DE4120000A1

DE4120000A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur beeinflussung einer stellgroesse

Info

Publication number: DE4120000A1
Application number: DE19914120000
Authority: DE
Inventors: Ruediger Kofahl
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1992-12-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Beeinflussung einer Stellgröße, insbesondere zur Steuerung der Leistung eines Motors eines Kraftfahrzeugs.

In Regelkreisen besteht häufig die Aufgabe, eine vom Regler aus der Differenz zwischen einer Regelgröße und einem Sollwert erzeugte Stellgröße in bestimmten Betriebszuständen nicht oder nur mit einer Verzögerung an eine Stelleinrichtung weiterzuleiten. So kann es beispielsweise erforderlich sein, die Erhöhung des Betrages der Stellgröße mit einer begrenzten Geschwindigkeit vorzunehmen, während eine Verringerung ohne Verzögerung dem Ausgangssignal des Reglers folgen soll. Dieses ist beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der Stellgröße für die Motorleistung aus Komfortgründen begrenzt wird, während in einer Gefahrensituation eine sofortige Reduktion der Leistung erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geeignete Beeinflussung der Stellgröße vorzunehmen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stellgröße integriert wird und daß die integrierte Stellgröße auf Werte, welche der Stellgröße entsprechen, begrenzt wird.

Häufig wird in bestimmten Betriebszuständen die Stellgröße gar nicht an die Stelleinrichtung weitergeleitet - im einfachsten Fall durch Unterbrechung der Signalleitung für die Stellgröße mit Hilfe eines Schalters. Dieses führt jedoch zu einem Springen der Stellgröße am Stellglied auf einen neuen Wert, falls die ständig berechnete Stellgröße wieder an das Stellglied weitergeleitet werden soll und inzwischen einen anderen Wert angenommen hat. Dabei kommt es zu einer stoßweisen Belastung der Stelleinrichtung bzw. des Fahrzeugs und zu einem als unangenehm empfundenen Rucken. Daher ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein weiches Einsetzen der Stellgröße nach deren Unterbrechung zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird mit einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von einem zugeführten Schaltsignal die integrierte Stellgröße bei einem vorgegebenen Wert, vorzugsweise 0, gehalten wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. dessen Weiterbildung wird gewährleistet, daß

- beim Vorliegen von Abschaltbedingungen zeitgleich mit Öffnen des Schalters der Ausgang des Integrators und damit die an der Stelleinrichtung wirksame Stellgröße zu 0 gesetzt wird. Dieses ist notwendig, falls die Abschaltung der Regelung aus Sicherheitsgründen erfolgt; zum Erreichen des vom Regler erzeugten Stellwertes den Anforderungen, beispielsweise der Stelleinrichtung, angepaßt werden kann;
- eine Reduktion der Stellgröße - im Fall einer Stellgröße, die beide Vorzeichen einnehmen kann, für beide Stellrichtungen - über den nachgeschalteten Begrenzer ohne Verzögerung an die Stelleinrichtung weitergegeben wird;
- durch den Einsatz eines Integrators die Geschwindigkeit, mit der am Stellglied eine Erhöhung des Betrages der Stellgröße des Reglers erreicht wird, proportional zum Betrag der Stellgröße ist;
- der Wert am Ausgang des Integrators linear über die Zeit (rampenförmig) anwächst.

vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße einem Eingang eines Integrators und einem Steuereingang eines steuerbaren Begrenzers zuführbar ist, der die integrierte Stellgröße des Integrators auf einen dem Steuereingang zugeführten Wert begrenzt und dem die beeinflußte Stellgröße entnehmbar ist.

Eine Weiterbildung dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Integrator von einem Schaltsignal rücksetzbar ist und daß dem Eingang des Integrators ein Schalter vorgeschaltet ist, der mit dem zugeführten Schaltsignal steuerbar ist. Dabei wird vorzugsweise das Schaltsignal von einer Logikschaltung erzeugt, der mehrere Bedien- oder Überwachungssignale eines Kraftfahrzeugs zuführbar sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel jeweils als Blockschaltbild.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird einem Eingang 1 eine Stellgröße ST zugeführt. Die beeinflußte Stellgröße STB kann einem Ausgang 2 entnommen und einer nicht dargestellten Stelleinrichtung zugeführt werden. Der Eingang 1 ist mit einem Integrator 3 verbunden, von dessen Ausgang die integrierte Stellgröße STI einem steuerbaren Begrenzer 4 zugeführt wird.

Der steuerbare Begrenzer 4 hat die in Fig. 1 angedeutete Kennlinie, die für kleine positive und negative Eingangssignale linear verläuft, während das Ausgangssignal für größere Werte von STI konstant bleibt. Der Wert dieser Begrenzung entspricht der einem Steuereingang 5 zugeführten Größe, also der Stellgröße ST. Solange der Betrag der integrierten Stellgröße STI kleiner als der Betrag der Stellgröße ST ist, entspricht die beeinflußte Stellgröße STB, also das Ausgangssignal, der integrierten Stellgröße STI. Erreicht der Betrag von STI jedoch den Betrag von ST, so werden STI und STB auf die Stellgröße ST begrenzt.

Durch diese Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist es möglich, STB bei Steigen der Stellgröße ST nur mit der durch den Integrator 3 gegebenen Geschwindigkeit folgen zu lassen. Wird jedoch der Betrag von ST verringert, so folgt STB dieser Verringerung unmittelbar. Diese Eigenschaft kann bei der Leistungssteuerung eines Kraftfahrzeugmotors in vorteilhafter Weise zur Vermeidung von ruckartigen Beschleunigungen ausgenutzt werden, wobei dennoch eine unverzögerte Leistungsreduzierung aus Sicherheitsgründen möglich ist.

Fig. 2 zeigt außer dem zweiten Ausführungsbeispiel 11 einen Regler 12 und einen Subtrahierer 13, welchem ein Sollwert S und eine Regelgröße R zugeführt werden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dem Integrator 3 ein Multiplizierer 14 vorgeschaltet, der die Stellgröße ST mit einem Schaltsignal multipliziert, das die Werte 0 und 1 einnehmen kann. Damit wirkt der Multiplizierer 14 als Schalter. Der Integrator 3 weist einen durch eine logische 1 aktivierbaren Rücksetzeingang auf, an welchem das bei 15 invertierte Schaltsignal anliegt. Eine Logikschaltung 16 dient zur Erzeugung des Schaltsignals und erhält verschiedene Bedien- und/oder Überwachungssignale. Zeigt der Ausgang der Logikschaltung den Zustand an, der zur Abschaltung von STB führen soll, so wechselt das Schaltsignal seinen Pegel von 1 auf 0. Damit wird der Integrator 3 rückgesetzt und das Stellsignal ST nicht mehr zum Integratoreingang geleitet. Solange das Schaltsignal den Pegel 0 aufweist, bleiben STI und als Folge davon auch STB 0.

Ist die Ursache für die Abschaltung der Regelung beendet, wechselt das Schaltsignal wieder auf den Pegel 1. Damit wird der Integrator 3 freigegeben und die über den Multiplizierer 14 zugeführte Stellgröße integriert. Entsprechend der Integrationszeitkonstante steigt der Betrag von STI und von STB allmählich an, bis die Begrenzerschwelle, die der Stellgröße ST entspricht, erreicht ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele sowie andere mögliche Varianten der Erfindung können sowohl durch geeignete Schaltungen als auch durch entsprechende Programme in Prozessoren verwirklicht werden. Bei den Ausführungsbeispielen wurde von einer Stellgröße ausgegangen, welche positive und negative Werte einnehmen kann. Deshalb ist der Begrenzer 4 bei den Ausführungsbeispielen auch symmetrisch aufgebaut. Häufig werden jedoch Stellgrößen erzeugt, die lediglich ein Vorzeichen aufweisen. Eine derartige Stellgröße ist beispielsweise der Drosselklappenöffnungswinkel, der zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegt. In solchen Fällen kann ein einseitiger steuerbarer Begrenzer angewendet werden.

Zum besseren Verständnis wurden in den Figuren die Integration und die Begrenzung durch getrennte Blöcke dargestellt. Bei einer Realisierung der Erfindung wird jedoch vorzugsweise die integrierte Stellgröße selbst begrenzt - bei einer Schaltungsrealisierung also die Spannung am Integrationskondensator bzw. bei einer Rechnerrealisierung die entsprechende Variable.

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung einer Stellgröße, insbesondere zur Steuerung der Leistung eines Motors eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße integriert wird und daß die integrierte Stellgröße auf Werte, welche der Stellgröße entsprechen, begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem zugeführten Schaltsignal die integrierte Stellgröße bei einem vorgegebenen Wert, vorzugsweise 0, gehalten wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße einem Eingang eines Integrators (3) und einem Steuereingang eines steuerbaren Begrenzers (4) zuführbar ist, der die integrierte Stellgröße auf einen dem Steuereingang zugeführten Wert begrenzt und dem die beeinflußte Stellgröße entnehmbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (3) von einem Schaltsignal rücksetzbar ist und daß dem Eingang des Integrators ein Schalter (14) vorgeschaltet ist, der mit dem zugeführten Schaltsignal steuerbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltsignal von einer Logikschaltung (16) erzeugt wird, der mehrere Bedien- oder Überwachungssignale eines Kraftfahrzeugs zuführbar sind.