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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Ventillandung in einem
nockenwellenlosen Motor, bei dem der Strom und der Stromgradient
in einem elektronischen Ventilstellantrieb mit diskreten Stellungssensoren
zur Berechnung der Ventilgeschwindigkeit zur Steuerung der Ventillandung eingesetzt
werden.
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Der ungedrosselte Betrieb, der bei
voll geöffneten
Ventilen in einem nockenwellenlosen Motor ermöglicht wird, verspricht Verbesserungen
in der Kraftstoffersparnis und im Fahrverhalten. Bevor jedoch diese
Technik in der Produktion anwendbar ist, müssen noch eine Reihe von technischen
Problemen gelöst
werden. Eines der Schlüsselprobleme
liegt in der Steuerung der Anlegegeschwindigkeit im Ventilbetätigungsmechanismus
derart, daß eine
zuverlässige
Leistung ohne unzumutbar starke Geräuschentwicklung und Vibrationen
gewährleistet
wird. Dieses Problem wird oft als das "Landungsproblem" bezeichnet (d. h. weiche "Landung" zwischen Ventil
und Betätigungsmechanismus
jeweils in seiner voll geöffneten
und voll geschlossenen Stellung).
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Bei einem typischen elektromechanischen
Stellmechanismus werden die Ventilbewegungen durch den Anker erzeugt,
der sich zwischen zwei elektromagnetischen Spulen und unter der
Spannung zweier Federn hin- und herbewegt. Die Öffnung des Ventils wird dadurch
bewirkt, daß die
untere Spule entsprechend angesteuert wird, während die obere Spule dazu
dient, die Schließung
des Ventils zu bewirken. Hohe Aufprallgeschwindigkeiten am Anker
sowie am Ventilsitz können
unzumutbar hohe Geräuschentwicklung
und Vibrationen zur Folge haben. Wenn andererseits die Spulen unzureichend
gesteuert werden, kann es sein, daß die "Landung" des Ventils überhaupt nicht zustande kommt,
so daß der
Motor ausfällt.
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Da die Verbrennungsvorgänge im Motor,
die die Größe der Störkräfte an den
Ventilen bestimmen, stochastisch sind, können die Störkräfte von einem Zyklus zum andern
schwanken. Demzufolge muß ein
Steuersystem, das die Erregungsparameter der Spulenerregung bestimmt,
sowohl einen zyklusinternen Ausgleich für das besondere, im vorliegenden
Zyklus erhaltene Störkraftprofil,
als auch eine langsamere Anpassung der Erregungsparameter von Zyklus
zu Zyklus, welche die Alterung der Motor- wie auch der Stellgliedeinheit
sowie einige andere Parameterschwankungen ausgleicht, miteinander
kombinieren.
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Die im bisherigen Stand der Technik
vorgeschlagenen Lösungen
beruhen entweder überhaupt
nicht auf der Erfassung der Ankerposition, oder sie erfordern einen
Positionserfassungsmechanismus, der kontinuierlich die Stellung
der Ventile in allen Positionen mißt. Die Lösungen ganz ohne Stellungssensor
können
nicht robust genug sein, weil sie typischerweise auf Abwägungsverfahren
im offenen Steuerkreis beruhen, die jedoch ungültig würden, wenn sich die Motor-
oder Stellgliedparameter ändern
sollten. Die Hauptprobleme bei den Lösungen, die auf kontinuierliche
Erfassung zurückgreifen,
sind die hohen Kosten und die mangelnde Zuverlässigkeit, weil die Sensoren
im Verlauf des Betriebes durch Eichabweichung ungenau werden können.
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US-A-6 016 778 offenbart ein magnetisch
betätigtes
Ventil mit einem ferromagnetischen Spulenkörper mit einer Wicklung, welches
erste und zweite Endlagen eines Ankers zum Antrieb des Ventils aufweist.
Eine Feder drängt
den Anker in Richtung der geöffneten
Stellung des Ventils, und ein piezoelektrisches Element mißt die Kraft
der Feder, wenn das Ventil geöffnet
oder geschlossen wird. Das Ausgangssignal vom piezoelektrischen
Element wird an einen geschlossenen Regelkreis abgegeben und dient
zur Bestimmung der Position des Ventils und der Geschwindigkeit
des Ankers. Dadurch wird die Ankergeschwindigkeit geregelt.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, ein verbessertes Verfahren und System zur Steuerung der Ventillandng
in einem nockenwellenlosen Motor zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung
wird ein Verfahren zur Steuerung der Ventillandung in einem nockenwellenlosen
Motor gestellt, mit einem zwischen voll geöffneten und voll geschlossenen
Stellungen bewegbaren Ventil und einem elektromagnetischen Ventilstellglied
zur Betätigung
des Ventils, worin das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: die Bestimmung
der Ventilgeschwindigkeit durch Stellen wenigstens eines diskreten
Stellungsmeßsensors
zur Bestimmung, wann und ob sich das Ventil im Verlauf der Ventilbewegung
in einer bestimmten Position befindet, Schätzen der Ventilgeschwindigkeit
an besagter bestimmter Position anhand des Stromes und der Stromänderungsrate
bzw. Stromgradienten in dem besagten elektromagnetischen Ventilbetätigungsglied,
wenn sich das Ventil in besagter besonderer Position befindet, und
Steuern der Ventillandung anhand der geschätzten Geschwindigkeit;
dadurch
gekennzeichnet, daß der
Schritt der Stellung wenigstens eines diskreten Positionsmeßsensors
die Stellung eines ersten Positionsmeßsensors an einer mittigen
Stelle beinhaltet, um die Bewegung des Ventils in einer ersten Position
zwischen der voll geöffneten
und der voll geschlossenen Position zu erfassen, die Stellung eines
zweiten Positionsmeßsensors
an einer Stelle nahezu vollständiger
Schließung
zur Erfassung der Bewegung des Ventils in der Nähe der vollständig geschlossenen
Position, und die Stellung eines dritten Positionsmeßsensors
an einer Stelle nahezu vollständiger Öffnung zur
Erfassung der Bewegung des Ventils in der Nähe der voll geöffneten
Position.
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Der Schritt der Bestimmung der Geschwindigkeit
des Ventils in besagter bestimmter Position kann die Abwägung der
Geschwindigkeit des Ventils in der ersten, zweiten und dritten Stellung
beinhalten.
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Der Schritt der Steuerung der Ventillandung
kann die Verwendung der geschätzten
Geschwindigkeit in besagter erster Position zur Steuerung der Ventillandung
in demselben Ventilzyklus beinhalten, und die Verwendung der geschätzten Geschwindigkeit
in der zweiten und dritten Position zur Steuerung der Ventillandung in
einem nachfolgenden Ventilzyklus.
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Alternativ dazu kann der Schritt
der Bestimmung der Geschwindigkeit des Ventils in jeder der besagten Positionen
die Berechnung der Ventilgeschwindigkeit in jeder Stellung beinhalten,
ausgehend von dem Strom und der Stromänderungsrate des elektromagnetischen
Ventilbetätigungsgliedes,
wenn sich das Ventil in jeder dieser Positionen befindet, sowie
die Steuerung der Ventillandung ausgehend von jeder berechneten
Geschwindigkeit.
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Der Schritt der Bestimmung der Geschwindigkeit
des Ventils kann mittels folgender Formel durchgeführt werden:
worin
z die Position
des Ankers ist (d. h. der Abstand von einer voll geöffneten
oder voll geschlossenen Stellung),
r der elektrische Widerstand
des elektromagnetischen Ventilstellgliedes (EVA) ist,
V die
Spannung am EVA ist,
i die gemessene Stromaufnahme des EVA
ist,
k
a und k
b kalibrierte
Konstanten sind, und
(L·i – ε) ein Schätzwert der
zeitlichen Änderungsrate
des Stromes ist.
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Die geschätzte Stromänderungsrate kann aus den folgenden
Formeln abgeleitet werden:
worin
L ein Zuwachsfaktor
der Schätzfunktion
ist.
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Die Konstanten ka und kb können anhand
der Relation zwischen der Kraft am beweglichen Anker des elektromagnetischen
Ventilstellgliedes und dem Abstand des Ankers von einer voll geöffneten
Stellung kalibriert werden, und zwar nach folgender Formel:
worin
F
mag eine
elektromagnetische Feldstärke
einer bestromten Spule ist.
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Der Schritt der Steuerung der Ventillandung
kann die Einstellung einer relativen Einschaltdauer des elektromagnetischen
Ventilstellgliedes in Reaktion auf besagte Geschwindigkeitsbestimmung
beinhalten.
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Einem zweiten Aspekt der Erfindung
zufolge wird ein nockenwellenloser Motor gestellt, mit wenigstens einem,
durch ein elektromagnetisches Ventilstellglied zwischen einer voll
geöffneten
und einer voll geschlossenen Stellung verstellbaren Ventil und einer
elektronischen Steuerung zur Steuerung der Betätigung des Ventils, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Motor außerdem
einen ersten Positionsmeßsensor
in einer mittigen Stellung zur Erfassung der Bewegungen des Ventils
in einer ersten Stellung zwischen der voll geöffneten und der voll geschlossenen
Stellung aufweist, der so angeordnet ist, daß er ein die erfaßte Bewegung
anzeigendes Signal an die Steuerung liefert, einen zweiten Positionsmeßsensor
an der Stelle nahezu vollständiger
Schließung
zur Erfassung der Bewegungen des Ventils in der Nähe der vollständig geschlossenen
Position, derart angeordnet, daß er
ein die erfaßte
Bewegung anzeigendes Signal an die Steuerung liefert, und einen
dritten Positionsmeßsensor
an der Stelle nahezu vollständiger Öffnung zur
Erfassung der Bewegungen des Ventils in der Nähe der vollständig geöffneten
Position, derart angeordnet, daß er
ein die erfaßte
Bewegung anzeigendes Signal an die Steuerung liefert, und daß die Steuerung
derart betrieben werden kann, daß sie die Geschwindigkeit des
Ventils in jeder der besagten Stellungen berechnet, und zwar ausgehend
vom Strom und der Stromänderungsrate
im elektromagnetischen Ventilstellglied, wenn sich das Ventil in
jeder der besagten Positionen befindet, und daß sie die Ventillandung des
oder jedes Ventils anhand jeder der besagten berechneten Geschwindigkeiten
steuert.
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Die Erfindung soll nun beispielartig
näher erläutert werden,
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1:
eine schematische Ansicht im Vertikalschnitt einer Vorrichtung zur
Steuerung der Ventillandung im Einklang mit der vorliegenden Erfindung,
mit dem Ventil in der vollständig
geschlossenen Position;
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2:
eine schematische Ansicht im Vertikalschnitt einer Vorrichtung zur
Steuerung der Ventillandung gemäß 1, jedoch mit dem Ventil
in der vollständig
geöffneten
Position;
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3a, 3b und 3c veranschaulichen in graphischer Form
die Anziehungsspannung, die Landegeschwindigkeit und die Geschwindigkeit
am zweiten Sensor jeweils über
der Zykluszahl in einer Simulation der vorliegenden Erfindung;
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4a, 4b und 4c veranschaulichen in graphischer Form
jeweils die Anziehungsspannung, die Landegeschwindigkeit und die
Geschwindigkeit am zweiten Sensor über der Zykluszahl in einer
zweiten Simulation der vorliegenden Erfindung; und
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5 zeigt
ein Flußdiagramm
des Steuerverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Es sei zunächst Bezug genommen auf die 1 und 2, wo eine Vorrichtung 10 zur
Steuerung der Bewegungen eines Ventils 12 in einem nockenwellenlosen
Motor zwischen einer voll geschlossenen Stellung (in 1) und einer voll geöffneten
Stellung (in 2) dargestellt
ist. Die Vorrichtung 10 beinhaltet ein elektromagnetisches
Ventilstellglied (EVA) 14 mit oberen und unteren Spulen 16, 18,
die elektromagnetisch einen Anker 20 entgegen der Kraft
jeweils einer oberen und einer unteren Feder 22, 24 zur
Steuerung der Bewegungen des Ventils 12 bewegen.
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Stellungssensoren 28, 30, 32 der
Schaltkontakt- bzw. Zweipunkt-Bauart sind so vorgesehen und angebracht,
daß sie
jeweils umschalten, wenn der Anker 20 an dem Ort des Sensors
vorbeiläuft.
Es wird davon ausgegangen, daß Zweipunkt-Stellungssensoren
mittels optischer Technik leicht hergestellt werden können (z. B.
unter Verwendung von LEDs und lichtempfindlichen Elementen), und
daß sie,
wenn sie mit einer geeigneten asynchronen Schaltung kombiniert werden,
ein Signal mit einer steigenden Flanke abgeben können, wenn der Anker am Sensorort
vorbeifährt.
Des weiteren wird davon ausgegangen, daß diese Sensoren eine Kostenersparnis
gegenüber
kontinuierlichen Stellungssensoren ergeben, und außerdem höchst zuverlässig sind.
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Eine Steuerung 34 ist betriebsmäßig mit
den Stellungssensoren 28, 30, 32 und
mit der oberen und unteren Spule 16, 18 verbunden,
um die Betätigung
sowie das Anlegen bzw. die "Landung" des Ventils 12 zu steuern.
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Der erste Stellungssensor 28 ist
in einer etwa mittigen Position zwischen den Spulen 16, 18 angeordnet,
der zweite Sensor 30 ist in unmittelbarer Nähe der unteren
Spule 18 angeordnet, und der dritte Sensor 32 ist
in der Nähe
der oberen Spule 16 angeordnet. In der folgenden Beschreibung
soll nur die Steuerung der Ventilöffnung beschrieben werden,
bei der der erste und der zweite Sensor 28, 30 zum
Einsatz kommen, während die
Situation für
die Ventilschließung
vollkommen symmetrisch dazu bei Verwendung des dritten Sensors anstelle
des zweiten Sensors abläuft.
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Der Hauptnachteil des Zweipunkt-Stellungssensors
im Vergleich zu dem kontinuierlichen Stellungsmeßsensor liegt in der Tatsache,
daß die
Geschwindigkeitsinformation nicht durch bloße Differenzierung des Stellungssignals
ermittelt werden kann. Statt dessen schlägt die vorliegende Erfindung
vor, die Geschwindigkeit ausgehend von dem elektromagnetischen Subsystem
des Stellantriebes zu berechnen. Insbesondere wird die Geschwindigkeit
anhand des Stromes und der Stromänderungsrate
in dem elektromagnetischen Stellantrieb
14 berechnet. Da
die Störungen
durch Gaskräfte
an den Ventilen das elektromagnetische Subsystem des Stellantriebes
nicht direkt beeinflussen, kann diese Geschwindigkeitsschätzung zuverlässig durchgeführt werden.
Die Geschwindigkeitsschätzung
(ausgehend von der magnetischen Feldsättigung) hat folgende Form:
wo "z" und "Vel" jeweils die Ankerstellung
(der Abstand von der bestromten Spule) und die Geschwindigkeit sind,
r der elektrische Widerstand, V und i jeweils Spannung und Strom
sind, und wo εder
dynamische Zustand der Schätzfunktion
ist und wie in der untenstehenden Formel beschrieben aus dε/dt abgeleitet
wird. L ist ein Zuwachsfaktor der Schätzfunktion, und ka und kb sind
Konstanten, die durch die Magnetfeldeigenschaften bestimmt werden
und anhand der Relation zwischen der Kraft am Anker und dem Luftspaltabstand
zwischen dem Anker und der unteren Spule kalibriert werden:
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Die Stromänderungsrate im elektromagnetischen
Stellglied ("EVA") wird als (L·i – ε) in der
obenstehenden Geschwindigkeitsformel geschätzt, wobei
und L > 0 ist ein Zuwachsfaktor der Schätzfunktion,
und der aktuelle Meßwert
des Stromes i ist ein Eingabewert der Formel. Dementsprechend basiert
die berechnete Geschwindigkeit auf dem Strom und der geschätzten Stromänderungsrate
im EVA. Die Schätzung
wird in einem Mikroprozessorsystem durchgeführt, das der Steuerung des
Stellgliedes zugeordnet ist. Die relative Einschaltdauer des EVA
ist das zeitlich gebundene Erregungssignal geteilt durch die Gesamtzeit.
Die Form des in einem einzelnen Zyklus an der unteren Spule
18 angelegten
Betriebserregungssignals (im wesentlichen ein Bruchteil der an der
Spule angelegten Spannung, d. h. V = V
maxd)
wird dadurch gestaltet, daß die
Werte mehrerer Parameter geändert
werden. Eine solches Verfahren verwendet folgende Parameter:
T
2 ist der Zeitpunkt, wo der Einschaltzyklus
angelegt wird, durch den der Anker angezogen wird;
d
c ist die Größe der Anziehungs-Einschaltdauer;
T
3 ist der Zeitpunkt beim Übergang vom Anziehungsvorgang
auf einen Haltevorgang; und
d
h ist
die Größe der Halte-Einschaltdauer.
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Es wird nun ein Algorithmus vorgeschlagen,
mit dem diese Parameter eingestellt werden, und welcher die Informationen
von dem ersten und dem zweiten Sensor 28, 30 verwendet
und die Aufgaben sowohl der zyklusinternen Steuerung als auch der
Steuerung von Zyklus zu Zyklus ausführt. Wenn der Anker an der
Stelle eines Schalt- bzw. Zweipunkt-Stellungsgebers vorbeiläuft, wird
eine ansteigende Signalflanke des Sensors erfaßt, und damit ist die Position
zu diesem Zeitpunkt bekannt. Unter Verwendung des oben beschriebenen
elektromagnetischen Subsystems wird nun die Geschwindigkeit des
Ankers zurückermittelt
und für
die Steuerung herangezogen. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit
des ersten Sensorüberganges
als eine Frühwarnung
bezüglich
der Größe der Störung dienen,
die die Ventilbewegung betrifft, und diese Information kann zur zyklusinternen
Steuerung herangezogen werden. Die Anpassung von einem Zyklus zum
anderen zielt auf die Regelung der Geschwindigkeit beim zweiten
Sensorübergang
auf den Soll-Wert ab. Versuche haben gezeigt, daß Störungen an Auslaßventilen
zu Beginn der Ventilbewegung am größten sind, und daher kann die
Regulierung der Geschwindigkeit auf den gewünschten Wert gegen Ende des
Ventilhubes als Mechanismus zur Erwirkung eines weichen Aufsetzens
bzw. einer weichen "Landung" eingesetzt werden.
Schließlich
kann es in solchen Situationen, wo eine Fehlfunktion des Ventils
droht, was durch ein deutliches Geschwindigkeitsdefizit beim Übergang
des zweiten Sensors angezeigt werden kann, oder dadurch, daß ein zweiter Übergang
des zweiten Sensors auftritt, erforderlich sein, die volle Einschaltdauer
anzulegen, um das Anlegen bzw. die "Landung" des Ventils zu sichern. Anders ausgedrückt würde jetzt
Spannung kontinuierlich an der unteren Spule 18 angelegt.
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Der nachstehend beschriebene Algorithmus
geht (der Einfachheit halber) davon aus, daß der anfängliche Anziehungsteil des
Einschaltzyklus erst nach dem ersten Sensorübergang aktiv wird. Bei höheren Motordrehzahlen
kann eine frühzeitigere
Aktivierung des Einschaltzyklus nötig sein, um kürzere Ansprechzeiten
zu schaffen. In dieser Situation ist es möglich, die Übergangsinformation vom dritten
Sensor 32 statt der Übergangsinformation
vom ersten Sensor 28 zu verwenden. Ebenso ist es möglich, den
Algorithmus so zu ändern, daß er nur
auf den Teil des aktiven Einschaltzyklusprofils nach dem Übergang
des ersten Sensors 28 angewendet wird. Schließlich sollte
klar sein, daß die Übergangsinformationen
von allen drei Sensoren 28, 30, 32 eingesetzt
werden können,
um den Einschaltzyklus innerhalb eines einzelnen Ventilöffnungs- oder Ventilschließvorganges
anzupassen.
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Die Hauptmerkmale des in 5 dargestellten Algorithmus
sind folgende.
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Liegt die geschätzte Geschwindigkeit beim ersten
Sensorübergang,
Vel1, unter dem gewünschten bzw. Soll-Wert, Vel1d, dann wird der Wert von dc (d.
h. der relativen Einschaltdauer) von seinem Nominalwert dc,0 um einen Wert fp(Vel1,d – Vel1) erhöht,
dessen Größe eine
schneller als linear ansteigende Funktion der Höhe der Differenz ist. Diese
Berechnung ist in Block 40 in 5 dargestellt, wo fp ein kalibrierbarer
Verstärkungsfaktor
ist. Die Zunahme an dc sichert das Auftreffen
bzw. die "Landung" des Ankers, da eine
Geschwindigkeit, die kleiner als die Soll-Geschwindigkeit ist, höher als
erwartet ausfallende Störeinflüsse anzeigt,
die der Bewegung des Ventils 12 entgegenwirken. Überproportional
aggressivere Aktionen sind bei einem größeren Geschwindigkeitsdefizit
nötig.
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Liegt die geschätzte Geschwindigkeit beim ersten
Sensorübergang über dem
Soll-Wert, kann der Wert von dc dem Nominalwert gegenüber um einen
gemäßigten Betrag
zurückgenommen
werden, der von der Größe der Differenz
abhängen
kann.
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Weiter mit Bezug auf Block 40 wird
ein Lern- oder Adaptiv-Term zu dem resultierenden dc-Wert addiert,
um so eine Anpassung von einem Zyklus auf den anderen zu schaffen.
Der Adaptiv-Term wird durch Multiplizieren eines Verstärkungsfaktors
k mal dem Integratorausgang è gebildet,
der die vorangegangenen Differenzen zwischen der geschätzten Geschwindigkeit
Vel2 und der Soll-Geschwindigkeit Vel2,d beim zweiten Sensorübergang summiert.
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Es sei nun Bezug genommen auf Block 42 in 5; wenn der resultierende
dc-Wert eins überschreitet (d.
h. praktisch nicht realisierbar ist), wird dc gleich 1 gesetzt,
und T2 wird von seinem Nominalwert T2,0 aus um einen Wert vorverschoben, dessen
Größe eine
monotone Funktion des Betrages ist, um welchen der ursprünglich errechnete
Wert für
dc den Wert 1 übersteigt.
T2 ist der Zeitpunkt, zu welchem der Einschaltzyklus
angelegt wird, der die Anziehung des Ankers bewirkt. Anders ausgedrückt wird,
wenn mehr als 100% relative Einschaltdauer gefordert werden, der
Anziehungsstrom T2 früher eingeschaltet, um diese
Forderung auszugleichen.
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Es sei nun Bezug genommen auf die
Blöcke 44 und 46 in 5; wenn hier der Wert für Vel2 deutlich kleiner als der Soll-Wert Vel2,d ist, oder wenn ein zweiter Übergang
am zweiten Sensor erfaßt
worden ist (was anzeigt, daß das
Ventil 12 beginnt, sich in der entgegengesetzten Richtung
zu bewegen), wird ein Notimpuls erzeugt, der die Landung des Ventils
erzwingt, und worin die relative Einschaltdauer dc auf den Maximalwert von
1 eingestellt wird, bis eine vorgegebene Zeit Tf abgelaufen
ist. Nach Ablauf des Zeitraumes Tf wird
die relative Einschaltdauer auf die Halte-Einschaltdauer dh eingestellt.
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Die Ergebnisse der Simulation des
Stellgliedmodells im geschlossenen Regelkreis anhand des vorgeschlagenen
Algorithmus nach 5 sind
in der nachstehenden Tabelle 1 und in den 3a–3c und 4a–4c dargestellt. Die nicht
gemessenen Störeinflüsse auf
das Ventil werden als zunächst
dauernd und schließlich
exponentiell abnehmend angenommen, um so die Tatsache wiederzugeben,
daß die
Störeinflüsse anfänglich größer sind.
In dem Fall, daß die
Störeinflüsse gegen
die Ventilbewegung wirken ("–w"), ergibt das Anlegen des
normalen Einschaltdauerprofils (d. h. bei ausgeschaltetem Algorithmus) überhaupt
keine "Landung" (der Anker schafft
es dann gar nicht bis zur zweiten Sensorstelle). Wenn die Störeinflüsse in der
Richtung der Ventilbewegung wirken ("+w), dann ergeben sich sehr hohe Landegeschwindigkeiten
bei ausgeschaltetem Algorithmus. Bei eingeschaltetem Algorithmus
wird eine Landung auch im Fall "–w" garantiert, und
zusätzlich
wird die Veränderlichkeit
der Landegeschwindigkeit in beiden Fällen deutlich reduziert. Eine
gewisse Restveränderlichkeit
bleibt erhalten, trotz der Tatsache, daß die Geschwindigkeit beim
zweiten Sensorübergang
auf den Soll-Wert eingeregelt wird. Dies liegt daran, daß eine gewisse
Störung
dennoch erhalten bleibt und die Bewegung des Ankers beeinflußt, selbst
nach dem zweiten Sensorübergang.
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Tabelle 1 veranschaulicht die stabilisierte
Landegeschwindigkeit w (d. h. nach zehn Zyklen) mit und ohne Ausgleich
für den
Nominalfall (w = 0) und für
diejenigen Fälle,
wo die nicht gemessene Störkraft,
die anfänglich
dauernd vorliegt und dann exponentiell abnimmt, auf des Ventil wirkt.
Im Falle "–w" ist die Störung der Ventilbewegung
entgegengerichtet, während
im Falle "+w" die Störung in
Richtung der Ventilbewegung wirkt.
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Mit Bezug auf die 3a–3c sind hier die Anziehungsspannung
Vc = Vmaxdc(Vmax ist gleich 200), die Landegeschwindigkeit
und die Geschwindigkeit des zweiten Sensorüberganges von einem Zyklus
zum anderen dargestellt. Der Soll-Wert Vel2,d wird
durch die gestrichelte Linie in 3c dargestellt.
Der Nennwert für
Vc ist 100. Hier wirkt eine unbekannte Störkraft (zunächst anhaltend,
dann exponentiell abnehmend) auf das Ventil und stellt sich der
Ankerbewegung in Richtung auf die untere Spule entgegen. Der Ausgleich
durch einen Notimpuls wird hier im ersten und dritten Zyklus eingesetzt,
um sicherzustellen, daß der
Anker auch wirklich zur "Landung" kommt. Der Anker
läuft im
ersten und dritten Zyklus dreimal an der Stelle des zweiten Sensors vorbei.
Ein aggressiver Ausgleich für
die Differenz Vel1,d – Vel1 mit
fp(Vel1,d – Vel1) ist in 3a klar
im ersten Zyklus erkennbar, ebenso eine langsamere Anpassung von
einem Zyklus zum anderen, aus der Differenz Vel2,d – Vel2 heraus.
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Es sei nun Bezug genommen auf die 4a–4c,
wo die Anziehungsspannung Vc = Vmaxdc(Vmax = 200), die
Landegeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des zweiten Sensorüberganges
von einem Zyklus zum anderen für
den Fall "+w" dargestellt ist.
Der Soll-Wert Vel2,d ist durch die gestrichelte Linie in 4c angedeutet. Der Nennwert
von Vc ist 100. Hier wirkt eine unbekannte
Störkraft
(zunächst
anhaltend, dann exponentiell abnehmend) auf das Ventil und beschleunigt
den Anker in Richtung auf die zweite Spule. Hier war (zum Zwecke der
Veranschaulichung) die Einwirkung von fp(Vel1,d – Vel1) auf die Geschwindigkeitsdifferenz beim
ersten Sensorübergang
auf null eingestellt, um die Wirkung der Anpassung von einem Zyklus
zum anderen zu veranschaulichen.
