive Richtung der Soll-Steuerkraft u definiert und die Richtung der Kontraktion der hydropneumatischen Aufhängung wird als eine positive Richtung der relativen Geschwindigkeit der Aufhängung definiert. Es sei angenommen, daß die Richtungen der Soll-Steuerkraft u und der relativen Geschwindigkeit die gleichen sind, es wird also z.B. der Kolben des hydraulischen Zylinders 110 nach oben bewegt (d.h. in der positiven Richtung) und die Richtung des Signals der Soll-Steuerkraft u ist positiv (d.h. verläuft in einer Richtung nach oben). In diesem Fall wird das unter Druck gesetzte Öl in dem hydraulischen Zylinder 110 zu der hydropneumatischen Feder 120 über die Öffnung 130 proportional zur relativen Geschwindigkeit zugeführt. Durch Ändern des Öffnungszustandes der Öffnung 130, abhängig von einem Steuersignal, kann die Größe des Druckes in dem hydraulischen Zylinder 110, d.h. der Dämpfungskoeffizient oder die zunehmende (positive Richtung) Dämpfungskraft fc geändert werden. Wenn in diesem Fall die Ausgangsgröße &epsi; aus dem Subtrahierer 31 positiv ist (u > fc), wird ein Steuersignal in solcher Weise ausgegeben, daß die Richtung des Öffnens der Öffnung die Schließrichtung ist, um den Dämpfungskoeffizienten und damit die Dämpfungskraft zu erhöhen. Wenn jedoch die Ausgangsgröße &epsi; negativ ist (u < fc), wird das Steuersignal derart ausgegeben, daß die Richtung des Öffnens der Öffnung die Öffnungsrichtung ist und der Dämpfungskoeffizient und damit die Dämpfungskraft vermindert werden. Wenn jedoch der Kolben des hydraulischen Zylinders 110 nach unten bewegt wird (d.h. in der negativen Richtung) und das Signal gemäß der Soll-Steuerkraft u negativ ist (in der nach unten verlaufenden Richtung), wird das unter Druck gesetzte Öl von der hydropneumatischen Feder 120 zu dem hydraulischen Zylinder 110 über die Öffnung zugeführt. Der Öffnungsvorgang der Öffnung wird gesteuert, um die abnehmende (negative Richtung) Dämpfungskraft fc zu ändern. Wenn in diesem Fall die Differenz &epsi; positiv ist (-u > -fc), wird ein Steuersignal in der Weise ausgegeben, daß die Richtung des Schließvorgangs der Öffnung in der Öffnungsrichtung verläuft und daß der Dämpfungskoeffizient und damit die Dämpfungskraft vermindert werden. Wenn jedoch die Differenz &epsi; negativ ist (-u < -fc), wird das Steuersignal in der Weise ausgegeben, daß die Richtung des Schließvorgangs der Öffnung die Schließrichtung ist und daß der Dämpfungskoeffizient erhöht wird, um in äquivalenter Weise die Dämpfungskraft, die auf die Aufhängung wirkt, zu erhöhen. Wenn daher das Signal u gemäß der Soll-Steuerkraft und die relative Aufhängungsgeschwindigkeit die gleichen Richtungen aufweisen, kann die Dämpfungskraft fc auf der Grundlage der Soll-Steuerkraft u gesteuert werden. Wenn jedoch die Richtungen der Soll-Steuerkraft u und der relativen Geschwindigkeit entgegengesetzt verlaufen, wenn z.B. die Richtung des Kolbens des hydraulischen Zylinders 110 nach oben verläuft (d.h. in der positiven Richtung) und die Richtung der Soll-Steuerkraft u nach unten verläuft (d.h. in der negativen Richtung), wird unter Druck gesetztes Öl von dem hydraulischen Zylinder 110 zu der hydropneumatischen Feder 120 über die Öffnung zugeführt. Wenn in diesem Fall die Öffnung einen vorbestimmten Öffnungsgrad hat (d.h. eine Steuerung wird nicht ausgeführt), so wirkt die zunehmende (in positiver Richtung) Dämpfungskraft zusammen mit der relativen Geschwindigkeit . Als Ergebnis kann die Dämpfungskraft auf der Grundlage der Soll-Steuerkraft u nicht gesteuert werden.
Wenn die Dämpfungskraft fc der positiven Richtung, die in äquivalenter Weise auf die Aufhängung einwirkt, vermindert wird, indem der Dämpfungskoeffizient nach vollständigem Öffnen der Öffnung abhängig von dem bzw. in Reaktion auf das Steuersignal minimal gemacht wird, wirkt eine Kraft in der Richtung der Soll-Steuerkraft u auf die Dämpfungskraft fc gemäß keiner Steuerung. Mit anderen Worten wird die Dämpfungskraft für keine Steuerung folglich reduziert. In diesem Fall ist die Ausgangsgröße e (= u - fc) von dem Subtrahierer 51 immer negativ, da die Soll-Steuerkraft u negativ ist und die Richtung von fc die gleiche ist wie diejenige der relativen Geschwindigkeit .
Wenn der Kolben des hydraulische Zylinders 110 nach unten bewegt wird (die negative Richtung) und die Richtung der Soll-Steuerkraft u nach oben verläuft (die positive Richtung), kann die Dämpfungskraft nicht auf der Grundlage der Soll-Steuerkraft u in der gleichen Weise, wie oben beschrieben wurde, nicht gesteuert werden. Die Öffnung wird abhängig von dem Steuersignal vollständig geöffnet, um den Dämpfungskoeffizienten minimal zu gestalten, so daß dadurch eine Dämpfungskraft vermindert wird, die in äquivalenter Weise auf die Aufhängung einwirkt. In diesem Fall ist die Ausgangsgröße &epsi; (= u - fc) von dem Subtrahierer 51 immer positiv, da die Soll-Steuerkraft u positiv ist und die Richtung von fc die gleiche ist (negativ) wie diejenige der relativen Geschwindigkeit . Wenn daher die Richtung der Soll-Steuerkraft u entgegengesetzt zu derjenigen der relativen Geschwindigkeit ist, kann die Dämpfungskraft auf der Grundlage der Soll-Steuerkraft u nicht gesteuert werden. In diesem Fall wird die Öffnung abhängig von dem Steuersignal vollständig geöffnet, um die Dämpfungskraft zu reduzieren.
Die Steuerrichtungen der Dämpfungskräfte für die Ausgangsgrößen &epsi; aus dem Subtrahierer 51 bei unterschiedlichen Zuständen und für die Öffnungswerte der Öffnung, sind in der oben aufgeführten Tabelle zusammengefaßt. Um grundsätzlich diese Logik zu erreichen, wird das Vorzeichen der Differenz &epsi; mit dem Vorzeichen der relativen Aufhängungsgeschwindigkeit multipliziert, welche die gleiche Richtung hat wie diejenige der Dämpfungskraft, so daß die Ausgangsgröße als ein Steuersignal dient, welches der Steuerrichtung des Öffnens der Öffnung entspricht. In diesem Fall bestimmt das Steuersignal lediglich die Richtung, d.h. eine Zunahme oder Abnahme in der Dämpfungskraft. Um ein S/N-Verhältnis zu erhöhen, d.h. ein Verhältnis von Störsignal oder Geräuschsignal zu dem Differenzsignal e für die Soll-Steuerkraft, multipliziert der Multiplizierer 52 direkt die relative Geschwindigkeit mit der Differenz &epsi;, um ein Steuersignal &epsi; zu erhalten.
Die Integriereinrichtung II&sub5; umfaßt einen Operationsverstärker und einen Integrator, der aus einem Widerstand R und einem Kondensator C besteht, um eine Integrationsverstärkung zu bestimmen. Die Integriereinrichtung II&sub5; integriert die Ausgangsgröße &epsi; aus dem Multiplizierer 52 als eine Funktion der Zeit, um eine Aufhängungs-Dämpfungskraft zu detektieren, um dadurch einen Versatz bzw. Offset (d.h. eine restliche Differenz) der Differenz &epsi; zwischen der Soll-Steuerkraft u und der Dämpfungskraft fc zu beseitigen. Die detektierte Dämpfungskraft wird zu der Integriereinrichtung II&sub5; rückgekoppelt. Gleichzeitig wird in der Integriereinrichtung II&sub5; die Integrationsverstärkung Kk (= 1/CR) auf 2400 gesetzt, und zwar zugunsten von dem Ansprechverhalten und der Stabilität des Steuersystems. Um eine Drift des Integrators selbst zu verhindern, wird eine Ausgangsgröße aus demselben zum Eingang desselben über einen Widerstand rückgekoppelt.
Die Treibereinrichtung III umfaßt einen Treiber 54, um ein Spulenverschiebungssignal von der Betätigungseinrichtung IV zum Ausgang vom Integrator 53 negativ rückzukoppeln bzw. gegenzukoppeln und um einen Strom proportional zum Differenzsignal auszugeben.
Die Betätigungseinrichtung IV umfaßt folgendes: einen Ventilkörper 59, der mit dem hydraulischen Zylinder 110 der hydropneumatischen Aufhängung einstückig ausgebildet ist, die zwischen einem Aufhängungsarm 62 und dem Karosserierahmen 63 befestigt ist; einen hydraulischen Strömungspfad 150, um eine Strömungsverbindung zwischen der Ölkammer eines Akkumulators 120 und der Ölkammer des hydraulischen Zylinders 110 über dem Ventilkörper 59 zu ermöglichen; eine Abnahmespule 58, die als eine veränderbare Öffnung dient, um den hydraulische Strömungspfad 150 fortlaufend zu öffnen/schließen; eine sich bewegende Wicklung oder Spule 57 einer linearen Betätigungsvorrichtung 55, die einstückig mit der Abnahmespule 58 ausgebildet ist; einen Permanentmagneten 60, um ein magnetisches Feld an die bewegbare Spule abhängig von einem Strom in Form einer Ausgangsgröße bzw. Ausgabe aus der Treibereinheit 54 anzulegen, der den durch die bewegbare Spule verlaufenden Strom wiedergibt; einen Verschiebungssensor 56, der an der linearen Betätigungsvorrichtung 55 befestigt ist, um die Kraft zu steuern, die auf die bewegbare Spule einwirkt; und einen Verstärker 24 zum Ausgeben eines Verschiebungssignals.
Die Bewegung der Abnahmespule nach Anlegen eines integrierten Wertes &epsi; dt, der durch Integrieren der Ausgangsgröße &epsi; (d.h. die Steuereingangsgröße zu der Betätigungsvorrichtung) von dem Multiplizierer 52 in der Steuereinrichtung II erhalten wird, soll unter Hinweis auf Fig. 16 beschrieben werden. Die Steuereingangsgröße &epsi; dt ist entlang der Abszisse der Fig. 16 aufgetragen und die Spulenverschiebung xs, der Öffnungsgrad a der Öffnung und die Dämpfungskoeffizienten C für die Spulen-Verschiebung sind entlang der Ordinate in Fig. 16 aufgetragen. Wenn die Steuereingangsgröße &epsi; dt gleich Null ist, wird das Spulenverschiebungssignal zu der Treibervorrichtung rückgekoppelt, um die Spulenverschiebung xs als eine neutrale Stellung (d.h. 0%) zu halten, um einen Fahrkomfort sicherzustellen. Es ist daher der Öffnungsgrad der Öffnung, d.h. der Dämpfungskoeffizient C, der einen Fahrkomfort sicherstellt, gegeben. In diesem Fall ist der Wert des Dämpfungskoeffizienten C eine Funktion der relativen Aufhängungsgeschwindigkeit . Wenn der Multiplizierer 52 eine positive Ausgangsgröße +&epsi; erzeugt, ist auch die Steuereingangsgröße positiv, d.h. + &epsi; dt. Die Spule wird aus der neutralen Stellung in die voll geschlossene Stellung (xs = -100%) der hydraulischen Strömungsbahn 150 auf der Grundlage der Multipliziererausgangsgröße &epsi; bewegt. Der Öffnungsgrad a der Öffnung wird vermindert, um den Dämpfungskoeffizienten C zu erhöhen und damit die Dämpfungskraft zu erhöhen. Wenn jedoch der Multiplizierer 52 eine negative Ausgangsgröße -&epsi; erzeugt, so ist auch die Steuereingangsgröße negativ, d.h. - &epsi; dt. Die Spule wird aus der neutralen Stellung in einer Richtung gemäß einer vollständigen Öffnung (xs = +100%) der hydraulischen Strömungsbahn 150 auf der Grundlage der Multipliziererausgangsgröße &epsi; bewegt. Als Ergebnis wird der Öffnungsgrad a der Öffnung erhöht und es werden somit der Dämpfungskoeffizient C und die Dämpfungskraft reduziert.
Die Betriebsweise der ersten Ausführungsform soll nun im folgenden zusammengefaßt werden.
In Abhängigkeit von der externen Kraft oder Störeinfluß von der Straßenoberfläche, gibt der Mikrocomputer 70 die optimalen Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; der relativen Verschiebung y, der relativen Geschwindigkeit , der Federungsverschiebung x&sub2; und der Dämpfungskraft fc auf der Grundlage der Ausgangsgröße ν des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14, der Radlast w, die von dem Verstärker 21a detektiert wird, der relativen Verschiebung y, die von dem linearen Potentiometer detektiert wird, und der Gastemperatur t, die von dem Temperatursensor 13 detektiert wird, aus. Es wird die optimale Soll-Steuerkraft u gemäß der Gleichung (9) berechnet und wird von dem Addierer 50 ausgegeben. Eine Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft u und der zu steuernden Dämpfungskraft fc wird berechnet. Die Differenz wird mit der relativen Geschwindigkeit durch den Multiplizierer 52 multipliziert, um ein Dämpfungskraft- Steuersignal zu erhalten. Das Steuersignal wird an den Integrator 53 und die Treibervorrichtung 54 angelegt. Der Ausgangsstrom der Treibervorrichtung 54 wird zu der linearen Betätigungsvorrichtung 55 zur Bewegung der Spule 58 zugeführt. Es werden daher der Dämpfungskoeffizient und damit die Dämpfungskraft fc fortlaufend oder kontinuierlich geändert.
Bei dem in der oben beschriebenen Weise betriebenen Gerät wird die nicht lineare Federkonstante kc der hydropneumatischen Feder in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung y und der Gastemperatur t momentan bzw. sofort geändert. Zur gleichen Zeit wird die optimale Soll-Steuerkraft u in Form der Ausgangsgröße des Multiplizierers von dem Addierer 50 abgegeben. Die Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft u und der Dämpfungskraft fc wird berechnet. Die Differenz wird mit der relativen Geschwindigkeit durch die Multiplizierstufe 52 multipliziert. Das Dämpfungskraft-Steuersignal aus dem Multiplizierer 52 wird zu dem Integrator 53 und dem Treiber 54 geschickt. Der Strom von dem Treiber 54 wird der linearen Betatigungsvorrichtung 55 zugeführt, um die Spule 58 zu bewegen. Daher wird der Dämpfungskoeffizient und damit die Dämpfungskraft fc fortlaufend geändert.
Bei dem in der oben erläuterten Weise betriebenen Gerät wird die nicht lineare Federkonstante kc der hydropneumatischen Feder auf der Grundlage der relativen Verschiebung y und der Gastemperatur t unmittelbar detektiert. Zur gleichen Zeit entspricht die gefederte Masse m der Änderung des Fahrzeuggewichtes für den Fall, daß Passagiere in das Fahrzeug ein bzw. aus dem Fahrzeug aussteigen oder eine Last in das Fahrzeug eingeladen oder aus dem Fahrzeug ausgeladen wird. Die optimale Verstärkung kann immer durch das lineare Modell ausgewählt werden. Die Dämpfungskraft fc kann fortlaufend in Abhängigkeit von dem Signal der optimalen Soll-Steuerkraft u gesteuert werden, die durch das lineare Modell berechnet wurde. Demnach kann das Gerät in sich anpassender Weise bei irgendwelchen Reisebedingungen oder Zuständen verwendet werden. Darüber hinaus kann der Reisekomfort und die Stabilität stark verbessert werden.
Der Multiplizierer 52 in der Vorzeichen-Steuereinrichtung II&sub4; berechnet das Produkt &epsi; zwischen der relativen Aufhängungsgeschwindigkeit und der Differenz &epsi; für die Soll-Steuerkraft. Verglichen mit der Differenz &epsi; wird der Signalpegel verbessert, so daß das S/N-Verhältnis (Nutzsignal-zu-Störsignal- Verhältnis) des Steuersignals &epsi; verbessert werden kann. Zusätzlich wird das Steuersignal durch den Integrator 53 als Funktion der Zeit integriert, so daß die Versetzung bzw. der Offset (restliche Differenz) beseitigt werden kann, wenn die unstabile Komponente (0,2 bis 2) der Vibrationen an der gefederten Masse auf einen optimalen Vibrationswert gesetzt wird. Daher kann eine Dämpfungskraftsteuerung unter Abtastung der unstabilen Komponente der Soll-Steuerkraft u erzielt werden, um den optimalen Vibrationswert zu erhalten. Gleichzeitig ist die Verstärkung gegenüber hochfrequenten Störsignalen klein, so daß die Dämpfungskraftsteuerung entgegenwirkend beeinflußt wird. Die Verstärkung ist jedoch für die Frequenz hoch, die für eine Vibrationssteuerung erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Stabilität des Steuersystems verbessert werden.
Die Betätigungsvorrichtung IV für die Steuerung der Dämpfungskraft fc bewirkt eine Rückführung der Spulenverschiebung anstelle der Verwendung einer Rückführfeder gegen die durch die lineare Betätigungsvorrichtung erzeugt Kraft. Die Spule kann durch eine geringe elektrische Energie bewegt werden und die dadurch erzeugte Kraft kann effektiv dazu verwendet werden, um das Ansprechverhalten zu verbessern. Eine Steuerung kann selbst für kleine Vibrationen mit hohen Frequenzen durchgeführt werden. Eine Energiequelle, wie beispielsweise eine hydraulische Quelle oder eine pneumatische Quelle brauchen nicht verwendet zu werden und das Gewicht, der Raum und die Kosten für die Leitungsverlegung konnen in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Die Vorzeichen-Steuereinrichtung II&sub4; umfaßt bei dieser Ausführungsform den Multiplizierer 52, kann jedoch auch einen Teiler aufweisen.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform betrifft das Beispiel einer automobilen hydropneumatischen Aufhängungsvorrichtung, wie bei der ersten Ausführungsform unter Anwendung des siebten Aspektes (Fig. 13) der vorliegenden Erfindung. Die Aufhängungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist, wie in Fig. 17 gezeigt, angeordnet. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform in Fig. 13 sind eine zweite Betätigungsvorrichtung 80, umgeben von einer abwechselnd lang und kurz strichlierten Linie, und Steuereinrichtungen 89 bis 94 hierfür hinzugefügt. Die anderen Anordnungen der zweiten Ausführungsform sind im wesenflichen die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Zusätzlich zur fortlaufenden oder kontinuierlichen Steuerung der Dämpfungskraft bei der ersten Ausführungsform, ist die Federkonstante der hydropneumatischen Feder in positiver Weise geändert und es wird eine um 90º phasenverschobene Federkraft verwendet. Daher wird der Außerbereitschaftszustand der Steuerkraft durch die Kombination der Dämpfungskraft fc und der Federkraft fk kompensiert, die um 90º gegeneinander phasenverschoben sind. Die zusätzliche zweite Betätigungsvorrichtung 80 und die Steuereinrichtungen 89 bis 94 für dieselbe und die kontinuierliche Steuerung der Dämpfungskraft, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden bzw. unterscheidet, sollen im folgenden hauptsächlich beschrieben werden.
Die zweite Betätigungsvorrichtung 80 ist in der folgenden Weise angeordnet. Eine Einrichtung zum Verändern einer Federkonstanten k&sub2; eines Akkumulators 120 als hydropneumatische Feder umfaßt eine Hochdruck-Gasquelle, die erforderlich ist, um den Druck der Gaskammer zu ändern, und umfaßt einen Hilfs-Akkumulator 120' als Auffangquelle dafür. Eine Rohrverbindung 82 ist so vorgesehen, um eine Strömungsverbindung zwischen den Gaskammern der zwei Akkumulatoren 120 und 120' zu ermöglichen. Eine elektromagnetische Wählvorrichtung 83 ist in der Mitte entlang des Leitungsverlaufs 82 angeordnet, um das Gas in der Gaskammer mit dem Akkumulator 120 abzudichten oder um eine Strömungsverbindung zwischen den Gaskammern der Akkumulatoren 120 und 120' zuzulassen. Wenn die elektromagnetische Wählvorrichtung 83 eingeschaltet wird, d.h. die Kammern der Akkumulatoren 120 und 120' stehen in Strömungsverbindung miteinander, um den Gasdruck zu ändern bzw. ist der Gasdruck geändert, ist ein zweiter hydraulischer Zylinder 84 so angeordnet, um das Öl aus der Ölkammer des Hilfs-Akkumulators 120' abzulassen und um das Gasvolumen zu ändern. Eine Rohrverbindung 85 ist so angeordnet, um eine Strömungsverbindung zwischen der Ölkammer des Hilfs-Akkumulators 120' und dem zweiten hydraulische Zylinder 84 zu erlauben. Ein Elektromotor 86 ist so vorgesehen, um den Kolben des zweiten hydraulischen Zylinders 84 hin und her zu bewegen.
Die Steuereinrichtung für die zweite Betätigungsvorrichtung 80 ist in der folgenden Weise aufgebaut. Die Steuervorrichtung umfaßt ein Potentiometer 87, einen Druckmesser 88, eine arithmetische Schaltung 89, einen Multiplizierer 90, einen zweiten Subtrahierer 91, einen Multiplizierer 92, eine Integrierstufe 93 und einen Treiber 94. Das Potentiometer 87 detektiert eine Kolbenverschiebung des zweiten hydraulischen Zylinders 84, da die Kolbenverschiebung als ein EIN/AUS-Steuersignal der elektromagnetischen Wählvorrichtung 83 verwendet wird. Der Druckmesser 88 ist in der Gaskammer des Hilfs-Akkumulators 120' befestigt, um einen Gasdichtungsdruck p des Akkumulators 120 zu detektieren, was für die Berechnung der Federkonstanten k&sub2; erforderlich ist. Die arithmetische Schaltung 89 berechnet die Federkonstante k&sub2; auf der Grundlage des Gasdichtungsdruckes p und der relativen Verschiebung y gemäß der folgenden Gleichung:
k&sub2; = K{p - cy)1,4}/p2,4 ... (10)
worin K und c Konstanten sind.
Der Multiplizierer 90 multipliziert die berechnete Federkonstante k&sub2; mit der relativen Verschiebung y, um eine Federkraft fk zu detektieren, die auf die hydropneumatische Aufhängung einwirkt. Der zweite Subtrahierer 91 berechnet eine Differenz &epsi;' (= u - (fc + fk)) zwischen der optimalen Soll-Steuerkraft u, die von dem Subtrahierer 51 berechnet wurde (erste Ausführungsform) und der Summe der Dämpfungskraft fc und der Federkraft fk, die um 90º von der Differenz &epsi; zwischen der optimalen Soll-Steuerkraft u und der Dämpfungskraft fc phasenverschoben ist. Der Multiplizierer 92 multipliziert die Differenz &epsi;' mit der relativen Verschiebung y und dient als die Vorzeichensteuereinrichtung II&sub4;. Die Integrierstufe 93 dient als Integriereinrichtung II&sub5;. Die Integrierstufe 93 integriert eine Ausgangsgröße &epsi;'y aus dem Multiplizierer 92, um eine Versetzung bzw. einen Offset (restliche Differenz) der Steuergröße zu beseitigen. Gleichzeitig stabilisiert die Integrierstufe 93 das Steuersystem. Der Treiber 94 dient als Treibereinrichtung für die Ausgabe eines Signals zur Steuerung der zweiten Betätigungsvorrichtung.
Die Funktion des Multiplizierers 92 ist die gleiche, wie diejenige der ersten Ausführungsform. Die relative Verschiebung y wird mit der Differenz &epsi;' multipliziert. In der Steuerungsbetriebsart zur Erhöhung der Federkraft fk, d.h. zum Erhöhen der Federkonstanten, gibt der Multiplizierer 92 folgendes aus: &epsi;'y > 0. In der Steuerungsbetriebsart zur Reduzierung der Federkraft fk, d.h. zum Vermindern der Federkonstanten, wird jedoch die Ausgangsgröße &epsi;'y < 0 erzeugt.
Der Treiber 94 umfaßt eine Einrichtung zum Antreiben des Elektromotors 86 auf der Grundlage der Integrierstufe 93 und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der elektromagnetischen Wählvorrichtung 83. Die Steuereinrichtung für die elektromagnetische Wählvorrichtung 83 differenziert die Ausgangsgröße aus dem Potentiometer 87 und führt eine Impulsbreitenmodulation (PWM) mit dem absoluten Wert des differenzierten Signals durch. Wenn der absolute Wert des differenzierten Signals gleich Null ist (d.h. der Kolben wird angehalten), braucht die Federkonstante nicht geändert zu werden. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, wird das Tastverhältnis (T&sub1;/T) der Trägerfrequenz (1/T Hz) immer auf Null gesetzt, um die elektromagnetische Wählvorrichtung 83 ausgeschaltet zu halten, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist. Das Tastverhältnis (T&sub1;/T) wird gemäß einer Erhöhung des absoluten Wertes der differenzierten Ausgangsgröße erhöht und es wird die EIN- Zeit (T&sub1;) der elektromagnetischen Wählvorrichtung 83 erhöht. Bei einem Wert, der den absoluten Wert der gegebenen differenzierten Ausgangsgröße überschreitet, wird das Tastverhältnis (T&sub1;/T) festgelegt und das Gas in der Gaskammer des Akkumulators 120 wird periodisch dicht gemacht und entlüftet.
Bei der kontinuierlichen Dämpfungskraftsteuerung der ersten Ausführungsform wird die Differenz &epsi; zwischen der Dämpfungskraft fc und der Soll-Steuerkraft u als Ausgangsgröße des Substrahierers 51 verwendet. Zusätzlich dazu wird bei dieser Ausführungsform die Differenz zwischen der Differenz &epsi; und der Federkraft fk, die von der Dämpfungskraft fc phasenverschoben ist, durch die zweite Subtrahierstufe 91 berechnet. Die Ausgangsgröße &epsi;' aus dem Subtrahierer 91 wird dazu verwendet, um die gleiche Operation, wie bei der ersten Ausführungsform, durchzuführen.
Es soll nun die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform mit der oben erläuterten Anordnung oder Aufbau beschrieben werden.
Die Differenz &epsi; zwischen der optimalen Soll-Steuerkraft u, die abhängig von der externen Kraft oder Störgröße von der Straßenoberfläche berechnet wurde, und der Summe der Dämpfungs- und Federkräfte fc und fk wird von dem zweiten Subtrahierer 91 ausgegeben. Die Differenz wird mit der relativen Geschwindigkeit und Verschiebung und y durch die Multiplizierer 51 und 92 multipliziert, um die Dämpfungs- und Federkraft-Steuersignale zu erhalten. Diese Signale werden zur Integrierstufe 93 und zu dem Treiber 94 geschickt, um einen Strom zum Elektromotor 86 zuzuführen, um dadurch den Kolben des zweiten hydraulischen Zylinders 84 hin und her zu bewegen. Zur gleichen Zeit wird auf der Grundlage der Kolbenverschiebung die elektromagnetische Wählvorrichtung 83 ein/ausgeschaltet, und zwar bei geeigneten Zeitsteuerungswerten, abhängig von dem PWM-modulierten Signal. Wenn die elektromagnetische Wählvorrichtung 83 eingeschaltet wird, d.h. wenn die Gaskammern der Akkumulatoren 120 und 120' miteinander in Strömungsverbindung stehen, ändern die Änderungen in den Volumina der Gaskammern nach der hin und her verlaufenden Betriebsweise des Kolbens die Druckwerte (die Gesetze von Boyle und Charles). Wenn die elektromagnetische Wählvorrichtung ausgeschaltet wird, wird das komprimierte Gas in der Gaskammer des Akkumulators 120 eingeschlossen, um die Federkonstante zu ändern und damit die Federkraft fk zu ändern. Es kann deshalb die Federkraft kontinuierlich und variabel gesteuert werden, um eine Kompensation der Kraft zu erreichen, die nicht durch die Dämpfungskraft erzeugt werden kann, welche einen Phasenunterschied zur Federkraft für die Soll-Steuerkraft u aufweist.
Das Dämpfungskraft-Steuersignal aus dem Multiplizierer 52 wird zur Integrierstufe 53 und zum Treiber 54 übertragen, um die erste Betätigungsvorrichtung anzutreiben, um dadurch einen Strom von dem Treiber 54 zu der linearen Betätigungsvorrichtung 55 zuzuführen. Die Spule 58 wird dann bewegt, um den Dämpfungskoeffizienten zu ändern und damit auch die Dämpfungskraft. Es kann somit die Dämpfungskraft fc fortlaufend oder kontinuierlich und variabel gesteuert werden, um die Steuerkraft zu kompensieren, die durch die Federkraft fk nicht erzeugt werden kann, die eine Phase aufweist, die sich von derjenigen der Dämpfungskraft unterscheidet.
Zusätzlich zur Wirkung der ersten Ausführungsform kann die Vorrichtung, die in der oben geschilderten Weise gemäß der zweiten Ausführungsform betrieben wird, eine Kompensation für die optimale Soll-Steuerkraft u durch die Dämpfungs- und Federkräfte fc und fk vorsehen, die um 90º zueinander phasenverschoben sind. Es sei angenommen, daß der Kolben des hydraulischen Zylinders 110 in Fig. 12(a) gemäß einer sinusförmigen Welle in Vibration versetzt wird, wenn die Zwischenstellung des gesamten Hubes die Mitte ist. Wenn in diesem Fall der Kolben vor dem oberen (unteren) Totpunkt der Vibration anlangt, beträgt die Aufhängungsgeschwindigkeit nahezu Null. Wenn die Öffnung vollständig geschlossen ist, ist die Größe der Dämpfungskraft gering. Die Soll- Steuerkraft u kann nicht nur lediglich durch die Dämpfungskraft erhalten werden. Es kann jedoch die Federkraft, die von der relativen Aufhängungsverschiebung y abhängt, erhöht werden, da die Verschiebung y groß ist. Wenn die Dämpfungskraft zur Federkraft addiert wird, kann die Kraft für die Soll-Steuerkraft u kompensiert werden. Wenn der Kolben in der neutralen Stellung gelegen ist, kann die Soll-Steuerkraft u nicht in ausreichender Weise durch lediglich die Federkraft erhalten werden, da die Verschiebung y klein ist. In diesem Fall kann die Dämpfungskraft bei einem kleinen Öffnungsgrad der Öffnung erhöht werden, da die relative Geschwindigkeit maximal ist. Wenn daher die Dämpfungskraft zu der Federkraft in der gleichen oben beschriebenen Weise addiert wird, kann die Kraft, die nicht bezüglich der Soll-Steuerkraft u kompensiert werden kann, durch die Dämpfungskraft kompensiert werden. Die Steuerung dieser Ausführungsform kann im wesentlichen die Steuerwirkung durch eine aktive Steuerung erreichen, um den Fahrkomfort und die Stabilität zu verbessern. Da der Elektromotor 86 dazu verwendet wird, um die Federkraft zu steuern, braucht gleichzeitig eine Energiequelle, die einen großen Energieverbrauch aufweist, nicht verwendet zu werden.
Die Einrichtung zur Änderung der Federkonstanten k&sub2; wird dadurch realisiert, indem ein Druck des in dem Akkumulator 120 eingeschlossenen Gases geändert wird. In diesem Fall wird das Gas durch den Hilfs-Akkumulator 120' zugeführt oder abgelassen, das Gas wird nicht verbraucht und es kann somit eine Gasquelle weggelassen werden, wodurch Raum und Kosten einer Gasquelle eingespart werden.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform gibt als Beispiel eine automobile hydropneumatische Aufhängungsvorrichtung in der gleichen Weise wieder, wie die erste Ausführungsform der Fig. 13, wenn der achte Aspekt angewandt wird. Die Gesamtausführung der Aufhängungsvorrichtung ist in Fig. 19 veranschaulicht. Eine Steuereinrichtung II in Fig. 19 unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform in Fig. 13. Andere Anordnungen der dritten Ausführungsform sind die gleichen, wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung von diesen wird daher weggelassen.
Eine Zustandsdetektoreinrichtung I umfaßt den Verschiebungssensor 56 zum Detektieren der Verschiebung der Spule 58 in der Betätigungsvorrichtung IV (Fig. 12(b)) und den Verstärker 24, um ein Verschiebungssignal auszugeben, als auch Sensoren und Verstärker zum Erzeugen einer Radlast, einer Beschleunigung, der Temperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der relativen Verschiebung, der relativen Geschwindigkeit, der Federungsverschiebung, abgeleitet von der Beschleunigung und der Federungsgeschwindigkeit. Jedoch umfaßt die Zustandsdetektoreinrichtung I nicht den Drucksensor, der an der Einlaßöffnung der Ölkammer des Akkumulators 120 montiert ist, um die Dämpfungskraft zu detektieren, und den Verstärker zum Verstärken der Ausgangsgröße des Drucksensors. Die Vorrichtung der Fig. 19 umfaßt zusätzlich eine arithmetische Einheit 25 zum Berechnen der relativen Geschwindigkeit , die erhalten wird, indem die Verschiebung y durch eine Differenzierstufe 30 differenziert wird, und des Dämpfungskoeffizienten C', der aus der Spulenverschiebung als Ausgangsgröße des Verstärkers 24 abgeleitet wird.
Die Steuereinrichtung II umfaßt einen Mikrocomputer 70 mit den Funktionen einer Zustands-Diskriminatoreinrichtung II&sub1;&sub1;, einer Verstärkungswähleinrichtung II&sub1;&sub2; und einer Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3;, für den Soll-Steuerkoeffizienten. Der Mikrocomputer 70 umfaßt Eingangsports 71 zum Empfangen der Fahrzeuggeschwindigkeit ν, der relativen Verschiebung y, der Fahrzeuglast w und der Gastemperatur t, eine erste arithmetische Einheit 721 zum Diskriminieren eines Zustandes auf der Grundlage der Eingangssignale und der ausgewählten optimalen Verstärkungswerte, einen Speicher 73 zum Speichern der optimalen Verstärkungswerte und eines Algorithmus der ersten arithmetischen Einheit 721, eine zweite arithmetische Einheit 722 zum Berechnen der Soll-Steuerkoeffizienten der Eingangsgrößen zu den Eingangsports 71 auf der Grundlage der ausgewählten optimalen Verstärkungswerte, und umfaßt Ausgangsports 74 zum Ausgeben der berechneten Soll-Steuerkoeffizienten. Die Fahrzeugaufhängung ist wiedergegeben durch ein Vibrationsmodell, optimale Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; der jeweiligen Zustandwerte, d.h. der relativen Verschiebung y, der relativen Geschwindigkeit , der Federungsverschiebung x&sub2;,der Federungsgeschwindigkeit x&sub2; und der Spulenverschiebung C' gemäß der linearen quadratischen Anpassungssteuertechnik. Die Funktionen des Mikrocomputers 70 sollen im einzelnen unter Hinweis auf einen Flußlaufplan in Fig. 20 beschrieben werden.
Die Schritte und stellen Schritte der Zustandsunterscheidung und der optimalen Verstärkungsauswahl in der gleichen Weise dar, wie bei dem Flußlaufplan der ersten Ausführungsform (Fig. 14) und die Operationen bei den Schritten und sind die gleichen wie die dortigen.
Es wird durch die Berechnungseinrichtung II&sub3; für den Soll-Steuerkoeffizienten ein Soll-Steuerkoeffizient Cu unter Verwendung der optimalen Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; aus der ersten arithmetischen Einheit 721 und den Ausgangsgrößen der Zustandsdetektoreinrichtung I berechnet. Spezieller wird unter Verwendung der Ausgangsgrößen (d.h. der relativen Verschiebung y, der relativen Geschwindigkeit , der Federungsverschiebung x&sub2; und der Federungsgeschwindigkeit x&sub2;) der Zustandsdetektoreinrichtung I und des Dämpfungskoeffizienten C', der aus der Ausgangsgröße des Spulenverschiebungssensors in der Betätigungsvorrichtung abgeleitet wurde, der optimale Soll-Steuerkoeffizient Cu anhand der folgenden Gleichung berechnet:
Cu = G&sub1;(y/ ) + G&sub2;( / ) + G&sub3;(x&sub2;/ )
+ G&sub4;( &sub2;/ ) + G&sub5;(C' / )
= G&sub1;(y/ ) + G&sub2; + G&sub3;(x&sub2;/ ) + G&sub4;(x&sub2;/ )
+ G&sub5;C' ... (11)
Die Eingangsports 71 des Mikrocomputers 70 empfangen das Signal y gemäß der relativen Verschiebung, das Signal gemäß der relativen Geschwindigkeit, das Signal x&sub2; gemäß der Federungsverschiebung, das Signal &sub2; gemäß der Federungsgeschwindigkeit und dem Dämpfungskoeffizienten C', der aus der Ausgangsgröße des Spulenverschiebungssensors (PO) abgeleitet wurde. Es werden die Quotienten entsprechend den Koeffizienten (y/ ), ( &sub2;/ ) und ( &sub2;/ ) in der Gleichung (10) berechnet (P36). Die Verstärkungsausgangsgrößen G&sub1; bis G&sub5;, die beim Schritt berechnet wurden, d.h. durch die erste arithmetische Einheit 721 als Verstärkungswähleinrichtung II&sub1;&sub2; in dem Mikrocomputer, ausgelesen (P38) und zur gleichen Zeit werden diese Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; mit den Koeffizienten (y/ ), ( &sub2;/ ) und ( &sub2;/ ) multipliziert. Die Produkte werden addiert, um den optimalen Soll-Steuerkoeffizienten Cu (P37) zu erhalten, und es wird der Koeffizient Cu ausgegeben (P38).
Die Differenzberechnungseinrichtung II&sub3;&sub1; umfaßt einen Subtrahierer 511 zum Berechnen einer Differenz &epsi;&sub0; zwischen dem optimalen Soll-Steuerkoeffizienten Cu, der von der Berechnungseinrichtung II&sub1;&sub3;&sub1; für den optimalen Soll-Steuerkoeffizienten ausgegeben wurde, und dem Detektions-Dämpfungskoeffizienten C, der auf der Grundlage der aktuellen Ausgangsgröße aus dem Spulenverschiebungssensor der Betätigungsvorrichtung berechnet wurde. Die Differenzberechnungseinrichtung II&sub3;&sub1; entscheidet dann, ob die aktuelle Spulenverschiebung, d.h. der aktuelle Öffnungsgrad der Öffnung ausreichend für den optimalen Soll-Steuerkoeffizienten Cu ist. Die Differenzberechnungseinrichtung II&sub3;&sub1; führt auch eine Entscheidung hinsichtlich der Steuerungsrichtung durch, d.h. eine Zunahme/Abnahme in der Spulenverschiebung gemäß dem Vorzeichen der Differenz &epsi;&sub0;.
Das Ausgangssignal &epsi;&sub0; aus dem Subtrahierer 5 1 l stellt Teilungsgrößen dar, und zwar zwischen den jeweiligen Zustandswerten bei den Berechnungen der Koeffizienten (y/ ), ( &sub2;/ ) und ( &sub2;/ ) in dem Prozeß für die Berechnung des optimalen Soll-Steuerkoeffizienten. Das Vorzeichen des Signals &epsi;&sub0; hat die gleiche Bedeutung wie das Vorzeichen der Produkt- und Quotienten-Ausgangsgrößen aus der Vorzeichensteuereinrichtung. Es brauchen daher bei der dritten Ausführungsform Vorzeichen-Steuerberechnungen nicht durchgeführt zu werden.
Eine Signalverstärkungseinrichtung I&sub5;&sub1; umfaßt einen Operationsverstärker 53 und verstärkt proportional die Ausgangsgröße &epsi;&sub0; aus der Differenz-Berechnungseinrichtung II&sub3;&sub1;. Die Signalverstärkungseinrichtung II&sub5;&sub1; erzeugt dann ein Ausgangssignal für die Steuereinrichtung II, um proportional den variablen Öffnungsgrad der Öffnung so zu steuern, daß die Dämpfungskraft genau nach dem Soll-Steuerkoeffizienten erzeugt wird.
Die Betriebsweise der dritten Ausführungsform soll nunmehr beschrieben werden.
Abhängig von einer externen Kraft oder Störeinfluß von der Straßenoberfläche, gibt der Mikrocomputer 70 die optimalen Verstärkungswerte G&sub1; bis G&sub5; jeweils für die relative Verschiebung y, die relative Geschwindigkeit , die Federungsverschiebung x&sub2;, die Federungsgeschwindigkeit &sub2; und die Dämpfungskraft fc auf der Grundlage der Ausgangsgröße ν des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14, der Fahrzeugbelastung w, die durch den Verstärker 21 detektiert wird, und der Gastemperatur t, durch den Temperatursensor 13 detektiert, aus. Der optimale Soll-Steuerkoeffizient Cu wird gemäß der Gleichung (11) berechnet. Die Differenz zwischen dem Soll-Steuerkoeffizienten Cu und dem Steuerkoeffizienten C' gemäß der variablen Öffnung wird berechnet. Das Differenzsignal wird dem Verstärker 53 und dem Treiber 54 zugeführt. Ein Strom von dem Treiber 54 wird der linearen Betätigungsvorrichtung 55 zugeführt, um die Spule 58 zu bewegen, um dadurch den Dämpfungskoeffizienten zu ändern und damit kontinuierlich die Dämpfungskraft zu ändern.
Der tatsächliche variable Öffnungsgrad der Öffnung wird proportional gesteuert, um also die Dämpfungskraft zu erhöhen/zu vermindern, und zwar gemäß dem Soll-Steuerkoeffizienten Cu. Es kann daher eine genaue, schnelle Nachfüllcharakteristik erhalten werden.
Bei dem Gerät, welches in der oben beschriebenen Weise gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird, werden die optimalen Verstärkungen immer ausgewählt. Der optimale Soll-Steuerkoeffizient Cu wird durch Multiplizieren der optimalen Verstärkungswerte, den der Aufhängungsbewegung zugeordneten Zustandswerten und den Umsetz-Koeffizienten, die daraus abgeleitet wurden, berechnet. Mit anderen Worten wird die Betätigungsspulen-Verschiebung, die dem Öffnungsgrad der Öffnung entspricht, um die Dämpfungskraft zu erzeugen, rückgeführt bzw. rückgekoppelt. Es wird die Differenz zwischen dem optimalen Soll-Steuerkoeffizienten und dem Dämpfungskoeffizienten, der für eine aktuelle Steuerung verwendet wird und der durch Rückkoppeln der Spulenverschiebung erhalten wird, berechnet. Auf der Grundlage dieser Differenz wird die Spulenverschiebung zum Bestimmen des Öffnungsgrades der Öffnung, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, kontinuierlich und proportional gesteuert. Integral-Operationen sind weggelassen. Es kann eine Hochgeschwindigkeitssteuerung für alle Fahr- oder Reisezustände erreicht werden und auch für alle Straßenzustands-Eingangsgrößen und Störeinflüsse, wodurch der Fahrkomfort und die Stabilität weiter verbessert werden.
Ferner kann die Richtung, d.h. die Zunahme/Abnahme des Öffnungsgrades der Öffnung direkt durch das Vorzeichen der Differenz auf der Grundlage des optimalen Soll-Steuerkoeffizienten direkt detektiert werden. Eine Hochgeschwindigkeits- und hoch ansprechende Steuerung kann in einzigartiger Weise ohne Verwendung einer Vorzeichensteuereinrichtung, die mehrere Multiplizierer und Teiler verwendet, erreicht werden.
Da ferner die Verschiebung der Spule, welche die variable Öffnung darstellt, direkt rückgekoppelt wird, kann die Spule durch eine geringe elektrische Energie bewegt werden. Die von der Spule erzeugte Kraft kann effektiv verwendet werden und es kann somit eine Steuerung gemäß einem hohen Ansprechverhalten für schnelle Vibrationen mit hohen Frequenzen erreicht werden. Gleichzeitig kann der Mikrocomputer als die Steuereinrichtung II in einfacher Weise ausgeführt werden. Die Energiequelle, wie beispielsweise eine hydraulische oder pneumatische Quelle brauchen nicht verwendet zu werden und das Gewicht, der Raum und die Kosten für die Rohrverlegung oder ähnliches können in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die gefederte Masse m durch den Drucksensor 11a (Fig. 13) an der Seite des hydraulischen Zylinders 110 in der Vibrationszustand-Diskriminiereinrichtung detektiert. Es kann jedoch stattdessen das Signal y der relativen Verschiebung verwendet werden.
In jeder Ausführungsform sind die Vibrationssteuer-Zustandssignale auf die relative Verschiebung y, die relative Geschwindigkeit , die Federungsverschiebung x&sub2;, die Federungsgeschwindigkeit &sub2; und die Dämpfungskraft fc beschränkt. Es können jedoch auch andere Zustandssignale verwendet werden. Mit anderen Worten ist die Zahl der Zustandssignale nicht auf eine spezifische Zahl begrenzt.
Bei den oben angegebenen Ausführungsformen sind die Operationen in der Steuereinrichtung 11 und der Berechnungseinrichtung für die optimale Soll- Steuerkraft durch analoge Schaltungen ausgeführt. Jedoch können der Mikrocomputer 70, der als Zustands-Diskriminiereinrichtung verwendet wird, und die Verstärkungswähleinrichtung auch die Funktionen der Steuereinrichtung II und der Berechnungseinrichtung für die optimale Soll-Steuerkraft haben.
Bei der dritten Ausführungsform berechnet die Steuereinrichtung nicht die Soll- Steuerkraft, sondern den Soll-Steuerkoeffizienten. Nachdem jedoch die Soll- Steuerkraft berechnet wurde, kann der Soll-Steuerkoeffizient unter Verwendung der Soll-Steuerkraft berechnet werden.
Bei dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die optimalen Verstärkungswerte für die verschiedenen Zustandswerte berechnet werden. Zur gleichen Zeit können die Umsetzkoeffizienten (y/ ), (x&sub2;/ ), ... berechnet werden und mit den optimalen Verstärkungswerten multipliziert werden und es können die Produkte in der gleichen Weise, wie bei der dritten Ausführungsform, zueinander addiert werden.

Claims

1. Steuervorrichtung, die angepaßt bzw. geeignet ist, eine Vibration zu verhindern, mit

einer Zustandsdetektoreinrichtung (I) zum Detektieren eines Wertes (Z) einer physikalischen Größe, welche die charakteristischen Merkmale einer Aufhängung zum Abstützen eines vibrierenden Körpers angibt, und um einen Zustandswert (X) zu detektieren, der wenigstens eine der folgenden Größen wiedergibt: Ausmaß der Verschiebung der Aufhängung, Richtung der Verschiebung der Aufhängung, die Geschwindigkeit und die Abnahme oder Zunahme der Geschwindigkeit der Bewegung der Aufhängung,

eine Steuereinrichtung (II) mit einer Berechnungseinrichtung (II&sub1;) für eine Sollwert-Steuerkraft, einer Berechnungseinrichtung (II&sub2;) für eine tatsächliche oder Ist-Steuerkraft und mit einer Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;), wobei die Berechnungseinrichtung (II&sub1;) für die Sollwert-Steuerkraft dafür ausgebildet ist, um die optimale Sollwert-Steuerkraft (u) unter Berücksichtigung einer externen Kraft oder Störgröße, die auf die Aufhängung einwirkt, auf der Grundlage der physikalischen und Zustandswerte (Z, X), wie von der Zustands-Detektoreinrichtung (I) ausgegeben, zu berechnen, die Berechnungseinrichtung (II&sub2;) für die tatsächliche oder Ist-Steuerkraft dafür ausgebildet ist, einen Ist-Wert der Steuerkraft (f) entsprechend dem durch die Zustands-Detektoreinrichtung (I) detektierten physikalischen Wert (Z) zu berechnen, und wobei die Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) dafür ausgebildet ist, um die Differenz zwischen der Sollwert-Steuerkraft (u) und der Istwert-Steuerkraft (f) zu berechnen;

einer Treibereinrichtung (III) zum Verstärken der Ausgangsgröße der Differenz- Berechnungseinrichtung; und

einer Betätigungseinrichtung (IV), die auf die Ausgangsgröße der Treibereinrichtung anspricht, um die Aufhängungs-Kennlinie kontinuierlich zu verändern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (II) eine Vorzeichensteuereinrichtung (II&sub4;) aufweist, um das Differenz-Ausgangssignal von der Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) mit dem Signal der Aufhängungsbewegung zu multiplizieren, welches durch die Zustands-Detektoreinrichtung (I) detektiert worden ist, und um zu entscheiden, ob die Steuerung der Soll-Steuerkraft, die in äquivalenter Weise der Aufhängungsbewegung folgt, ausgeführt werden kann, wobei ein Signal zur Steuerung der Aufhängungs-Kennlinie bzw. Charakteristik in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße von der Vorzeichensteuereinrichtung (II&sub4;) ausgegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinrichtung (II) eine Integriereinrichtung (II&sub5;) zur Beseitigung eines Versatzes in Form einer restlichen Differenz des Steuerwertes aufweist durch Integration des Ausgangssignals aus der Vorzeichensteuereinrichtung (II&sub4;) als eine Funktion der Zeit, wobei die Aufhängungs-Kennlinie proportional zur Größe einer Ausgangsgröße aus der Integriereinrichtung (II&sub5;) gesteuert wird, so daß dadurch der Versatz beseitigt wird, der einen Fehler in der Steuerung der Sollwert-Steuerkraft unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störeinflusses die bzw. der auf die Aufhängung einwirkt, hervorruft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zustands-Detektoreinrichtung (I) einen ersten Sensor (1) zum Detektieren einer Dämpfungskraft der Aufhängung und einen zweiten Sensor (2) zum Detektieren der Geschwindigkeit eines Aufhängungsteiles als die Aufhängungsbewegung aufweist und bei dem die Betätigungsvorrichtung (IV) eine Einrichtung (3) enthält, um fortlaufend und variabel einen Dämpfungskoeffizienten als charakteristisches Merkmal der Aufhängung zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Einrichtung (3) für eine fortlaufende und variable Steuerung des Dämpfungskoeffizienten eine Öffnung (58) umfaßt, deren Öffnungsgrad durch eine Ausgangsgröße aus der Treibereinrichtung (III) gesteuert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Zustands-Detektoreinrichtung (I) einen dritten Sensor (4) zum Detektieren einer Federkraft der Aufhängung und einen vierten Sensor (5) zum Detektieren einer Verschiebung eines Aufhängungsteiles als die Aufhängungsbewegung aufweist, und bei der die Betätigungseinrichtung (IV) eine Einrichtung (6) aufweist, um fortlaufend und variabel eine Federkonstante als das charakteristische Merkmal der Aufhängung zu steuern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Zustands-Detektoreinrichtung (I) einen ersten und dritten Sensor (1, 4) aufweist, um jeweils die Dämpfungs- und Federkräfte der Aufhängung zu detektieren, und einen zweiten und vierten Sensor (2, 5) aufweist, um jeweils die Geschwindigkeit des Aufhängungsteiles und die Verschiebung als die Aufhängungsbewegung zu detektieren; bei der die Steuereinrichtung (II) eine Berechnungseinrichtung aufweist, um jeweils eine Differenz zwischen der optimalen Soll-Steuerkraft und einer Summe aus den Dämpfungs- und Federkräften zu multiplizieren, die durch den ersten und den dritten Sensor (1, 4) detektiert worden sind, um die Produkte zu integrieren und um eine erste Ausgangsgröße für die Steuerung der Dämpfungskraft und eine zweite Ausgangsgröße für die Steuerung der Federkraft zu berechnen; bei der die Treibereinrichtung (III) Mittel (7, 8) enthält, um die erste und die zweite Ausgangsgröße leistungsmäßig zu verstärken; und bei der die Betätigungseinrichtung (IV) eine erste Betätigungsvorrichtung (9) aufweist, um fortlaufend und variabel den Dämpfungskoeffizienten in einer Betätigungsfreigabezone abhängig von einem Signal zu steuern, welches durch eine leistungsmäßige Verstärkung der ersten Ausgangsgröße erhalten wurde, und eine zweite Betätigungsvorrichtung (10), um fortlaufend oder kontinuierlich und variabel die Federkonstante in einer Betätigungsfreigabezone in Abhängigkeit von einem Signal zu steuern, welches durch leistungsmäßige Verstärkung der zweiten Ausgangsgröße erhalten wurde, wobei die Betätigungsfreigabezonen der ersten und der zweiten Betätigungsvorrichtung (9, 10) kompensiert werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Steuereinrichtung (II) eine Berechnungseinrichtung (II&sub2;) zum Berechnen einer Detektions-Steuerkraft aufweist, um die Dämpfungs- und Federkräfte der Aufhängung, die durch den ersten und den dritten Sensor (1, 4) detektiert worden sind, zu addieren, um eine Detektions-Steuerkraft zu erhalten;

wobei die Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) eine Ausgangsgröße von der Berechnungseinrichtung (II&sub2;) für die Detektions-Steuerkraft von einer Ausgangsgröße der Berechnungseinrichtung (II) für die Soll-Steuerkraft subtrahiert;

bei der die Vorzeichen-Steuereinrichtung (II&sub4;) eine erste Multipliziereinrichtung (11) enthält, um die Geschwindigkeit des Aufhängungsteiles, die durch den zweiten Sensor (2) detektiert worden ist, mit einer Ausgangsgröße aus der Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) zu multiplizieren, und eine zweite Multipliziereinrichtung (12) enthält, um die Verschiebung des Aufhängungsteiles, die durch den vierten Sensor (5) detektiert worden ist, mit der Ausgangsgröße der Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) zu multiplizieren; und

bei der die Integriereinrichtung (II&sub5;) eine erste Integriereinrichtung (13) aufweist, um eine Ausgangsgröße aus der ersten Multipliziereinrichtung (11) als eine Funktion der Zeit zu integrieren, und eine zweite Integriereinrichtung (14) aufweist, um eine Ausgangsgröße aus der zweiten Multipliziereinrichtung (12) als eine Funktion der Zeit zu integrieren.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Aufhängung eine hydropneumatische Feder aufweist, die zweite Betätigungseinrichtung (80) für die variable Steuerung der Federkonstanten der hydropneumatischen Feder eine Versorgungsquelle für Hochdruckgas aufweist, die mit einem Akkumulator (120) in Form der hydropneumatischen Feder über eine Rohrleitung (83, 85) strömungsmaßig verbunden ist, um einen Druck einer Gaskammer des Akkumulators (120) zu ändern, und die mit einem Hilfs-Akkumulator (120) strömungsmäßig in Verbindung steht, der als eine Auffangquelle eines Hochdruckgases von der Hochdruckgasquelle dient, wobei die Gaskammern des Akkumulators (120) und des Hilfs-Akkumulators (120') dafür ausgebildet sind, in Strömungsverbindung zu treten, und zwar nach einem EIN/AUS-Betrieb einer elektromagnetischen Wählvorrichtung (83) in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße der zweiten Integriereinrichtung (14).

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Steuereinrichtung (II) eine Einrichtung (15) aufweist, um eine dritte Ausgangsgröße zu erzeugen, um zwischen einer Polarität oder Größe der Differenz zwischen der Soll-Steuerkraft und der Summe aus den Feder- und Dämpfungskräften zu diskriminieren und um eine Kraft zu steuern, die auf die Aufhängung einwirkt und die proportional zu der Differenz in der benötigten Weise ist,

bei der die Treibereinrichtung (III) eine Einrichtung (16) aufweist, um die dritte Ausgangsgröße leistungsmäßig zu verstärken; und

bei der die Betätigungseinrichtung (IV) eine dritte Betätigungsvorrichtung (17) aufweist, um fortlaufend und variabel eine externe Steuerkraft zu steuern, die auf einen vibrierenden Körper einwirkt, und zwar in Abhängigkeit von einem Signal, welches durch Leistungsverstärkung der dritten Ausgangsgröße erhalten worden ist, und zwar ungeachtet der Aufhängungsbewegung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung (15) zum Erzeugen der dritten Ausgangsgröße eine Absolutwert-Berechnungseinrichtung (18) aufweist, um einen Absolutwert der Ausgangsgröße aus der Einrichtung (19) zur Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) zu berechnen, um eine Ausgangsgröße aus der Absolutwert-Berechnungseinrichtung (18) mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen, und eine Wähleinrichtung (20) aufweist, um in Abhängigkeit von der Vergleichseinrichtung (19) zu bestimmen, ob die Ausgangsgröße aus der Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub3;) als die dritte Ausgangsgröße verwendet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Berechnungseinrichtung (II&sub1;) für die Soll-Steuerkraft in der Steuereinrichtung (II) folgendes aufweist: eine Zustands-Diskriminatoreinrichtung (II&sub1;&sub1;) zum Diskriminieren einer Vibrationskörpermasse, einer Federkonstanten, eines Dämpfungskoeffizienten und eines Zustandes der externen Kraft oder Störgröße in Abhängigkeit von den Ausgangsgrößen aus der Zustandsdetektoreinrichtung (I); eine Verstärkungswähleinrichtung (II&sub1;&sub2;) zum Auswählen vorabgespeicherter optimaler Verstärkungswerte für verschiedene Zustandssignale, die für die Vibrationssteuerung verwendet werden, auf der Grundlage einer Ausgangsgröße aus der Zustands-Diskriminatoreinrichtung (II&sub1;&sub1;), den Zustandssignalen, die von den Ausgangsgrößen aus der Zustandsdetektoreinrichtung (I) ausgewahlt wurden; eine Berechnungseinrichtung (II&sub1;&sub3;) für die optimale Soll-Steuerkraft, um die ausgewählten Verstärkungswerte mit den Zustandssignalen zu multiplizieren, die für die Vibrationssteuerung verwendet werden, und um die Produkte zu addieren, wobei eine Ausgangsgröße aus der Berechnungseinrichtung (II&sub1;&sub3;) für die optimale Soll-Steuerkraft dazu verwendet wird, um automatisch eine optimale Soll-Steuerkraft unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störgröße zu setzen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Zustands-Diskriminatoreinrichtung (II&sub1;&sub1;) in der Steuereinrichtung (II) einen Mikrocomputer (70) enthält, wobei der Mikrocomputer (70) folgendes aufweist: Eingangsports (71) zum Empfangen von Ausgangsgrößen aus der Zustandsdetektoreinrichtung (I); eine arithmetische Einheit (72) zum Diskriminieren eines Zustandes auf der Grundlage der Ausgangsgrößen aus der Zustands-Detektoreinrichtung (I) und zum Auswählen optimaler Verstärkungswerte; einen Speicher (73) zum Speichern der optimalen Verstärkungswerte und eines Algorithmus der arithmetischen Einheit (72); und Ausgabeports (74) zum Erzeugen von Signalen, welche die optimalen Verstärkungswerte wiedergeben, die durch die arithmetische Einheit (72) ausgewählt wurden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Berechnungseinrichtung (II&sub1;&sub3;) für die optimale Soll-Steuerkraft eine Multipliziereinrichtung (41, 42, 43, 44, 45) aufweist, um die Ausgangsgrößen aus der Zustands-Detektoreinrichtung (I) mit den Signalen zu multiplizieren, welche die optimalen Verstärkungswerte wiedergeben, die an den Ausgabeports (74) in dem Mikrocomputer (70) ausgegeben werden; und eine Addiereinrichtung (50) zum Berechnen einer Summe aus den Ausgangsgrößen der Multipliziereinrichtungen (41, 42, 43, 44, 45).

15. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Steuereinrichtung (II) folgendes enthält: eine Berechnungseinrichtung (II&sub1;&sub3;) für einen Soll-Steuerkoeffizienten, um einen optimalen Soll-Steuerkoeffizienten zu berechnen, der zu den physikalischen und Zustands-Werten beiträgt, die die optimale Steuerkraft, unter Berücksichtigung der externen Kraft oder Störgröße, die auf die Aufhängung einwirkt, gemäß den physikalischen und Zustandswerten, wie sie von der Zustands-Detektoreinrichtung (I) ausgegeben werden, darstellen; eine Berechnungseinrichtung (II&sub2;) für den Detektions-Steuerkoeffizienten, um einen Detektions-Steuerkoeffizienten zu berechnen, der die Aufhängung auf der Grundlage der Signale aus der Zustands-Detektoreinrichtung (I) laufend steuert; und eine Differenz-Berechnungseinrichtung (II&sub2;) zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Soll-Steuerkoeffizienten und dem Detektions-Steuerkoeffizienten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Zustands-Diskriminatoreinrichtung (II&sub1;&sub1;), die Verstärkungswähleinrichtung (II&sub1;&sub3;) und die Berechnungseinrichtung (II&sub1;&sub3;&sub1;) für den Soll-Steuerkoeffizienten in der Steuereinrichtung (II) einen Mikrocomputer (70) aufweist, wobei der Mikrocomputer (70) Eingabeports (71) zum Empfangen der Ausgangsgrößen aus der Zustands-Detektoreinrichtung (I) aufweist, eine erste arithmetische Einheit (721) zum Diskrimieren eines Zustandes auf der Grundlage der Ausgangsgrößen aus der Zustands-Detektoreinrichtung (I) und zum Auswählen optimaler Verstärkungswerte; eine zweite arithmetische Einheit (722) zum Berechnen eines optimalen Soll-Steuerkoeffizienten für die Signale, die an den Eingabeports (71) eingegeben werden, und zwar auf der Grundlage der optimalen Verstärkungswerte, die durch die erste arithmetische Einheit (721) ausgewählt worden sind, einen Speicher (73) zum Speichern der optimalen Verstärkungswerte für die Eingabeports (71) und die Algorithmen der ersten und zweiten arithmetischen Einheiten (721, 722), und Ausgabeports (71) zum Ausgeben der berechneten Ergebnisse der zweiten arithmetischen Einheit (722).