DE4300366C2

DE4300366C2 - Regelvorrichtung für ein Stellglied in einem Servosystem

Info

Publication number: DE4300366C2
Application number: DE4300366A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Adachi; Yoshinori Yamamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2013-01-09
Also published as: JPH05189010A; JP2841994B2; DE4300366A1; US5389867A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungs-/Regelsystem zum Einstellen des Hinter radlenkwinkels eines Kraftfahrzeugs.

Aus DE 37 34 477 A1 ist ein Steuerungs-/Regelsystem nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 bekannt.

Die japanische Veröffentlichung mit dem Titel "Robuste Steuerung für ein Kraft fahrzeug-Stellglied", angekündigt in "Tenth Adaptive Control Symposium" (vom 31. Januar bis 2. Februar 1990 in Tokyo, Japan) beschreibt ein weiteres Bei spiel einer solchen Regelvorrichtung.

Bei dieser bekannten Vorrichtung umfaßt das Verfahren zur Regelung des durch einen Gleichstrommotor angetriebenen Stellglieds eines Hinterrad-Lenksystems eine modelladaptive Regelung mit einem zusätzlichen robusten Kompensator.

Mit diesem Verfahren kann daher ein Hinterrad-Lenkwinkel-Regelsystem reali siert werden, bei dem eine Technik zur Verhinderung von nicht modellierbaren Einflüssen der Dynamik eingesetzt wird und eine Beeinträchtigung des Regelver haltens durch Störungen verhindert wird.

Da jedoch bei der zuvor vorgeschlagenen Regelvorrichtung die Auflösung eines Drehwinkelsensors für den Gleichstrommotor nur grob oder gering ist und ein Spiel wie etwa ein Zahnradspiel in dem Untersetzungsmechanismus auftritt und ein Grenzzyklus an Punkten in der Nähe eines Sollwertes auftritt, erzeugt der Gleichstrommotor Schwingungen und Schwingungsgeräusche, und der durch den Gleichstrommotor fließende Strom hat stets die Form einer Rechteck-Welle. Hierdurch entsteht elektrisches Rauschen und eine hohe Verlustleistung.

Es ist deshalb eine hauptsächliche Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Regelung eines Stellgliedes zu schaffen, die in einem Servosystem anwendbar ist, in dem das Stellglied in Situationen eingesetzt wird, in denen ein Sensor eine niedrige Auflösung hat oder ein Spiel in einem Untersetzungsgetriebe auftritt, und bei der die Amplitude und/oder Frequenz eines Grenzzyklus (selbsterregte Schwingung), der an Punkten in der Nähe eines Sollwertes erzeugt wird, auf ei nen niedrigen Wert unterdrückt werden kann und die Entstehung von Geräu schen und elektrischem Rauschen verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merk malen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungs-/Regelsystems;

Fig. 2 die Anwendung des erfindungsgemäßen Steue rungs-/Regelsystems bei einem Hinterrad-Lenksy stem eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Regelsystems in der Vor richtung nach Fig. 2 zur Erzielung eines vom Kon strukteur gewünschten Ansprechverhaltens;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Regelsystems in der Vor richtung nach Fig. 3, zur Beseitigung vom Störein flüssen;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des gesamten Regelsystems der Vorrichtung nach Fig. 3;

Fig. 6(A) und 6(B) die Ergebnisse von Simulationen eines Motor-Dreh winkels und eines Motor-Stromes bei einem Regel verfahren mit Hilfe eines robusten Kompensators mit hoher Regelverstärkung, der in der herkömmli chen Regelvorrichtung eingesetzt wurde, für den Fall einer Störung im Anschluß an die Annäherung an einen Sollwert;

Fig. 7(A) und 7(B) die Ergebnisse von Simulationen des Motor-Dreh winkels und Motor-Stromes bei einem Regelverfah ren mit Hilfe eines robusten Kompensators mit nie driger Regelverstärkung in der Regelvorrichtung für den Fall einer Störung im Anschluß an die Annähe rung an den Sollwert;

Fig. 8(A) und 8(B) die Resultate von Simulationen des Motor-Drehwin kels und des Motor-Stromes bei einem Regelverfah ren mit Hilfe des Reglers in der herkömmlichen Re gelvorrichtung für den Fall einer Störung im An schluß an die Annäherung an den Sollwert;

Fig. 9(A) und 9(B) die Ergebnisse von Simulationen des Motor-Dreh winkels und des Motor-Stromes bei einem Regelver fahren mit Hilfe des Reglers in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Fall einer Störung im Anschluß an die Annäherung an den Sollwert; und

Fig. 10 die Kennlinie einer Sperrfrequenz eines Tiefpaßfil ters in den in Fig. 7(A), 7(B), 9(A) und 9(B) gezeig ten Simulationen.

Fig. 1 zeigt in einem Funktionsdiagramm das Grundprinzip eines erfindungsge mäßen Steuerungs-/Regelsystems.

Das erfindungsgemäße System umfaßt: ein Stellglied b, das so konstruiert ist, daß es ein geregeltes bzw. gesteuertes Objekt a nach Bedarf kontinuierlich bewegen kann, einen Berechnungsblock c für das gesteuerte Objekt, der einen Sollwert berechnet, ei nen Regelgrößen-Erfassungsblock d für das gesteuerte Objekt, der eine nachfol gend als Regelgröße bezeichnete Betriebsvariable des gesteuerten Objekts erfaßt, einen Signalvergleicher e, der ein den Sollwert repräsentierendes Signal mit ei nem die Regelgröße repräsentierenden Signal vergleicht, eine Regelverstärkungs- Einstellvorrichtung f, die die Regelverstärkung entsprechend einem Vergleichs signal einstellt, wobei die Regelvorrichtung einen Stellglied-Regelblock g zum Berechnen eines Eingangssignals für das Stellglied b aufweist.

Es ist zu bemerken, daß der Regelblock ein Modell h aufweist und eines der Signale, das mit Hilfe des Signalvergleiches e verglichen wird, ein Modellsignal ist.

Außerdem enthält der Regelblock g einen ersten Kompensator ii, der ein Modell signal zur Übereinstimmung mit einer Reaktion des Modells h ausgibt, und ei nen zweiten Kompensator j zur Ausgabe eines Kompensationssignals zur Besei tigung von Störeinflüssen.

Fig. 2 zeigt die Gesamt-Systemkonfiguration eines Hinterrad-Lenkwinkel-Regel systems, auf das die Regelvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungs beispiel der Erfindung anwendbar ist.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Stellglied, das hier durch einen Gleichstrommotor gebildet wird, das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Eingangs zahnrad, das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Zwischenzahnrad, das Bezugszei chen 4 bezeichnet ein Ausgangszahnrad, das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Kugelmutter, das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Spurstange, 7 einen Achs schenkel, 8 ein Hinterrad, 9 eine Rückholfeder, die so vorgespannt ist, daß sie den Hinterrad-Lenkwinkel auf eine Neutralposition einstellt, wenn kein Regel eingriff ausgeführt wird, das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Rotationsdämp fer, 11 einen Sensor, der so konstruiert ist, daß er den Hub der Spurstange 6 er faßt, 12 einen Regler und 13 eine Motor-Treiberschaltung. Durch das Eingangs zahnrad 2, das Zwischenzahnrad 3 und das Ausgangszahnrad 4 und die Kugel mutter 5 wird ein Untersetzungsgetriebe gebildet.

Die Drehung des Stellglieds 1 wird durch das Eingangszahnrad 2, das Zwischen zahnrad 3, das Ausgangszahnrad 4 und die Kugelmutter 5 in eine lineare Bewe gung der Spurstange 6 umgesetzt. Die Spurstange 6 schiebt und zieht somit den Achsschenkel 7, so daß die Bewegung in eine Lenkbewegung des Rades 8 umge setzt wird.

Der Sensor 11 erfaßt einen Drehwinkel des Stellglieds 1 und liefert als Ausgangs signal einen Spannungswert (den Ist-Wert des Hinterrad-Lenkwinkels θ) entsprechend dem Hub der Spurstange 6.

Der Regler 12 empfängt einen Hinterradlenkwinkel-Befehlswert θ_r, der auf der Grundlage eines Verfahrens, das auf Seiten 7, 8 und 9 der japanischen Patent anmeldung (erste Veröffentlichung) Nr. 3-25078 beschrieben wird, aus einem Lenkwinkel eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindig keit berechnet wird (wie auch in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 07/ 758,454, jetzt erteilt, beschrieben wird), und empfängt den tatsächlichen Lenk winkel θ des Hinterrades vom Sensor 11, berechnet einen Befehlswert i_r für den Strom durch das Stellglied 1 entsprechend einem Regelverfahren, das nachfol gend beschrieben werden wird, und liefert als Ausgangssignal den Strom-Be fehlswert i_r an die Motor-Treiberschaltung 13.

Die Motor-Treiberschaltung 13 wird so betrieben, daß der Motor-Strom i dem Befehlswert i_r für den Motor-Strom folgt.

Nachfolgend soll das in dem Regler 12 verwendete Regelverfahren erläutert wer den.

Die in der beigefügten Tabelle 1 angegebene Gleichung (1) stellt die Bewegungs gleichung eines Hinterrad-Lenkmechanismus dar, der in Fig. 2 gezeigt ist und das gesteuerte Objekt eines Servosystems zum Einstellen des Hinterradlenkwin kels bildet.

In der Gleichung (1) ist K_T das konstante Motor-Drehmoment, die Winkelbe schleunigung des Motors, die Winkelgeschwindigkeit des Motors, J die auf die Achse des Motors umgerechnete Trägheit des Stellglieds, D der auf die Achse des Motors umgerechnete Reibungs- oder Viskositäts-Koeffizient des Stellglieds, K die Federkonstante und i der Motor-Strom.

Bei einer Laplace-Transformation der Gleichung (1) lassen sich die Ergebnisse der Transformation wie in Gleichung (2) anordnen.

Da der Regler 12 durch einen Digitalrechner gebildet wird, wird die Gleichung (2) diskretisiert und transformiert, indem man gemäß Gleichung (3) der Tabelle 1 einen Platzhalter nullter Ordnung verwendet.

In der Gleichung (3) ist Z eine Z-Transformation und (1 - z^-1)/S ein Platzhalter nullter Ordnung.

Die Gleichung (3) kann umgeschrieben werden als Gleichung (4) in Tabelle (1).

In der Gleichung (4) werden die in Tabelle 1 angegebenen Gleichungen (5) bis (7) benutzt.

Die Gleichung (4) kann dann gemäß den Gleichungen (5) bis (7) durch eine Glei chung (8) ersetzt werden.

Das gewünschte Verhalten bei der Einstellung des Hinterradlenkwinkels kann durch eine Gleichung (9) in Tabelle 2 angegeben werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Regelsystems, das der Gleichung (9) genügt.

Gemäß Gleichungen (10) und (11) in Tabelle 2 kann eine Regelverstärkung her geleitet werden, die den Übergang von θ_r(k) auf θ(k) mit der durch die Glei chung (9) angegebenen gewünschten Charakteristik in Übereinstimmung bringt.

Einsetzen der Gleichung (10) in die Gleichung (11) liefert die Gleichung (12) in Tabelle 2, die eine Übergangscharakteristik von θ_r(k) auf θ(k) bildet. Um die Gleichung (12) mit der gewünschten Übergangscharakteristik (9) in Überein stimmung zu bringen, können B(z^-1), R(z^-1) und L(z^-1) so hergeleitet werden, daß sie die Gleichungen (13) und (14) in Tabelle 3 erfüllen.

Unter der Annahme, daß Gleichungen (15) und (16) gemäß Tabelle 3 gelten, läßt sich die linke Seite der Gleichung (14) durch die Gleichung (17) der Tabelle 3 ausdrücken.

Wenn die einander entsprechenden Koeffizienten auf der rechten Seite und der linken Seite der Gleichung (17) miteinander verglichen werden, erhält man somit die Gleichungen (18), (19) und (20) nach Tabelle 3.

Danach werden die Terme von r, L₀ und L₁ gemäß Gleichung (21), (22) und (23) hergeleitet, die die Gleichungen (18), (19) und (20) erfüllen. Wenn ein idealer Zu stand auftritt, in dem keine Störungen und/oder Parameteränderungen auftre ten, läßt sich somit ein vom Konstrukteur gewünschtes Ansprechverhalten erreichen.

Nachfolgend soll ein Teil des Regelsystems beschrieben werden, der die Einflüs se von Störungen oder Parameteränderungen kompensiert.

Fig. 4 zeigt einen Kompensationsteil des Regelsystems.

Wenn als Eingangsgrößen ein Stellsignal u(k) und eine Störung di(k) zu dem ge steuerten Objekt G_p(z^-1) (siehe Fig. 4) addiert werden, so wird die Ausgangsgrö ße, der tatsächliche Lenkwinkel θ(k), durch die Gleichung (24) in Tabelle 4 ange geben. In der Gleichung (24) ist die Störung di(k) als konstante Störung festge legt. Außerdem wird der Term u(k) durch Gleichung (25) in Tabelle 4 ausge drückt.

Einsetzen der Gleichung (24) in die Gleichung (25) liefert die Gleichung (26) nach Tabelle 4.

Wenn H(z^-1) zeitinfinit ist und so gewählt ist, daß es gegen 1 konvergiert, so er hält man die Gleichung (27) gemäß Tabelle 4, und der durch die Störung be dingte Einfluß kann eliminiert werden.

Wenn H(z^-1) außerdem ein schnelles Konvergenzverhalten aufweist, kann der Störeinfluß schnell unterdrückt werden.

Wenn man nun annimmt, daß H(z^-1) ein Verzögerungsfilter erster Ordnung (Tiefpaßfilter) ist, so ergibt sich die Gleichung (28).

In der Gleichung (28) ist α = exp(-τω_NF), τ ist die Zeitkonstante, und ω_NF ist die Sperrfrequenz der Tiefpaßfilters.

Fig. 5 zeigt den Aufbau des Reglers 12 mit einer Kombination aus einem Teil 12a (entsprechend einem ersten Störungskompensator) zur Erzielung der gewünsch ten Ansprechcharakteristik gemäß Fig. 3 und einem Teil 12b (entsprechend einem zweiten Störungskompensator) zur Elimination der Störung gemäß Fig. 4 und einem Koeffizienteneinsteller 12c, der in dem Teil 12b zur Elimination von Störungen angeordnet ist und zur Anpassung der Konvergenzcharakteristik von H(z^-1) entsprechend der Änderung der Sperrfrequenz des Tiefpaßfilters dient.

In Fig. 5 bezeichnet GM ein typisches Modell, und 12d bezeichnet einen Kompa rator.

In dem Komparator 12d wird ein Fehlersignal e(k) berechnet, das eine Differenz zwischen einem Referenzsignal θm(k) und dem tatsächlichen Hinterradlenkwin kel θ(k) repräsentiert. Das Referenzsignal θm(k) gibt entsprechend dem Hinter radlenkwinkel-Befehlswert θ_r(k) eine vom Konstrukteur gewünschte Ansprech charakteristik eines typischen Modells an. In dem Koeffizienteneinsteller 12c wird die Konvergenzcharakteristik von H(z^-1) in dem Störungs-Eliminationsteil 12b entsprechend der Größe des Fehlersignals e(k) geändert. Diese Änderung wird durch die Änderung der Sperrfrequenz ω_NF des Tiefpaßfilters verursacht.

Im einzelnen ist der Term e(k) in Gleichung (29) und der Term ω_NF in Gleichung (30) angegeben. Die Verstärkung des Regelsystems in der Nähe des Sollwertes wird auf diese Weise reduziert, so daß der Grenzzyklus, der infolge einer niedri gen Auflösung eines Sensors und eines Spiels in dem Untersetzungsgetriebe auftreten würde, vermieden oder reduziert werden kann.

Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Simulation eines herkömmlichen Verfahrens mit Hilfe eines robusten Kompensators mit hoher Verstärkung zur Verminderung der Störeinflüsse.

Fig. 7 zeigt das Ergebnis einer Simulation eines Verfahrens gemäß dem bevor zugten Ausführungsbeispiel. Diese Simulation wurde unter der Annahme durch geführt, daß nach der Annäherung an den Sollwert eine Störung entsprechend einem Eingangsstrom von 10 Amperes (A) auf den Gleichstrommotor (Stellglied 1) einwirkt. Was den Motor-Strom betrifft, zeigte sich das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel nach der Annäherung an den Sollwert oder nach der Un terdrückung des Störeinflusses deutlich stabiler als das herkömmliche Verfah ren.

Auch bezüglich des Motor-Drehwinkels blieb der Einfluß der Störung im Fall des bevorzugten Ausführungsbeispiels und dem Fall des herkömmlichen Verfahrens so unverändert, und der Motor-Drehwinkel betrug maximal 0,6 Radian (rad) und die Konvergenzzeit betrug etwa 0,2 Sekunden.

Fig. 8 zeigt das Ergebnis einer Simulation des herkömmlichen Verfahrens mit Hilfe eines robusten Kompensators mit niedriger Verstärkung, zur Verringerung des Grenzzyklus.

Fig. 9 zeigt das Ergebnis einer Simulation des Verfahrens nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Diese Simulation wurde unter der Annahme durchgeführt, daß die Störung ent sprechend einem Eingangsstrom von 10 Ampere auf den Gleichstrommotor aus geübt wurde.

Was den Motor-Strom betrifft, änderte sich die Stärke des Stromes in der Form rechteckiger Wellen zur Zeit nach der Annäherung an den Sollwert im Fall des herkömmlichen Verfahrens nicht und auch nicht im Fall des bevorzugten Aus führungsbeispiels. Bei dem Verfahren nach dem bevorzugten Ausführungsbei spiel betrug jedoch die Änderung des Drehwinkels der Motorwelle nach Einwir kung der Störung höchstens 0,6 rad, und die Konvergenzzeit betrug etwa 0,2 Sekunden. Im Fall des herkömmlichen Verfahrens betrug dagegen die größte Abweichung des Drehwinkels 1,6 rad, und die Konvergenzzeit betrug 0,4 Sekun den.

Anhand dieser Simulationsergebnisse ist die Wirksamkeit des bevorzugten Aus führungsbeispiels zu erkennen.

Fig. 10 zeigt eine Kurve der Sperrfrequenz ω_NF des in der in Fig. 7 und 9 ge zeigten Folge von Simulationen verwendeten Tiefpaßfilters.
J = 0.0001 [kgfms²/rad]
D = 0.002 [kgfms/rad]
K = 0.001 [kgfms/rad]
K_T = 0.0025 [kgfms/rad]
ω_n = 2π × 5
ζ = 0.95
ω_NF = 2π × 20 (ein Wert für den Fall des herkömmlichen Verfahrens nach Fig. 6)
= 2π × 2 (ein Wert für den Fall des herkömmlichen Verfahrens nach Fig. 8)

Weiterhin hatte der an der Spurstange 6 angebrachte Sensor 11 zur Abtastung des Hinterradlenkwinkels eine Auflösung von 2 Grad, bezogen auf die Motorwel le.

Wie oben beschrieben wurde, umfaßt die Regelvorrichtung für das Stellglied nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel den Sensor 11 mit niedriger Auflö sung, das spielbehaftete Untersetzungsgetriebe, den Gleichstrommotor als Stell glied 1, den Teil 12a, der so aufgebaut ist, daß er dem Ansprechverhalten des ty pischen Modells GM zu folgen sucht, den Teil 12b, der den Einfluß der Störung eliminiert, und den Koeffizienteneinsteller 12c, der die Sperrfrequenz ω_NF des Tiefpaßfilters entsprechend der Differenz zwischen der Reaktion des typischen Modells und dem Istwert des Hinterrad-Lenkwinkels variiert. Die Stärke und/ oder Frequenz des Grenzzyklus, der in der Nähe des Sollwertes erzeugt wird, kann somit weitgehend unterdrückt werden, und folglich läßt sich die Erzeu gung von Geräuschen und/oder von elektrischem Rauschen verhindern.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel be schränkt.

Die Erfindung ist auch auf ein Servosystem wie etwa eine elektronisch geregelte Drosselklappe anwendbar, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentan meldung (erste Veröffentlichung) Nr. 59-153945 beschrieben wird.

Das heißt, die Erfindung ist auf jedes Servosystem anwendbar, das einen Sensor mit niedriger Auflösung und/oder ein Spiel in einem Untersetzungsgetriebeme chanismus aufweist und bei dem ein Grenzzyklus in der Nähe des Sollwertes auftritt.

Da, wie oben beschrieben wurde, die erfindungsgemäße Regelvorrichtung für das Stellglied auf jedes Servosystem anwendbar ist, das einen Sensor mit niedri ger Auflösung und/oder einen spielbehafteten Untersetzungsgetriebemechanis mus aufweist, wird die Regelverstärkung des Stellgliedes auf der Grundlage ei nes Vergleichs zwischen dem Sollwert-Ausgangssignal, das die Abweichung re präsentiert, und dem Ausgangssignal des geregelten Objekts eingestellt, und die Größe und/oder Frequenz des Grenzzyklus, der in der Nähe des Sollwertes er zeugt wird, kann weitgehend unterdrückt werden. Folglich wird die Geräuschbil dung und/oder die Erzeugung von elektrischem Rauschen vermindert oder beseitigt.

TABELLE 1

J + D + Kθ = K_T

.i (1)

Gp(S) = H(S)/I(S) = {K_T/J}/{S² + D/J.S + K/J} (2)

Gp(Z^-1) = (1 - Z^-1)Z[1/S).P(S)] = {Z^-1(b_p0 + b_p1.Z^-1)}/{1 + a_p1.Z^-1 + a_p2.Z^-2} (3)

Gp(Z^-1) = [{Z^-1(b_p0 + b_p1)}/{1 + a_p1.Z^-1 + a_p2.Z^-2}]. [b_p0 + b_p1.Z^-1)/(b_p0 + b_p1)] (4)

wobei

Q(Z^-1) = (b_p0 + b_p1.Z^-1)/B0 (5)

B0 = b_p0 + b_p1 (6)

Ap(Z^-1) = 1 + a_p1.Z^-1 + a_p2.Z^-2 (7)

TABELLE 2

Gp(Z^-1

) = [(Z^-1

.B0)/Ap(Z^-1

)].Q(Z^-1

) (8)

Gm(Z^-1) = (1 - Z^-1)Z[(1/S).Gm(S)].Q(Z^-1) = [{Z^-1(bm0 + bm1.Z^-1)}/{1 + am1.Z^-1 + am2.Z^-2}]. Q(Z^-1) (9)

wobei

Gm(S) = ωn²/(S² + 2ζωnS + ωn²)

u(K) = {1/R(Z^-1)}.{B(Z^-1)θr(K) - L(Z^-1)θ(K)} (10)

θ(K) = Gp(Z^-1).u(K) = [{Z^-1.B0.θ(Z^-1)}/Ap(Z^-1)].[B(Z^-1).θr(Z^-1) - L(Z^-1)θ(K)][1/R(Z^-1)] (11)

G(Z^-1) = {Z^-1.B0.Q(Z^-1).B(Z^-1)}/{Ap(Z^-1).R(Z^-1) + Z^-1.B0.Q(Z^-1).L(Z^-1)} (12)

TABELLE 3

B0.B(Z^-1

) = bm0 + bm1.Z^-1

(13)

Ap(Z^-1).R(Z^-1) + Z^-1.B0.Q(Z^-1).L(Z^-1) = 1 + am1.Z^-1 + am2.Z^-2 (14)

R(Z^-1) = 1 + rZ^-1 (15)

L(Z^-1) = L₀ + L₁Z^-1 (16)

(1 + a_p1.Z^-1 + a_p2.Z^-2)(1 + rZ^-1) + Z^-1.(b_p0 + b_p1.Z^-1). (L₀ + L₁) = 1 + (a_p1 + r + b_p0.L₀)Z^-1 + (a_p2 + r.a_p1 + b_p0.L₁ + b_p1.L₀)Z^-2 (17)

am1 = a_p1 + r + b_p0.L₀ (18)

am2 = a_p2 + r.a_p1 + b_p0.L₁ + b_p1.L₀ (19)

0 = r.a_p2 + b_p1.L₁ (20)

L₁ = [a_p2.{b_p0(am2 - a_p2) - b_p1(am1 - a_p1)}]/ {b_p1 ² + a_p2.b_p0 ² + a_p1.b_p0.b_p1} (21)

TABELLE 4

L₀

= (1/b_p0

)(am1 - a_p1

+ (b_p1

/a_p2

)L₁

) (22)

r = -(b_p1/a_p2).L₁) (23)

θ(K) = Gp(Z^-1){u(K) + di(K)} (24)

u(K) = H(Z^-1).u(K) - {H(Z^-1)/G_p(Z^-1)}.θ(K) (25)

u(K) = H(Z^-1).u(K) - {H(Z^-1)/Gp(Z^-1)}.Gp(Z^-1) {u(K) + di(K)} = -H(Z^-1).di(K) (26)

u(K) = -di(K) (27)

H(Z^-1) = (1 - α)Z^-1/{1 - αZ^-1} (28)

α = exp(-τ.ω_NF)

e(k) = |θm(k) - θ(k)| (29)

ω_NF = K₁.e(k) (30)

Claims

1. Steuerungs-/Regelsystem zum Einstellen des Hinterradlenkwinkels als ge steuertes Objekt (Gp), mit:
einem Stellglied (1) des gesteuerten Objektes (Gp), das eine gesteuerte Varia ble in Form eines tatsächlichen Lenkwinkels θ(k) der Hinterräder eines Fahr zeugs in Abhängigkeit von einer manipulierten Variablen ausgibt, die in das Stellglied (1) eingegeben wird,
einem Sensor (11) zum Detektieren des aktuellen Lenkwinkels θ(k) der Hin terräder,
und einem Regler (12), mit:
einem Referenzeingabeelement (B) mit einer Transferfunktion (B(z^-1)) in Ab hängigkeit von einem Hinterradlenkwinkel-Befehlswert θr(k), zur Ausgabe eines Stellsignals in einer Form eines Soll-Lenkwinkels für die Hinterräder,
einem Steuerelement (1/R) mit einer Transferfunktion (1/R(z^-1)) in Abhän gigkeit von dem Stellsignal des Referenzeingabeelements (B), zur Ausgabe des Steilsignals (u(k)), das dem Soll-Lenkwinkel in der Form der manipulier ten Variablen für das Stellglied entspricht,
einer Rückkopplungsschleife mit einem Rückkopplungselement (L) mit einer Transferfunktion (L(z^-1)) in Abhängigkeit vom tatsächlichen Lenkwinkel θ(k), zur Ausgabe eines Rückkopplungssignals,
einer ersten Abgleicheinrichtung zur Ermittlung einer ersten Abweichung des Stellsignals des Referenzeingabeelements (B) von dem von der Rück kopplungsschleife (L) ausgegebenen Rückkopplungssignal und zur Ausgabe der Abweichung als Variable an das Steuerelement (1/R),
einem ersten Störungskompensator (H/Gp) mit einer ersten Transferfunkti on (H(z^-1))/Gp(z^-1)), der in Abhängigkeit vom tatsächlichen Lenkwinkel θ(k) ein erstes störungsbezogenes Signal ausgibt, das wie folgt ausgedrückt ist:
{H(z^-1)/Gp(z^-1)} - θ(k),
einem zweiten Störungskompensator (H) mit einer zweiten Transferfunktion (H(z^-1)), der in Abhängigkeit vom Stellsignal (u(k)) ein zweites störungsbezo genes Signal ausgibt,
einer zweiten Abgleicheinrichtung zur Ermittlung einer zweiten Abweichung des Ausgangssignals des ersten Störungskompensators (H/Gp) vom Aus gangssignal des zweiten Störungskompensators (H) und
einer dritten Abgleicheinrichtung zur Ermittlung einer dritten Abweichung des Ausgangssignals des Steuerelements (1/R) von der zweiten Abweichung, die von der zweiten Abgleicheinrichtung ausgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (12) weiterhin aufweist:
eine Modellreferenzeinrichtung (GM) zur Ausgabe eines der gesteuerten Varia blen entsprechenden Referenzsignals θm(k), das in Übereinstimmung mit einem gewünschten Modell auf den eingegebenen Lenkwinkel-Befehlswert (θr(k)) rea giert,
einen Komparator (12d) zum Vergleich des Referenzsignals θm(k) mit der gesteu erten Variable in der Form des tatsächlichen Lenkwinkels θ(k) und zur Ausgabe eines Fehlersignals e(k), das eine Abweichung zwischen θm(k) und θ(k) angibt, und
einen Koeffizienteneinsteller (12c) zum Verändern der Sperrfrequenz (ω_NF) von Tiefpaßfiltern (H(z^-1)), die im ersten Störungskompensator (H(z^-1)/Gp)z^-1)) und im zweiten Störungskompensator (H(z^-1)) vorliegen, so daß eine Konvergenzcha rakteristik der Tiefpaßfilter entsprechend der Größe des Fehlersignals (e(k)) vari iert wird.

2. Steuerungs-/Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfunktion H(z^-1) des Tiefpaßfilters gegeben ist durch:
H(z^-1) = (1 - α)z^-1/{1 - αz^-1},
wobei α = exp(-τ.ω_NF) gilt, τ die Zeitkonstante und ω_NF die Sperrfrequenz des Tiefpaßfilters ist.

3. Steuerungs-/Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gilt:
ω_NF = K₁.e(k) und e(k) = |θ_m(k) - θ(k)|, wobei K₁ eine Konstante und θ_m(k) ei ne Reaktion eines vorgegebenen Modells G_P(z^-1) des Regelsystems auf den Lenk befehl θ_r(k) ist.

4. Steuerungs-/Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß gilt:
θ(k) = G_P(z^-1){u(k) + di(k)} und u(k) = H(z^-1).u(k) - {H(z^-1)/Gp(z^-1)}. Gp(z^-1){z^-1{u(k) - di(k)}, und daß gilt u(k) = -di(k), wenn H(z^-1) mit der Zeit gegen 1 konvergiert.

5. Steuerungs-/Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen Gleichstrommotor aufweist und die Bewegungsgleichung des Stellglieds gegeben ist durch:
J + D + Kθ = K_T.i,
wobei K_T ein konstantes Motor-Drehmoment, die Winkelbeschleunigung des Motors, Winkelgeschwindigkeit des Gleichstrommotors, J die auf die Motorwel le bezogene Trägheit des Stellglieds, D der auf die Motorwelle bezogene Rei bungskoeffizient des Stellglieds, K eine Federkonstante und i der Strom durch den Motor ist.