DE3808524A1

DE3808524A1 - Regeleinrichtung fuer einen pruefstand

Info

Publication number: DE3808524A1
Application number: DE19883808524
Authority: DE
Inventors: Reinhold Bendel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1989-09-28
Anticipated expiration: 2008-03-16
Also published as: DE3808524C2; DE3808524C3; ATA58489A; AT398009B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen Prüf einrichtung für einen Prüfstand zum Prüfen von Kraftfahrzeugantriebs aggregaten alleine oder in Fahrzeugen mit einer Vordermaschine, die über mindestens ein Getriebe mit mindestens zwei Hintermaschinen kuppelbar ist.

Prüfstände werden dazu eingesetzt, Kraftfahrzeugantriebsaggregate zu testen. Beispielsweise soll mit einem Allradprüfstand das Verhalten eines Allradaggregats eines Kraftfahrzeugs bei unterschiedlichen statischen und dynamischen praxisnahen Belastungszuständen festgestellt werden. Besondere regelungs- und antriebstechnische Probleme ergeben sich aus folgenden Gründen:

1. Die Allradaggregate können unterschiedlich ausgebildet sein. Unter schiede sind in Bezug auf Leistung, Art (Schalt- oder Wandler getriebe), den Übersetzungsbereich, die Lastverteilung (Art des Verteilergetriebes, der Differentialsperre, der Differentialbremse) vorhanden.
2. Während des Prüfvorgangs können im Allradaggregat Schalt- und Kupplungs vorgänge durchgeführt werden.
3. Die Vordermaschine kann ein Verbrennungs- oder ein Elektromotor sein.
4. Die Regeleinrichtung enthält nichtlineare Stellglieder, z. B. den Verbrennungsmotor oder eine Gleichstrom-Vordermaschine im Feldstell bereich.
5. Das Allradaggregat stellt in Verbindung mit der Vordermaschine und den Hintermaschinen ein schwach gedämpftes, schwingungsfähiges mechanisches System dar, das verteilte Federn und Massen enthält.
6. Für die Lastverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse kommen sehr unterschiedliche technische Lösungen zur Anwendung. Angefangen bei der direkten starren Kupplung der beiden Achsen bis zum Einsatz von Lastverteilergetrieben mit unsymmetrischem Differential mit auto matischer Betätigung der Vorderachszu- und -abschaltung und der Differentialbremse.

Das Hinterachsdifferential wird häufig mit einer Differentialbremse oder Differentialsperre ausgerüstet. Im Verteiler- und Hinterachs getriebe werden als Kraftübertragungs- und -verteilerelemente auch Viskosekupplungen oder -bremsen und Torsendifferentiale eingesetzt.

Die unterschiedlichen Allradsysteme haben alle das Ziel, die Antriebs kräfte des Fahrzeugs schlupfarm und optimal auf die Fahrbahn zu bringen. Je nach dem Aufbau des Kraftfahrzeugantriebsaggregats kann auch nur eine Vorderachse, eine Hinterachse oder ein Verteilergetriebe geprüft werden. Wird nur ein Teil eines Allradaggregats geprüft, dann ergibt sich selbstverständlich ein einfacherer Aufbau der Prüfein richtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für einen Prüfstand der eingangs beschriebenen Gattung zu entwickeln, die bei hoher Regel- und Wiederholgenauigkeit eine exakte und genaue Führung und Regelung der gewünschten Regelgrößen unter Anpassung an unterschiedliche Prüflinge ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Mit den im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen lassen sich die oben angegebenen Forderungen bei den unterschiedlichen Kraftfahrzeugantriebsaggregaten trotz deren vielfältiger Eigenheiten erfüllen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die dem ersten Regelkreis in der Betriebsart Drehzahlregelung zugeführte Führungsgröße nach Differenzierung und nach Division durch das Getriebeübersetzungs verhältnis den weiteren Regelkreisen zugeführt, die auf die Betriebsart Drehmomentregelung eingestellt sind, während die Summe der Führungs größen der weiteren Regelkreise nach Division durch das Getriebeüber setzungsverhältnis dem ersten Regelkreis zugeführt wird. Ungünstige Rückwirkungen zwischen den verschiedenen Regelkreisen der Mehrgrößen regelanordnung werden hierbei durch eine Vorsteuerung ausgeglichen. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß sie keine entdämpfende Wirkung hat.

Wenn die Betriebsarten in den Regelkreisen gegenüber der vorstehend beschriebenen Einrichtung umgekehrt werden, d. h. der erste Regelkreis wird in der Betriebsart Drehmomentregelung und die weiteren Regelgrößen werden in der Betriebsart Drehzahlregelung eingestellt, dann ändert sich die Steuerschaltung wie folgt: Die dem ersten Regelkreis zugeführte Führungsgröße wird mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multipliziert und den weiteren Regelkreisen zugeführt. Die Summe der Führungs größen der weiteren Regelkreise wird differenziert, mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multipliziert und danach dem ersten Regelkreis zugeführt.

Wenn die Störgrößenaufschaltung im Rahmen einer Regelung durchgeführt wird, dann wird die Stellgröße des ersten Regelkreises in der Betriebsart Drehzahlregelung nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis den Stellgrößen der weiteren Regelkreise, die auf Drehmoment regelung eingestellt sind, als Störgröße aufgeschaltet, während die Summe der Stellgrößen der weiteren Regelkreise nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis der Stellgröße des ersten Regelkreises als Störgröße aufgeschaltet wird. Die weiteren Regelkreise sind hierbei auf Summendrehzahlregelung eingestellt. Die Betriebsarten der Regel kreise können auch gegenüber der oben angegebenen Einstellung umgekehrt sein. Dann wird auf folgende Weise eine Drehzahl- und Drehmomententkopplung erzielt. Die Stellgröße des ersten Regelkreises wird nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis den Stellgrößen der weiteren Regel- als Störgröße aufgeschaltet. Die Summe der Stellgrößen der weiteren Regelkreise wird nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis der Stellgröße des ersten Regelkreises als Störgröße aufgeschaltet.

Es ist vorteilhaft, wenn zur Dämpfungsregelung jeweils zwischen zueinander zu dämpfenden Massen oder Maschinen deren Differenzwinkelgeschwindigkeit gebildet und den entsprechenden Regelkreisen zur Erzeugung eines Dämpfungs moments in den Maschinen aufgeschaltet wird. Die Dämpfungsregelung wird zwischen zwei, mit mechanischen Übertragungselementen, z. B. Wellen, Kupplungen, Getriebe, verbundenen Maschinen eingesetzt. Bei elektrischen Maschinen werden die Dämpfungsmomente in den Luftspalten wirksam. Die Dämpfungsregelung kann zwischen beliebigen Maschinen erfolgen, wobei zwei oder mehr Maschinen wie eine einzige Maschine wirken, indem die mittlere Winkelgeschwindigkeit dieser Maschinen gebildet und mit der Winkel geschwindigkeit einer weiteren Maschine zur Erzeugung der Differenzwinkel geschwindigkeit verarbeitet wird. Besonders günstig ist die Dämpfungsregelung dann, wenn die Störgrößenaufschaltung zur Drehzahl- und Drehmoment entkopplung im Rahmen einer Regelung vorgenommen wird. Die Dämpfungsregelung kann aber auch überall dort eingesetzt werden, wo zwei Massen, die gegebenenfalls bereits zusammengefaßte Massen sind, mit Stellantrieben versehen und durch mechanisch schwingungsfähige Gebilde miteinander verbunden sind.

Bei einem Übersetzungsgetriebe ist vorzugsweise ein Übersetzungsrechner vorgesehen, mit dem die mit dem Quadrat der Drehzahlübersetzung sich ändernden Parameter der Massenträgheitsmomente und Federkonstanten in den Regelkreisen angepaßt werden. Unter Übersetzungsgetriebe ist hierbei ein Getriebe zu verstehen, dessen Übertragungsverhältnis geändert werden kann. Der Übersetzungsrechner stellt z. B. die Parameter zur Bildung der Differenz winkelgeschwindigkeit und zur Anpassung der Dämpfungssignale an den Dämpfungsregelkreis ebenso wie zur Drehzahl- und Drehmomententkopplung ein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einer Summendrehzahlregelung der elektrischen Hintermaschinen in der Vordermaschine ein Summen beschleunigungsmoment nach folgender Beziehung erzeugt:

womit mit M _BVM das Beschleunigungsmoment der Vordermaschine, mit I _11-14 das auf eine Achse bezogene Massenträgheitsmoment der Hintermaschinen, mit I _VM das Massenträgheitsmoment der Vordermaschine und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung zwischen der Vordermaschine und den Hintermaschinen bezeichnet ist. Vorzugsweise wird das Beschleunigungsmoment M _B11-14 mit einem analogen Rechenglied bestimmt. Durch die hochdynamische Arbeitsweise des analogen Rechenglieds werden Zeitfehler vermieden.

Es ist zweckmäßig, bei der Summendrehmomentregelung durch die Hintermaschinen zur Drehzahlkopplung in der Vordermaschine zeitgleich mit dem Lastmoment der Hintermaschinen ein Moment für die Vordermaschine zu bestimmen, das nach folgender Beziehung

berechnet wird, worin mit M _L11-14 die Summe der Lastmomente der Hinter maschinen bezeichnet ist. Das Lastmoment ML _VM wird vorzugsweise ebenfalls mit einem analogen Rechenglied bestimmt, um Zeitfehler zu vermeiden. Die hierbei nicht erfaßten Reibmomente des Kraftfahrzeugantriebsaggregats und der Antriebsmaschinen werden durch die Drehmoment- und Drehzahlregelung ausgeglichen. Die Reibmomente verursachen bei dynamischen Vorgängen einen Schleppwinkelfehler, der jedoch vernachlässigbar klein ist. Durch eine entsprechende Signallaufzeitverzögerung bei der Bildung der Entkopplungs momente wird dieser dynamische Fehler bedarfsweise bei einer zweckmäßigen Ausführungsform auf einen vernachlässigbar kleinen Rest reduziert. Unbe deutend ist auch der dynamische Fehler, der sich durch den geringfügig zeitverschobenen Drehmomentaufbau zwischen Welle und Luftspalt an der Vorder maschine ergibt. Bei der Dämpfungsregelung werden z. B. die auf die gleiche Achse bezogenen Differenzwinkelgeschwindigkeiten aus der Winkel geschwindigkeit des Rotors der Vordermaschine und der mittleren Winkel geschwindigkeit der Rotoren der Hintermaschinen gebildet. Von der Differenz winkelgeschwindigkeit abgeleitete Drehmomente werden bei elektrischen Maschinen in den Luftspalten der Maschinen erzeugt. Dabei wirken die Luftspalt momente der Vordermaschine entgegen. Hierdurch werden die Schwingungen der verteilten Massen der Rotoren und elastischen Wellenverbindungen gedämpft. Es ist günstig, wenn in der gleichen Weise Dämpfungsregelungen zwischen den Hintermaschinen der jeweiligen Vorder- und Hinterachse sowie der linken und der rechten Hintermaschine der Vorderachse und der linken und rechten Hintermaschine der Hinterachse vorgesehen sind.

Vorzugsweise sind die für Achsen von Differentialgetrieben vorgesehenen Regelkreise jeweils mit Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung der über die Achsen übertragenen Drehmomente versehen. Hierdurch ist es möglich, ohne besondere Regelartumschaltung sehr unterschiedliche Antriebsaggregate zu prüfen. Die von Differenz- und Verteilergetrieben übertragbaren Differenz momente können sich dabei zwischen 0 und Nennmoment bewegen, d. h. zwischen extremer Leichtgängigkeit und Differentialsperre.

Besonders günstig ist eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung, bei der jeweils einer Summierstelle ein Drehzahlsollwert für die Achse, ein Momenten istwert und ein Momentengrenzwert zugeführt wird, wobei der Summier stelle ein Regelbaustein nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig direkt mit einem Eingang eines Differenzverstärkers und über eine Diode mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Drehzahlreglers für die jeweilige Achse verbunden ist, und wobei der Differenzverstärker über eine Diode auf die Summierstelle rückgekoppelt ist. Mit dieser Anordnung ist eine Absolutwertbegrenzung der Drehmomente möglich. Es ist immer nur die Drehzahl- oder die Momentenregelung im Eingriff, während die andere Regelungsart so mitgeführt wird, daß sie jederzeit ohne größeren Einschwing vorgang die Regelung übernehmen kann.

Mit den oben beschriebenen Anordnungen können einzelne Bestandteile von Antriebsaggregaten oder das gesamte Antriebsaggregat geprüft werden. Besonders kompliziert können Allradantriebsaggregate sein. Ein Allradprüfstand ist an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.

Die regelungs- und antriebstechnischen Probleme des Allradprüfstandes werden durch folgende Gegebenheiten beeinflußt:

a) Sehr unterschiedliche Allradaggregate. Sie können unterschiedlich sein in bezug auf die Leistung, Art (Schalt- oder Wandlergetriebe), den Übersetzungsbereich, die Lastverteilung (Art des Verteiler getriebes, der Differentialsperre, der Differentialbremse).
b) Schalt- und Kupplungsvorgänge im Prüfling
c) Verbrennungsmotor als Antriebsmotor
d) Nichtlineare Stellglieder, z. B. Verbrennungsmotor, Gs-Maschine im Feldstellbereich
e) Schwach gedämpfte schwingungsfähige Mechanik infolge des Mehr maschinenaufbaus mit verteilten Federn und Massen

Die Regelstrukturen des Allradprüfstandes werden im wesentlichen durch das Antriebs- und Übertragungsverhalten des Allradaggregats bestimmt, das unterschiedlich ausgebildet sein kann. Im folgenden sind einige Varianten im Allradaggregataufbau erwähnt:
Das Übersetzungsgetriebe kann ein Schalt- oder ein Automatikgetriebe sein. Für die Lastverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse kommen sehr unterschiedliche technische Lösungen zur Anwendung, angefangen von der direkten starren Kupplung der beiden Achsen bis zum Einsatz von Lastverteiler getrieben mit unsymmetrischem Differential, mit automatischer Betätigung der Vorderachszu- und -abschaltung und der Differentialbremse. Das Hinterachsdifferential wird häufig mit einer Differentialbremse oder Differentialsperre ausgerüstet. Im Verteiler- und Hinterachsgetriebe werden als Kraftübertragungs- und -verteilerelemente auch Viskosekupplungen oder -bremsen und Torsendifferentiale eingesetzt.

Die unterschiedlichen Varianten von Allradaggregaten haben alle das Ziel, die Antriebskräfte des Fahrzeugs schlupfarm und optimal auf die Fahrbahn zu bringen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Allradaggregat, das in einem Allradprüfstand angeordnet ist,

Fig. 2 ein Schwingungsmodell eines Allradprüfstands,

Fig. 3a bis 3d Schwingungsmodelle von vier Zwei-Masse-Systemen,

Fig. 4a ein Schaltbild eines durch Störgrößenaufschaltung entkoppelten Drehzahl-Drehmomentregelkreises,

Fig. 4b ein Schaltbild eines durch Steuerung entkoppelten Drehzahl- Drehmomentregelkreises,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Übersetzungsrechners,

Fig. 6 ein Kennfeld einer Differenzdrehzahl/Differenzmomenten regelung,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Differenzdrehzahlreglers mit Drehmomentbegrenzung.

Ein Allradaggregat 1 ist über eine Welle 2 mit einer Vordermaschine 3, einer Gleichstrom-Nebenschlußmaschine, verbunden. Die Welle 2 ist an eine Schaltkupplung 4 angeschlossen, die ausgangsseitig über eine nicht näher bezeichnete Welle mit einem Getriebe 5 in Verbindung steht. Bei dem Getriebe 5 kann es sich um ein Schaltgetriebe oder ein automatisches Getriebe, z. B. ein Wandlergetriebe, handeln. Dem Getriebe 5 ist z. B. ein unsymmetrisches Verteilergetriebe 6 mit einer Bremse nachgeschaltet, um eine vorgebbare Momentenaufteilung zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern zu erreichen. Mit Hilfe einer eingebauten Bremse oder Sperre kann die konstruktiv vorgegebene Momentenaufteilung überbrückt werden. Vom Verteilergetriebe 6 zweigen nicht näher bezeichnete Wellen zu einem Hinterachsdifferentialgetriebe 7 und einer Vorderachskupplung 8 ab. Das Hinterachsdifferentialgetriebe 7 kann eine Bremse 9 aufweisen. Der wahlweise zuschaltbaren Vorderachskupplung 8 ist ein Vorderachsdifferential getriebe 10 nachgeschaltet.

Mit den vom Vorderachsdifferentialgetriebe 10 ausgehenden Wellen sind jeweils eine erste Hintermaschine 11 und eine zweite Hintermaschine 12 verbunden. An die Wellen des Hinterachsdifferentialgetriebes 7 sind jeweils eine dritte Hintermaschine 13 und eine vierte Hintermaschine 14 angeschlossen. Die Hintermaschinen 11 bis 14 sind jeweils als Gleichstrom- Nebenschlußmaschinen ausgebildet und haben den gleichen Aufbau.

In Fig. 1 ist ein Allradaggregat mit unsymmetrischen Verteilergetriebe mit zu- und abschaltbarer Vorderachse und mit betätigbaren Differential bremsen oder Sperren dargestellt.

Die Antriebs- und Bremsmaschinen sind Gleichstrom-Maschinen, die sowohl im Anker- als auch im Feldstellbereich betrieben werden.

Die Unlinearität im Feldstellbereich der Gs-Maschinen hat ihre Ursache in der Feldflußänderung. Sie kann erfaßt und durch Einführung einer Korrektur größe in den Regelkreisen eliminiert werden, um eine dynamisch gute Regelung zu erzielen.

Die Korrekturgröße für die Linearisierung der Gs-Maschine im Feldstell bereich läßt sich mathematisch aus den Maschinengrößen zur Berechnung des Luftspaltmomentes ermitteln.

Der Allradaggregatprüfstand bildet mit der Vordermaschine 3 und den Hintermaschinen 11 bis 14 ein schwingungsfähiges Federn-Massen-System.

Im Prüfaufbau sind die Antriebsmaschinen und die Belastungsmaschinen über die Wellen und das Allradaggregat mechanisch miteinander verbunden.

Infolge der verteilten Massen der Maschinenläufer und der elastischen Wellenverbindungen stellt dieser Prüfaufbau ein mechanisch, schwach gedämpftes, schwingungsfähiges Mehrfach-Federn-Masse-System dar, das bei der Energieübertragung ständig zum Schwingen angeregt wird.

Die praxisgerechte Prüfung des Allradaggregats 1 ist daher nur möglich, wenn die Schwingungen gedämpft werden. Es wird vorzugsweise eine elektrische Schwingungsdämpfung vorgesehen. Das Schwingungsmodell des in Fig. 1 dargestellten Allradprüfstands geht aus Fig. 2 hervor.

In Fig. 2 bedeuten I _VM das Massenträgheitsmoment des Rotors der Vorder maschine 3. I _HM₁₁, I _HM₁₂, I _HM₁₃ und I _HM₁₄ sind die Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen. C _VM stellt die Federkonstante der Welle 2 dar. Mit i _VM/K ist die Getriebeübersetzung zwischen der Welle 2 und der Kardanwelle bezeichnet. Das unsymmetrische Verteilergetriebe 6 bewirkt eine mit i _VK bezeichnete Getriebeübersetzung zwischen Kardanwelle und Vorderachse und eine mit i _KH bezeichnete Getriebeübersetzung zwischen Kardanwelle und Hinterachse. Mit C _KV und C _KH sind jeweils die Federkonstanten zwischen Kardanwelle und Vorderachse und zwischen Kardanwelle und Hinterachse bezeichnet, C₁, C₂, C₃, C₄ bezeichnen jeweils die Federkonstanten der drehbaren Teile zwischen dem Vorderachsdifferentialgetriebe 10 und der ersten bzw. zweiten Hintermaschine 11, 12 sowie zwischen dem Hinterachs differentialgetriebe 7 und der dritten bzw. vierten Hintermaschine 13, 14.

Das in Fig. 2 dargestellte Modell eines Mehr-Federn-Massen-Systems mit Getriebeübersetzungen kann auf diese Weise in mehrere, einfache Zwei- Massen-Systeme ohne Übersetzungen umgeformt werden. Bei Anordnungen mit zwischengeschalteten Getrieben ist es zweckmäßig, die Federkonstanten C und die Massenträgheitsmomente I auf eine Getriebeseite bzw. eine Achse zu beziehen. Die Umrechnung auf eine andere Getriebeseite erfolgt mit i ².

Bei Zwei-Massenschwingern I₁, I₂ mit Getriebeübersetzungen i und den Federkonstanten C₁, C₂ wird die Getriebeübersetzung wie folgt berücksichtigt:

I₂_red = I₂ · i ²
C₂_red = C · i ²
ω₂′ = ω₂ · i
i = ω₁/ω₂

Mit ω₁ und l₂ sind die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Massen I₁ und I₂ bezeichnet.

Die Federkonstanten C₁ und C₂ beiderseits des Getriebes können zu einer Gesamtfederkonstanten C′ zusammengefaßt werden:

Die Getriebeübersetzung ist beiden oben angegebenen Torsionsfeder konstanten C _VM/10-14, C _V/H, C _11,12 und C _13,14 bereits berücksichtig. Dies gilt auch für die Massenträgheitsmomente I _HM11-14, I _HM13,14, I _HM₁₂ und I _HM₁₄. Die vier Zwei-Massen-Systeme ohne Übersetzung sind in den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d dargestellt. Hierin sind mit I _HM11-14 die bezogenen Massen trägheitsmomente aller Hintermaschinen 11-14, mit I _HM11,12 die bezogenen Massenträgheitsmomente der ersten und zweiten Hintermaschine 11, 12 und mit I _HM13,14 die Massenträgheitsmomente der dritten und vierten Hintermaschine 13, 14 bezeichnet. Zwischen dem Rotor der Vordermaschine 1 und der Summe der bezogenen Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11-14, der Summe der bezogenen Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11, 12 der Vorderachse und der Hintermaschinen der Hinterachse 13, 14 sind jeweils die bezogenen Torsionsfederkonstanten C _VM/11-14, C _V/H, C _11/12 und C _13/14 vorhanden. Die sich zwischen den vorstehend angegebenen Elementen ergebenden Dämpfungsmomente sind in Fig. 3a bis 3d mit D _VM/11-12, D _V/H, D _11/12 und D _13,14 bezeichnet.

Es sei angenommen, daß die Massen mit den Massenträgheitsmomenten I _VM, I _HM11-14 bzw. I _HM11,12, I _HM13,14 bzw. I _HM₁₁, I _HM₁₂ und I _HM₁₃, I _HM₁₄ jeweils sich mit den Winkelgeschwindigkeiten ω _VM, ω _HM11-14, ω _HM11,12, ω _HM13,14, ω _HM₁₁, ω _HM₁₂, ω _HM₁₃ und ω _HM₁₄ bewegen. Aus den Differenzen ω _VM-ω _HM11-14, ω _HM11,12-ω _HM13,14, ω _HM₁₁-ω _HM₁₂ und ω _HM₁₃-ω _HM₁₄ werden jeweils Differenzwinkelgeschwindigkeiten Δω _3a, Δω _3b, Δω _3c und Δω _3d gebildet. In den Luftspalten der Vordermaschine 1 und der Hintermaschine 11 bis 14 werden diesen Differenzwinkelgeschwindigkeiten proportionale Drehmomente M _D3a, M _D3b, M _D3c, M _D3d erzeugt. Die Dämpfungsgrößen Δω _3a, Δω _3b, Δω _3c Δω _3d und M _d3a, M _d3b, M _d3c, M _d3d sind Wechselgrößen, deren Frequenz durch die mechanischen Schwinger eingeprägt ist (Resonanzfrequenzen).

Die Quotienten

sind Maße für die Dämpfungswirkung und werden in den Regelkreisen optimal eingestellt. Befinden sich zwischen den Schwungmassen Getriebe, so sind diese mit der Übersetzung

bei der Dämpfungsregelung zu berücksichtigen.

Bei Allradaggregaten mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen (Schalt- oder Automatikgetriebe) wird eine automatische Anpassung der Dämpfungs regelung an die sich mit der Übersetzung ändernden Regelparameter durchgeführt.

Die Fig. 4a zeigt ein Schaltbild von Regelkreisen für die Vorder maschine 3 und die Hintermaschinen 11-14 mit Drehmomententkopplung im Drehzahlregelkreis 15 der Vordermaschine 3 und mit Drehzahlentkopplung in den Regelkreisen der Hintermaschinen 11-14. Der auf Drehzahlregelung eingestellte Regelkreis 15 für die Vordermaschine 1 enthält einen Soll wertgeber, der an ein Summierglied 17 angeschlossen ist, dem über ein Summierglied 17 a ein Regelverstärker 18 und ein Gleichrichter 19 nach geschaltet sind. Der Gleichrichter 19 speist die Vordermaschine 3, die einen Drehzahlistwertgeber 20 aufweist, dessen Ausgang mit dem Summierglied 17 verbunden ist. Der Regelkreis 15 kann einen unterlagerten Anker stromregelkreis haben. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung sind vier auf Drehmomentregelung eingestellte Regelkreise 21, 22, 23, 24 je für eine der Hintermaschinen 11, 12, 13, 14 vorgesehen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist ein Sollwertgeber 25 für das Drehmoment vorgesehen. Es ist möglich, daß jeder Regelkreis 21 bis 24 einen eigenen Sollwertgeber enthält. Wenn nur ein Sollwertgeber mit Summierstellen 26, 27, 28, 29 des jeweiligen Regelkreises 21 bis 24 verbunden ist, dann wird eine Summendrehmomentregelung durchgeführt. Der Summierstelle 26 ist ein Regelverstärker 30 und über ein weiteres Summierstelle 26 a ein Gleichrichter 31 nachgeschaltet, der die erste Hintermaschine 11 speist. Der Regelkreis 22 enthält einen dem Summierstelle 27 nachgeschalteten Regel verstärker 32, der über eine Summierstelle 27 a und einen Gleichrichter 33, der mit der Hintermaschine 12 verbunden ist. Der Regelkreis 23 weist einen der Summierstelle 28 nachgeschalteten Regelverstärker 34 auf, der über eine Summierstelle 28 a und einen Gleichrichter 35 die Hintermaschine 13 speist. Im Regelkreis 24 ist ein an das Summierstelle 29 a und einen Gleichrichter 37 die Hintermaschine 14 nachgeschaltet ist.

An den an die Rotoren der Hintermaschinen 11 bis 14 angeschlossenen Enden der Wellen des Allradaggregats 1 sind jeweils Drehmomentistwertgeber 38, 39, 40, 41 vorgesehen, die je an einer der Summierstellen 26, 27, 28, 29 angeschlossen sind.

Bei einer nicht entkoppelten Drehzahl/Drehmomentregelung wird bei einem Beschleunigungsvorgang das Gesamtbeschleunigungsmoment aller am Prüfanbau beteiligten Massenträgheitsmomente als Luftspaltmoment ML _VM im Luftspalt der Vordermaschine 1 erzeugt. Es teilt sich dort auf in das Beschleunigungsmoment MB _VM für den eigenen Maschinenrotor und das Wellenmoment MW _VM. Mit dem Wellendrehmoment MW _VM werden über das Prüf getriebe die Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11 bis 14 beschleunigt.

Dabei gelten folgende Drehmomentgleichungen:

+ ML _VM - MB _VM - M _VM = 0

+ Mw _11-14 - MB _11-14 = 0

Das Wellendrehmoment Mw _11-14 wirkt dabei als Störgröße des Drehmoment regelkreises und ist somit unerwünscht.

Bei der Drehmomententkopplung wird das Wellenmoment Mw _11-14 dadurch vermieden, daß ein Luftspaltmoment ML gleicher Größe und Richtung erzeugt wird. Das Luftspaltmoment ML steht in einer mathematischen Beziehung zum Luftspaltmoment der Vordermaschine ML _VM.

Es gilt:

Die Drehmomentberechnung von ML _11-14 erfolgt hochdynamisch ohne Zeitfehler mit einem analogen Rechenglied 42, dessen Eingang über einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker an die Summierstellen 26 bis 29 gelegt ist.

Über einen weiteren Eingang ist das Rechenglied 42 mit einem Über setzungsrechner verbunden, der vorzugsweise mit mehreren in Fig. 4 nicht dargestellten Übersetzungsrechnern verbunden ist, die am Getriebe 5, dem Verteilergetriebe 6 und dem Hinterachs- sowie Vorderachsdifferential getriebe 7, 10 die Übersetzungsfaktoren bestimmen und ein Gesamt übersetzungsverhältnis 1 : i berechnen, das für die Drehmomententkopplung bei Summendrehmomentregelung der Hintermaschinen 11 bis 14 auf die in Fig. 4 gezeigte Art verwendet wird. Der Ausgang des Rechenglieds 42 ist mit der Summierstelle 17 a verbunden.

Der Ausgang des Regelverstärkers 18 speist über einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker ein weiteres Rechenglied 43 a, das einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Übersetzungsrechner verbunden ist und mit 1 : i beaufschlagt wird. Der Ausgang des Rechenglieds ist zur Drehzahlentkopplung der Drehmomentregelkreise 21 bis 24 mit den Summierstellen 26 a bis 29 a verbunden.

Bei nicht drehzahlentkoppelten Drehmomentregelkreisen stellt sich durch Drehmomentbelastungen bei den Verdrehwinkeln α _VM/11-14 der Wellen vor den Hintermaschinen 11 bis 14 jeweils ein Schleppwinkelfehler ein, der im folgenden generell mit α _n bezeichnet ist.

Bei der Last null stellt sich der Winkel α₀ ein.

Wird bei einem nicht drehzahlentkoppelten System z. B. infolge der Summen-Drehmomentregelung mit Hilfe der Hintermaschinen 11-14 ein Drehmoment M11-14 aufgebracht, so werden die Wellen in der Größe des Verdrehwinkels ω A/11-14 aufgezogen und bei der Drehzahlregelung mit P-I-Regler wird der Winkelschleppfehler α _n verursacht. Letzterer dominiert stört während der Laständerungszeit die Drehzahlregelung. Der Drehzahlfehler ist dabei:

Die Drehzahlentkopplung vermeidet diesen dynamischen, lastabhängigen Fehler, indem zeitgleich mit dem Lastmoment auf der Radmaschinenseite auch das sich aus der Übersetzung errechenbare Gegendrehmoment der Vordermaschine VM als Luftspaltmoment vorgegeben wird.

Die Größe dieses Entkoppelmomentes M _LVM wird aus dem Lastmoment der Hintermaschinen errechnet nach der Beziehung:

Die Regelung realisiert aus diesem Solldrehmoment das erforderliche Luftspaltmoment M _LVM.

Die dabei nicht erfaßten Reibmomente des Prüfaufbaues werden über die Drehzahlregelung ausgeglichen. Der dadurch bedingte Restschleppfehler ist sehr klein.

Die in Fig. 4a dargestellte Anordnung kann auch in einer anderen Betriebsart arbeiten, in der der Regelkreis 15 auf eine Drehmomentregelung eingestellt ist, während die Regelkreise 21 bis 24 auf eine Summendrehzahl regelung eingestellt sind. Das Achswellenmoment der Vordermaschine 3 wird mit einem Drehmomentistwertgeber 3 a gemessen, der an einen Eingang eines Umschalters 15 a gelegt ist, dessen anderer Eingang mit dem Drehzahlist wertgeber 20 verbunden ist. Bei der Einstellung des Regelkreises 15 auf Drehmomentregelung weist der Umschalter 15 a eine Stellung auf, die der in Fig. 4a dargestellten entgegengesetzt ist.

Die Hintermaschinen 11 bis 14 sind jeweils mit Drehzahlistwertgebern 11 a, 12 a, 13 a, 14 a verbunden, die je an einen Eingang eines Umschalters 21 a, 22 a, 23 a und 24 a gelegt sind. Bei der Betriebsart Drehzahlregelung weisen die Umschalter 21 a bis 24 a die zur dargestellten Schalterstellung entgegengesetzte Stellung auf. Die Rechenglieder 42, 43 sind an einen Umschalter 44 angeschlossen, der dann - wenn der Regelkreis 15 auf Dreh momentregelung und die Regelkreise 21 bis 24 auf Summendrehzahlregelung eingestellt sind - in der zu Fig. 4a entgegengesetzten Schalterstellung das Übersetzungsverhältnis i vorgibt.

Die Fig. 4b zeigt eine Anordnung, bei der die Drehzahl/Drehmomententkopplung in einem Regelkreis 15 für die Vordermaschine 3 und in Regelkreisen 21 bis 24 für die Hintermaschinen im Rahmen einer Steuerung durchgeführt wird. Gleiche Elemente sind bei den in Fig. 4a und 4b dargestellten Anordnungen mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Regelkreise 21 bis 24 haben bei der in Fig. 4b dargestellten Anordnung den gleichen Aufbau wie bei der in Fig. 4a gezeigten Anordnung, d. h. sie sind wahlweise auf Drehmoment- oder Drehzahlregelung einstellbar. Bei der in Fig. 4b gezeigten Stellung der Umschalter 15 a, 21 a, 22 a, 23 a und 24 a ist der Regelkreis 15 auf Drehzahlregelung eingestellt, während die Regelkreise 21 bis 24 jeweils auf Drehmomentregelung eingestellt sind. Der Sollwertgeber 25 ist nicht nur an die Summierstellen 26, 27, 28 und 29, sondern auch an einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker angeschlossen, dem das Rechenglied 42 nachgeschaltet ist, das ausgangsseitig mit der Summierstelle 17 a verbunden ist. Der Sollwertgeber 16 ist neben der Summierstelle 17 noch über ein Differenzierglied 44 a mit einem nicht näher bezeichneten Regel verstärker verbunden, an den das Rechenglied 43 angeschlossen ist, welches ausgangsseitig an die Summierstellen 26 a, 27 a, 28 a und 29 a gelegt ist.

Der Sollwert der Drehzahl wird differenziert und nach Multiplikation mit 1 1 : i als Störgröße den Summierstellen 26 a bis 29 a aufgeschaltet. Der Sollwert des Drehmoments wird nach Multiplikation mit 1 : i der Summier stelle 17 a als Störgröße aufgeschaltet. Es handelt sich dabei um eine qualifizierte Vorsteuerung, die annähernd wie eine zur Entkopplung verwendete Regelung mit Störgrößenaufschaltung arbeitet. Der Vorteil der Anordnung ist darin zu sehen, daß keine entdämpfende Wirkung auftritt.

Wenn die Umschalter 15 a, 21 a, 22 a, 23 a und 24 a und 44 die entgegen gesetzten Stellungen wie in Fig. 4b aufweisen, dann arbeitet der Regelkreis 15 in der Betriebsart Drehmomentregelung, während die Regelkreise 21 bis 24 in der Betriebsart Drehzahlregelung arbeiten.

Zur richtigen Parametrierung der Entkopplung und der Dämpfungsregelung ist ein Istwertsignal der Gesamtübersetzung vorteilhaft. Da diese Gesamtüber setzung nicht immer sicher von außen z. B. von einem Rechner oder von Hand vorgegeben werden kann, und diese Übersetzung z. B. bei einem Automatik getriebe drehzahl- und drehmomentabhängig ist, wird ein in Fig. 5 gezeigter analoger Übersetzungsrechner 45 mit einstellbarem Zeitverhalten eingesetzt. Mit Hilfe des einstellbaren Zeitverhaltens kann der Über setzungsrechner z. B. beim Anfahrvorgang trotz kleiner Drehzahlistwerte schnell die Übersetzung erkennen und schaltet dann auf eine gute Mittelwertbildung um.

Der Übersetzungsrechner 45 hat drei Eingänge 46, 47, 48 an die je ein Drehzahlistwert angelegt werden kann. In Fig. 5 sind die entsprechenden Drehzahlistwerte +xn 1, ∓xn 2 und ∓xn 3 bezeichnet. Der Drehzahlistwert xn 1 kann von der Tachomaschine der Vordermaschine 3 stammen, während die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 beispielsweise von jeweils einer Hinter maschine erzeugt werden. Bei Summendrehmomentregelung sind z. B. die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 die mittleren Drehzahlen der Paare von Hintermaschinen 11, 12 und Hintermaschinen 13, 14. Der Drehzahlistwert xn 3 beaufschlagt unmittelbar und der Drehzahlistwert xn 2 über einen Schalter 50 eine Summierstelle 49, der ein Regelverstärker 51 nachgeschaltet ist. An der Summierstelle 49 ist also ein der Differenz der Drehzahlistwerte entsprechender Wert verfügbar. In der anderen Stellung der Schalters 50 würde der Drehzahlistwert xn 3 an der Summierstelle 49 zweimal aufsummiert. Der Ausgang des Regelverstärkers 51 ist über die Reihenschaltung von Spannungsteilerwiderständen 52, 53, 54, von denen zwei durch Schalter 56, 61 bedarfsweise überbrückt werden können, mit einem Integrator 57 verbunden, der einen Kondensator 55 enthält. Dem Integrator 57 ist ein Betragsbildner 58 nachgeschaltet. Der Ausgang des Integrators 57 ist mit dem Eingang eines Multiplizierers 59 verbunden, dessen weiterer Eingang über einen Regelverstärker 60 an den Eingang 48 gelegt ist. Der Ausgang des Multiplizierers 59 ist an die Summierstelle 49 gelegt. Mit den Schaltern 56, 61 läßt sich die Zeitkonstante der Integration einstellen.

Der Ausgang des Regelverstärkers 51 speist über ein Differenzierglied 62 einen Regelverstärker 63 mit parallel geschaltetem Kondensator 64. Am Ausgang 65 des Regelverstärkers 63 steht ein Signal zur Verfügung, das der Differenz der Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 proportional ist und zur Dämpfungsregelung verwendet wird. Unter der oben angegebenen Voraus setzung, daß die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 von den Hintermaschinen 11, 12 abgeleitet sind, ist der Ausgang 65 mit der Summierstelle 26 oder 27 verbunden, um in dem Rotor der Hintermaschine 11 oder 12 ein der Differenzdrehzahl proportionales Luftspaltmoment zu erzeugen. Anstelle der Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 können auch Winkelgeschwindigkeitsistwerte verwendet werden, wodurch am Ausgang 65 ein der Differenzwinkel geschwindigkeit proportionales Signal erzeugt wird, das, je nach der Beschaltung der Regelverstärker in den Regelkreisen 21, 22 zur Erzeugung des Luftspaltmoments ausgenutzt wird.

Am Ausgang 66 des Betragsbildners 58 ist ein Signal verfügbar, das dem Kehrwert des Übersetzungsverhältnisses 1 : i entspricht und dem Schalter 44 zugeführt wird. Bei der in Fig. 5 angegebenen Stellung der Schalter 50 und 61 tritt am Ausgang des Regelverstärkers 51 ein der Differenzdreh zahlistwerte x _n₂-x _n₃ entsprechendes Signal auf.

Über den Multiplizierer 59 wird eine Division durch den Drehzahlistwert x _n₁ bewirkt, so daß sich ein Verhältnis

ergibt. Falls das mittlere Übersetzungsverhältnis des Vorderachsdifferential getriebes 10 benötigt wird, werden die Istwerte und mit positiven Vorzeichen der Summierstelle 59 zugeführt. Dann ergibt sich am Ausgang 66 das Verhältnis

Dieser Kehrwert der mittleren Drehzahl des Vorderachsdifferentialgetriebes 10 wird für die Umrechnung der Massenträgheitsmomente der Rotoren der Hintermaschinen 11, 12 auf eine Achse benötigt, um bei der Drehmoment entkopplung die richtige Größe des Luftspaltmoments in der Vordermaschine 1 zu erzeugen. Die Umrechnung erfolgt z. B. in einem nicht dargestellten Rechenglied. Für das Vorderachsdifferentialgetriebe 10, das Hinterachs differentialgetriebe 7 und das Ausgleichgetriebe 6 sind Differenz drehzahl-, Differenzdrehmomentenregelungen vorgesehen. Bei der Differenz drehzahlregelung ist eine Differenzmomentbegrenzung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, ohne besondere Regelartumschaltung sehr unterschiedliche Allradaggregate zu prüfen. Die von den Differentialgetrieben und dem Verteilergetriebe übertragbaren Differenzmomente können sich dabei zwischen dem Moment 0 und den Nennmoment, d. h. zwischen extremer Leicht gängigkeit und Differentialsperre bewegen.

Die Fig. 6 zeigt das Kennfeld einer Differenzdrehzahl/Differenzdrehmomentregelung, wobei in Abszissenrichtung das Verhältnis der Differenzdrehzahl Δ n zur Nenndifferenzzahl Δ n _N und in Ordinatenrichtung das Verhältnis des Differenzmoments Δ M zum Differenznennmoment Δ M _N eingetragen ist. Es sind im Kennfeld Δ M-Differenzdrehmoment-Begrenzungslinien dargestellt, die mit Δ M-Grenze bezeichnet sind. Diese Begrenzungslinien können innerhalb der maximal zulässigen Grenzen ±Δ M-Grenze_max im gesamten Differenz drehmoment-Bereich eingestellt werden. Die Differenzdrehzahl ist nur innerhalb der Differenzdrehmoment-Begrenzungslinien einstellbar.

Wird z. B. ein Differentialgetriebe mit einer dargestellten Lastkennlinie A gefahren, so ergeben sich bei der Differenzdrehzahl die Schnittpunkte a und b mit der Lastkennlinie A. Die Differenzdrehzahlregelung ist wirksam.

Wird jedoch der Differenzdrehzahlsollwert bei der gleichen Lastkennlinie vorgeben, so wird in den Schnittpunkten c und d mit den M-Grenzen die Differenzdrehmoment-Begrenzungsregelung wirksam.

Das Gleiche geschieht auch, wenn bei der Beibehaltung des Sollwertes die Lastkennlinie in der Testzeit von der Kennlinie A in die Kennlinie B übergeht (Schnittpunkte e, f).

Auf diese Weise paßt sich die Regelung automatisch an die Veränderungen im Prüfling an, ohne, daß dabei gefährliche Betriebszustände auftreten können. Auch eine totale Differentialsperre ist zulässig. Dabei werden die Lastschnittpunkte g und h angefahren.

Bei dieser Differenzdrehzahl-/Differenzdrehmomentregelung ist immer nur eine Regelung d. h. die Differenzdrehzahl- oder die Differenzdrehmoment regelung im Eingriff, während die jeweils andere Regelart so mit geführt wird, daß sie jederzeit ohne einen größeren Einschwingvorgang die Regelung übernehmen kann. Es ist jedoch auch eine Begrenzung auf Absolutwerte von Momenten möglich.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Differenzdrehzahl/Differenzdrehmomentregelkreis wird an einer Summierstelle z. B. die Differenz aus zwei Drehzahl istwerten x _n₂ und x _n₃ gebildet. Bei den Drehzahlistwerten x _n₂ und x _n₃ handelt es sich z. B. um die Drehzahlistwerte der Rotoren der Hinter maschinen 11 und 12. Am Ausgang eines der Summierstelle 67 nachgeschalteten Regelverstärkers 68 ist der Differenzwert x _dn2/3 verfügbar. Ein Rechner 69, der eingangsseitig an nicht näher bezeichnete Sollwertgeber angeschlossen ist, erzeugt an einem Ausgang einen Sollwert wd _n2/3, der zusammen mit der Drehzahlistwertdifferenz s _dn2/3 eine Summierstelle 70 beaufschlagt, an der die Regelabweichung der Differenzdrehzahlregelung gebildet wird. Der Summierstelle 70 ist ein Regelverstärker 71 nach geschaltet, der einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 72, 73 speist. An dem Widerstand 73 ist ein weiterer Spannungsfolger 74 angeschlossen, an dessen Ausgang ein der Regelabweichung der Differenzdrehzahlen entsprechendes Signal verfügbar ist, wenn die Drehmomentbegrenzung nicht wirksam ist. Der Regelverstärker 71 und der Widerstand 72 bilden mit einem nicht näher bezeichneten Rückkopplungskreis einen Drehzahlregler.

Zur Drehmomentbegrenzung wird ein Differenzdrehmomentsollwert oder ein absoluter Momentengrenzwert vom Rechner 69 ausgegeben und einer Summier stelle 76 unmittelbar sowie einer Summierstelle 77 über einen Invertierer 78 zugeführt. Ferner wird vom Rechner 69 für die jeweilige Drehzahl n₂ ein Istwert des Drehmoments xMd₂ vorgegeben, der beiden Summierstellen 76 und 77 direkt zugeführt wird. Die Differenz der Drehzahlistwerte wird über eine Fangschaltung 80 für die Drehzahlregelung den Summierstellen 76 und 77 zugeführt. Den Summierstellen 76, 77 sind jeweils Regelverstärker 90, 91 nachgeschaltet, die je über Dioden 92, 93 mit dem Abgriff des aus den Widerständen 72, 73 bestehenden Spannungsteilers verbunden sind.

Der Ausgang des Summierverstärkers 90 und der Abgriff des Spannungsteilers sind je mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 94 verbunden, dessen Ausgang über eine Diode 95 an die Summierstelle 76 gelegt ist. Der Ausgang des Regelverstärkers 91 und der Abgriff des Spannungsteilers sind je mit dem Eingang des weiteren Differenzverstärkers 96 verbunden, der über eine Diode 97 an die Summierstelle 77 angeschlossen ist.

Wenn die Differenz der Drehmomentistwerte eine die Sollwertdifferenz entweder im positiven oder negativen Bereich des Kennfelds überschreitet, werden die Regelverstärker 90 bzw. 91 über die Dioden 92 bzw. 93 wirksam und greifen über den Spannungsteiler in den Differenzdrehzahlregelkreis derart ein, daß die Eingangsspannung am Regelverstärker 74 auf einem gleichbleibenden Wert gehalten wird. In gleicher Weise können absolute Drehmomentgrenzwerte vorgegeben werden, deren Über- oder Unterschreitung durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung verhindert wird.

Während der Drehzahlregelung sperren die Dioden 92 und 93 dann, wenn die Momentengrenzwerte bzw. das vorgegebene Differenzdrehmoment nicht überschritten werden. Wird ein Momentengrenzwert bzw. das vorgegebene Differenzdrehmoment überschritten, so leitet die Diode 92 oder 93. Dies bedeutet, daß der Regelverstärker 90 oder 91 die Drehzahl so beeinflußt, daß die Momentengrenzwerte eingehalten werden. Die Differenzverstärker 94 bzw. 96 sorgen in Verbindung mit den Dioden 95 bzw. 97 dafür, daß die Regelkreise für die Momentenbegrenzung dem jeweiligen Drehzahlwert folgen, so daß die Drehmomentbegrenzung ohne Verzögerung einsetzen kann.

In den Regelkreisen 15 und 21 bis 24 wird unabhängig von Nicht linearitäten der Stellglieder eine gleichbleibende Regelkreisverstärkung erzeugt.

Durch die Reduzierung der Führungsgröße des Moments auf einen sehr kleinen Wert kann das Verhalten bei stark reduzierter Radhaftung simuliert werden. Eine solche Radhaftung entsteht z. B. bei Glatteis.

Claims

1. Regeleinrichtung für einen Prüfstand zum Prüfen von Kraftfahrzeug antriebsaggregaten alleine oder in Fahrzeugen mit einer Vorder maschine, die über mindestens ein Getriebe mit mindestens zwei Hinter maschinen kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordermaschine (3) eine Elektro- oder Verbrennungsmaschine ist, die als Steuerglied in einer Steueranordnung oder als Stellglied in einem wahlweise auf Drehmoment- oder Drehzahlregelung einstellbaren ersten Regelkreis (15) angeordnet ist, daß die Hintermaschinen (11, 12, 13, 14) elektrische oder hydraulische Maschinen sind, die als Stellglieder je in wahlweise auf Drehzahl- oder Drehmomentregelung einstellbaren, weiteren Regelkreisen (21, 22, 23, 24) angeordnet sind, daß zur Drehmomententkopplung in dem oder den auf Drehzahlregelung eingestellten Regelkreisen diejenigen Drehmomente, die in den bzw. in die auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreisen eingeleitet werden, als Störgrößen eingeführt werden, und daß zur Drehzahlentkopplung des oder der auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreise in diesen zeitgleich mit den Drehzahländerungen Beschleunigungsmomente als Störgrößen eingeführt werden.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Regelkreis (15) in der Betriebsart Drehzahlregelung zugeführte Führungsgröße nach Differenzierung und nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis den weiteren Regelkreisen (21, 22, 23, 24), die auf die Betriebsart Drehmomentregelung eingestellt sind, zugeführt wird, und daß die Summe der Führungsgrößen der weiteren Regelkreise (21, 22, 23, 24) nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis dem ersten Regelkreis zugeführt wird.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Regelkreis (15) in der Betriebsart Drehmoment regelung zugeführte Führungsgröße den weiteren Regelkreisen, die auf die Betriebsart Drehzahlregelung eingestellt sind, nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis zugeführt wird, und daß dem ersten Regelkreis die Summe der Führungsgrößen der weiteren Regelkreise (21, 22, 23, 24) nach Differenzierung und nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis zugeführt wird.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße des ersten Regelkreises (15) in der Betriebsart Drehzahlregelung nach Division durch das Getriebeübersetzungs verhältnis den Stellgrößen der weiteren Regelkreise (21, 22, 23, 24), die auf Drehmomentregelung eingestellt sind, als Störgröße aufgeschaltet wird, und daß die Summe der Stellgrößen der weiteren Regelkreise (21, 22, 23, 24) nach Division durch das Getriebeübersetzungs verhältnis der Stellgröße des ersten Regelkreises (15) als Störgröße aufgeschaltet wird.

5. Regeleinrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfungsregelung jeweils zwischen zueinander zu dämpfenden Massen oder Maschinen deren Differenzwinkelgeschwindigkeit gebildet und den entsprechenden Regelkreisen zur Erzeugung eines Dämpfungsmoments in den Maschinen aufgeschaltet wird.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Übersetzungsgetriebe ein Übersetzungsrechner vorgesehen ist, mit dem die mit dem Quadrat der Drehzahlübersetzung sich ändernden Parameter der Massenträgheitsmomente und Federkonstanten in den Regelkreisen angepaßt werden.

7. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Summendrehzahlregelung der Hintermaschinen ein Summen beschleunigungsmoment in der Vordermaschine für die Störgrößen aufschaltung nach folgender Beziehung erzeugt wird: wobei mit M _BVM das Beschleunigungsmoment der Vordermaschine (3), mit I _11-14 das auf eine Achse bezogene, reduzierte Massenträgheitsmoment der Hintermaschinen (11-14), I _VM das Massenträgheitsmoment der Vorder maschine (3) und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung der Drehzahlen zwischen der Vordermaschine (3) und den Hintermaschinen (11-14) bezeichnet ist.

8. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlentkopplung in der Vordermaschine (3) zeitgleich mit dem Lastmoment der Hintermaschinen (11-14) als Störgröße ein Moment nach der Beziehung: aufgeschaltet wird, worin mit M _L11-14 die Summe der auf eine Achse bezogenen Lastmomente der Hintermaschinen und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung der Drehzahlen zwischen der Vordermaschine (3) und den Hintermaschinen (11-14) bezeichnet ist.

9. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Drehmoment- bzw. Drehzahlregelkreisen (15, 21-24) eine gleichbleibende Regelkreisverstärkung unabhängig von Nichtlinearitäten der Stellglieder erzeugt wird.

10. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übersetzungsrechner (45) einer oder mehrere Drehzahlwerte einer Summierstelle (49) zuführbar sind, der ein Regelverstärker (51) und ein Integrator (57) mit zu- oder abschaltbaren Widerständen nach geschaltet ist, daß am Integratorausgang die Übersetzung zur nachfolgenden Betragsbildung und zur Rückführung auf die Summierstelle über eine multiplizierende Verknüpfung mit einem Drehzahlistwert ansteht, und daß die Dämpfung hinter dem Regelverstärker (51) abgegriffen und einem Wechselspannungsverstärker zugeführt wird.

11. Regeleinrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für Achsen von Differentialgetrieben (7, 10) vorgesehenen Regelkreise (21, 22, 23, 24) jeweils mit Einrichtungen zur Drehmoment begrenzung der über die Achsen übertragenen Drehmomente versehen sind.

12. Regeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung jeweils eine Summierstelle aufweisen, der ein Drehzahlsollwert für die Achse, ein Momentenistwert und ein Momentengrenzwert zuführbar ist, daß der Summierstelle ein Regelbaustein nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig direkt mit einem Eingang eines Differenzverstärkers und über eine Diode mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Drehzahlreglers für die jeweilige Achse verbunden ist, und daß der Differenzverstärker über eine Diode auf die Summierstelle rückgekoppelt ist.