DE60114756T2

DE60114756T2 - Steuerungssystem mit Störungsabschätzung, Gasverdichtersteurungs- system und Verfahren zum Entwurf eines Steuerungssystems mit Störungsabschätzung

Info

Publication number: DE60114756T2
Application number: DE60114756T
Authority: DE
Inventors: Akira Chiba-shi Shimada; Kenzou Chiba-shi Nonami
Original assignee: Calsonic Compressor Manufacturing Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: EP1220064A2; EP1220064B1; US20020128730A1; JP2002202802A; EP1220064A3; DE60114756D1; US7142930B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät mit Störungsabschätzung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Auslegung eines Steuergeräts mit Störungsabschätzung nach Anspruch 3. Insbesondere betrifft sie ein Steuergerät mit Störungsabschätzung, das unempfindlich gegenüber Parameteränderungen wie z.B. einer Wärmebelastungsschwankung und einer Drehzahländerung ist.
Hubvolumensteuerung eines Kühlklimatisierungssystems für eine Fahrzeug-Klimaanlage dient zum Beobachten einer Lufttemperatur an einem Austritt eines Verdampfers oder einer Raumtemperatur durch einen Temperatursensor und zum derartigen Ändern eines Hubvolumens eines Gasverdichters, dass die beobachtete Temperatur mit einer im Voraus festgelegten Vorgabetemperatur zusammenfällt.
Alternativ wird das Hubvolumen des Gasverdichters derart verändert, dass ein Kühlmittelsaugdruck des Gasverdichters zu einem gewünschten Druckwert wird. Beispielsweise wird in der japanischen Patentschrift Nr. 1746774 die Hubvolumensteuerung mithilfe von Drehzahlinformationen eines Gasverdichters zusammen mit Lufttemperaturinformationen vorgenommen.
Eine schematische Gesamtansicht einer Konfiguration des Klimatisierungssystems ist in 12 gezeigt. Das Klimatisierungssystem ist beispielsweise auf einem Fahrzeug montiert. In 12 ist ein Verdampfer 51 ein Wärmetauscher unter Einbeziehung von Lüftung durch einen Lüfter 52 und kühlt Luft in einer Kabine. Kühlmittelgas, das innerhalb des Verdampfers 51 verdampft wird, wird in einen Gasverdichter mit variablem Hubvolumen 10 verbracht und unter Druck gesetzt, um zu einem Kondensator 53 geschickt zu werden.
In dem Kondensator 53 wird das Kühlmittelgas verflüssigt, und Wärme, die aus dem Inneren der Kabine absorbiert wurde, wird nach außerhalb des Fahrzeugs abgeführt. Ein Expansionsventil 54 ist ausgeführt, um einen Druck des Kühlmittelgases schnell von einem hohen Druck auf einen niedrigen Druck zu senken. Eine rotierende Welle 11 des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 ist derart ausgeführt, dass eine Wellenleistung eines Motors 59 darauf übertragen wird und sie rotatorisch angetrieben wird.
Eine Schnittansicht des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 ist in 13 und eine Schnittansicht des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 entlang der Linie A-A und in Richtung von Pfeilen A in 13 betrachtet ist in 14 gezeigt.
Eine Ansaugöffnung 1 des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 ist ausgeführt, Kühlmittelgas vom Verdampfer 51 anzusaugen, der mit dem Äußeren verbunden ist.
Ein Zylinder 3 ist zwischen einem vorderen Kopf 5 und einem rückseitigen Block 7 eingespannt. Ein Rotor 9 ist drehbar innerhalb des Zylinders 3 angeordnet.
Der Rotor 9 wird von einer rotierenden Welle 11 durchdrungen und ist an dieser befestigt. In der radialen Richtung sind auf dem äußeren Umfang des Rotors 9 Scheibennuten 13 ausgebildet, und Scheiben 15 sind gleitend in die Scheibennuten 13 eingesetzt. Dann sind die Scheiben 15 zur Innenwand des Zylinders 3 durch eine Fliehkraft und einen Öldruck der unteren Bereiche der Scheibennuten 13 vorgespannt, wenn sich der Rotor 9 dreht.
Das Innere von Zylinder 3 ist durch den Rotor 9 und die Scheiben 15 in mehrere kleine Kammern unterteilt. Diese kleinen Kammern werden als Verdichtungskammern 17 bezeichnet, die zunehmende und abnehmende Änderungen eines Hubvolumens durch die Drehung des Rotors 9 wiederholen.
Dann wird, wenn sich der Rotor 9 dreht, um das Hubvolumen der Verdichtungskammer 17 auf diese Weise zu ändern, Kühlmittelgas unter niedrigem Druck von der Ansaugöffnung 1 abgenommen und durch die Hubvolumenänderung verdichtet. Ein Gehäuse 19 ist im peripheren Endabschnitt des Zylinders 3 befestigt, und innerhalb dieses Gehäuses 19 sind der rückseitige Block 7 und eine Auslasskammer 21 ausgebildet.
Kühlmittelgas unter hohen Druck, das in der Verdichtungskammer 17 verdichtet ist, wird über eine Auslassöffnung 23 und ein Auslassventil 25 zur Auslasskammer 21 gesendet. Anschließend wird das Kühlmittelgas von der Auslasskammer 21 über die Auslassöffnung 27 zum Kondensator 53 nach außen gesendet.
Dieser Gasverdichter mit variablem Hubvolumen 10 ist mit einem Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 versehen. Dieser Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 ist derart ausgeführt, dass er eine Auslasskapazität an Kühlmittelgas gemäß einer Temperatur in einer Kabine variabel anpassen kann. Ein Beispiel einer Konfiguration des Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 ist in 15 gezeigt.
Eine Steuerplatte 29 ist im vorderen Kopf 5 angeordnet, um dem seitlichen Abschnitt des Zylinders 3 gegenüberzuliegen. In zwei Teilen der Steuerplatte 29 sind Kerben 29a bereitgestellt. Diese Kerben 29a bewirken, dass das Innere des Zylinders 3 und eine Ansaugkammer 31, die zur Ansaugöffnung 1 führt, miteinander kommunizieren. Andererseits sind die Verdichtungskammern 17 in Räumen gebildet, die von dem Teil auf der Steuerplatte 29, wo keine Kerbe vorhanden ist, der Innenwand des Zylinders 3 und den Scheiben 15 geschlossen werden.
Wenn die Steuerplatte 29 nach rechts gedreht wird, werden die Kerben 29a in die rechte Richtung gedreht, wodurch die Positionen, in denen die Verdichtungskammern 17 gebildet sind, auch zur rechten Seite bewegt werden und das Hubvolumen der Verdichtungskammern 17 an diesem Punkt ebenfalls verringert wird. Auf diese Weise ist die Auslasskapazität durch Drehen der Steuerplatte 29 verstellbar.
Die Drehung der Steuerplatte 29 erfolgt über eine Antriebswelle 39 eines hydraulischen Antriebs über einen Zapfen 33. Durch Verstellen des Öffnungsgrades eines Steuerventils 37 wird aus der Auslasskammer 21 Öl in eine Hülse 35 eingespritzt, und die Antriebswelle 39 wird durch den Öldruck an diesem Punkt gerade bewegt. Anschließend wird diese gerade Bewegung über den Zapfen 33 in eine Drehbewegung umgewandelt, um die Steuerplatte 29 zum Drehen zu bringen.
Eine Einspritzmenge Öl kann durch Abändern des Öffnungsgrades des Steuerventils 37 geändert werden. Diese Abänderung des Öffnungsgrades erfolgt durch Ändern eines Hubvolumensteuerungs-Befehlswerts (Betriebsverhältnisses), der in 16 gezeigt ist.
Die Steuerplatte 29 wird unter dem Gleichgewicht mit einer elastischen Kraft durch eine Feder 38 gemäß einem Differenzdruck zwischen einem Steuerdruck Pc in der Hülse 35 und einem Druck Ps in der Ansaugkammer 31 gedreht.
Ferner ist in 12 beispielsweise, um eine Lufttemperatur am Austritt des Verdampfers 51 zu detektieren, ein Temperatursensor 55 angeordnet. Darüber hinaus ist, um eine Drehzahl des Motors 59 zu detektieren, ein Drehzahlsensor 57 angeordnet.
Dann wird basierend auf einem detektierten Signal dieses Temperatursensors 55 und einer Drehzahl des Motors 59 in einer Steuerschaltung 61 ein Hubvolumensteuerungs-Befehlswert berechnet. Dieser Hubvolumensteuerungs-Befehlswert wird von einer Hubvolumensteuersignal-Generierschaltung 65 signalverstärkt und anschließend zum Steuerventil 37 des Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 übertragen.
Als Nächstes wird ein Steuerverfahren dieses Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 basierend auf einem Flussdiagramm nach 17 beschrieben.
Zur Vereinfachung erfolgt die Beschreibung anhand des Falles, in dem ein Hubvolumen des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 verringert wird, wie dies z.B. der Fall ist, wenn eine Drehzahl des Motors 59 beispielsweise erhöht wird.
Nun wird der Fall angenommen, in dem eine detektierte Temperatur am Austritt des Verdampfers 51 niedriger als eine Vorgabetemperatur 67 am Austritt des Verdampfers 51 geworden ist. In diesem Fall ist es erforderlich, das Kühlvermögen abzusenken, um zu verhindern, dass das Innere der Kabine übermäßig gekühlt wird.
Zuerst wird in Schritt 1 (er ist in der Figur mit S1 abgekürzt, und dasselbe gilt auch für nachfolgende Schritte), basierend auf einer Temperaturabweichung zwischen einer Vorgabetemperatur und einer detektierten Temperatur, eine Vorgabe-Kühlmitteldurchflussmenge des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 berechnet. Die Berechnung erfolgt in diesem Fall per PID-Steuerung oder dergleichen. Als Nächstes wird in Schritt 3 aus dieser berechneten Vorgabe-Kühlmitteldurchflussmenge eine Drehzahl des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 berechnet oder wird unter Berücksichtigung einer Drehzahl des Motors 59 eine Auslasskapazität des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 berechnet.
In Schritt 5 erfolgt aus dieser Auslasskapazität basierend auf einer nicht gezeigten Eigenschaftskurve, die eine Beziehung zwischen einer Auslasskapazität und einem Hub volumensteuerungs-Befehlswert zeigt, eine Drehzahlkorrekturberechnung, und ein Hubvolumensteuerungs-Befehlswert wird ermittelt, um den ein Öffnungsgrad des Steuerventils 37 verstellt werden muss. Der Hubvolumensteuerungs-Befehlswert wird an diesem Punkt als klein befohlen. Im Ergebnis fällt in Schritt 7 ein durchschnittlicher Strom ab, und der Öffnungsgrad des Steuerventils 37 wird in Schritt 9 verringert.
An diesem Punkt fällt in Schritt 11 der Steuerdruck Pc innerhalb der Hülse 35 ab. Somit wird in Schritt 13 die Antriebswelle 39 abwärts bewegt, und die Steuerplatte 29 dreht sich in Schritt 15 nach rechts. Im Ergebnis wird in Schritt 17 die Auslasskapazität des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 klein, und das Kühlvermögen fällt ab.
Darüber hinaus sind, abweichend vom oben beschriebenen Steuerverfahren, Verfahren wie z.B. ein Verfahren zum Erstellen mehrerer Steuermodi und Umschalten zwischen diesen Modi und ein Verfahren zum Abändern eines Modells basierend auf Beobachtungsinformationen und Ändern eines Parameters eines Kompensators gemäß der Modellabänderung verwendet worden, weil das Klimatisierungssystem abhängig von einer Wärmebelastungsschwankung und eines Unterschiedes einer Betriebsbedingung unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist und außerdem starke Nichtlinearität aufweist. (Japanische Patentschriften Nr. 2090676 und 2086982).
Jedoch erhöht die Ausführungsform gemäß der japanischen Patentschrift Nr. 1746774 die Anzahl von Sensoren, weil ein Drehzahlsensor benötigt wird. Darüber hinaus besteht auch dann, wenn ein vorhandener Drehzahlsensor genutzt wird, ein Nachteil dahin gehend, dass die Anzahl an Kommunikationsmitteln zunimmt. Somit ist, obgleich eine Technologie zur Realisierung gleichwertiger oder höherer Steuerungsleistung auch ohne Drehzahlinformation notwendig ist, die Realisierung in herkömmlicher Weise schwierig gewesen.
Andererseits führt im Falle der japanischen Patentschriften Nr. 2090676 und 2086982 das Bereitstellen mehrerer Steuerkompensatoren zu einer Zunahme der Entwicklungsbelastung. Darüber hinaus wird eine Abänderung eines Kompensators wahrscheinlich Störungen in der praktischen Anwendung verursachen, weil Probleme dahin gehend entstehen, dass die Anzahl von Sensoren erhöht wird, die Entwicklungsbelastung erhöht wird und der Kompensator selbst komplex wird.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts derartiger herkömmlicher Probleme erdacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät mit Störungsabschätzung, das gegenüber Parameteränderungen wie z.B. einer Wärmebelastungsschwankung und einer Drehzahländerung unempfindlich ist, und ein Verfahren zur Auslegung eines Steuergeräts mit Störungsabschätzung bereitzustellen.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuerungssystem mit Störungsabschätzung bereitgestellt, das umfasst: ein Steuerobjekt; Störungsabschätzungsmittel zum Abschätzen einer Störung, die zu einer Eingabe des Steuerobjekts basierend auf einem Eingangssignal, das dem Steuerobjekt einzugeben ist, und einem Detektionssignal addiert wird, das vom Steuerobjekt erfasst wird; Kompensationsmittel zum Kompensieren für das Detektionssignal und Ausgeben eines Steuersignals und Berechnungsmittel zum Subtrahieren einer Störung, die vom Störungsabschätzungsmittel abgeschätzt wird, vom Steuersignal und zum Betrachten eines Subtraktionsergebnisses als das Eingangssignal, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Modell (Nominalmodell) des Steuerobjekts, das eine Zustandsgleichung und eine Übertragungsfunktion umfasst, durch auf einem Experiment basierende Systemidentifikation erstellt ist, das Kompensationsmittel aus dem mathematischen Modell (Nominalmodell) konstruiert ist und das Störungsabschätzungsmittel aus einer erweiterten Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) erstellt ist, die ein mathematisches Modell (Erweiterungsmodell) umfasst, das eine Störung hinsichtlich des mathematischen Modells (Nominalmodells) berücksichtigt.
Ein Nominalmodell eines Systems wird unter Nutzung einer Systemidentifikations-Technologie erstellt. Anschließend wird ein Störungsabschätzungsmittel aus einer erweiterten Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) erstellt, die ein mathematisches Modell (Erweiterungsmodell) umfasst, das eine Störung hinsichtlich dieses mathematischen Modells (Nominalmodells) berücksichtigt.
Eine Störung gegenüber einem Steuerobjekt kann aufgehoben werden durch Subtrahieren einer durch das Störungsabschätzungsmittel abgeschätzten Störung von einem Steuersignal, das eine Ausgabe eines Kompensationsmittels ist. Somit kann ein Systemsteuergerät, das unempfindlich gegenüber einer Parameteränderung ist, die durch eine Änderung in physikalischen Eigenschaften verursacht ist, mit einem festen Kompensator realisiert werden, der eine einfache Struktur aufweist.
Ferner ist die vorliegende Erfindung konfiguriert, indem sie umfasst: einen Gasverdichter mit variablem Hubvolumen, der ein Hubvolumenänderungsmittel aufweist, das zum Abändern eines Hubvolumens innerhalb einer Verdichtungskammer in der Lage ist; ein Eingangssignal, das in das Hubvolumenänderungsmittel einzugeben ist; ein Detektionssignal, in dem mindestens ein Informationsstück unter einer Lufttemperatur in einem Raum, einer Lufttemperatur an einem Austritt eines Verdampfers, einem Kühlmittelstrom, einem Kühlmitteldruck auf einer Saugseite eines Gasverdichters und dergleichen detektiert wird; Störungsabschätzungsmittel zum Abschätzen einer Störung des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen, basierend auf dem Detektionssignal und dem Eingangssignal; Kompensationsmittel zum Kompensieren für das Detektionssignal, um ein Steuersignal auszugeben; und Berechnungsmittel zum Subtrahieren einer Störung, die vom Störungsabschätzungsmittel abgeschätzt wird, vom Steuersignal, um ein Subtraktionsergebnis als das Eingangssignal zu betrachten.
Eine Störung ist beispielsweise eine Veränderung eines Lüfters, der einen Verdampfer belüftet, eine Veränderung der Anzahl an Umdrehungen eines Gasverdichters mit variablem Hubvolumen, der von einem Motor angetrieben ist, oder dergleichen. Ein Kühlklimatisierungssystem-Steuerungssystem, das unempfindlich gegenüber einer Parameteränderung ist, die durch die durch eine Wärmebelastungsschwankung bedingte Änderung in Werten physikalischer Eigenschaften von Luft und Kühlmittel und die durch eine Veränderung der Anzahl an Umdrehungen bedingte Änderung in einem Kühlmittelstrom verursacht ist, kann mit festen Kompensationsmitteln realisiert werden, die eine einfache Struktur aufweisen.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Auslegung eines Steuerungssystems mit Störungsabschätzung bereitgestellt, das umfasst: ein Steuerobjekt; Störungsabschätzungsmittel zum Abschätzen einer Störung, die zu einer Eingabe des Steuerobjekts basierend auf einem Eingangssignal, das dem Steuerobjekt einzugeben ist, und einem Detektionssignal addiert wird, das vom Steuerobjekt erfasst wird; Kompensationsmittel zum Kompensieren für das Detektionssignal und Ausgeben eines Steuersignals und Berechnungsmittel zum Subtrahieren einer Störung, die vom Störungsabschätzungsmittel abgeschätzt wird, vom Steuersignal und zum Betrachten eines Subtraktionsergebnisses als das Eingangssignal, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Erstellen eines mathematischen Modells (Nominalmodells) des Steuerobjekts, das eine Zustandsgleichung und eine Übertragungsfunktion umfasst, durch Systemidentifikation; Erstellen einer erweiterten Zustandsgleichung (Erweiterungssystem), die das mathematische Modell und ein mathematisches Modell einer Störung umfasst; Auslegen des Störungsabschätzungsmittels aus der Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) und Auslegen des Kompensationsmittels aus dem mathematischen Modell (Nominalmodell).
Ferner ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet dadurch, dass sie umfasst: Ermitteln, ob die Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) beobachtbar ist oder nicht; und, wenn sie als nicht beobachtbar ermittelt wird, obligatorisches Addieren eines Fehlers von 10 % oder weniger zu einem Koeffizienten, der einer A-Matrix bzw. einer C-Matrix der Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) oder einem Term nullter Dimension eines Zählers der Übertragungsfunktion entspricht, und Erstellen eines Erweiterungssystems, das den Fehler beinhaltet, und dadurch Herstellen von Beobachtbarkeit.
Auf diese Weise können das Störungsabschätzungsmittel und das Kompensationsmittel auch dann ausgelegt werden, wenn die Zustandsgleichung (Erweiterungssystem) nicht beobachtbar ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur anhand weiteren Beispiels und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Blockschaltbild eines Erweiterungssystems ist, das ein Nominalmodell und eine Störung beinhaltet.
2 ein Blockschaltbild eines Steuerobjektmodells und eines Beobachters ist.
3 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts ist.
4 ein Flussdiagramm der Entwicklung ist.
5 ein Flussdiagramm des Verfahrens der Systemidentifikation ist.
6 ein Beispiel eines M-Sequenzsignals ist.
7 ein Beispiel für M-Sequenzdaten ist, die in einer Kühlsystemsteuerung verwendet werden.
8 eine Beziehung zwischen einer Drehzahl hinsichtlich Umgebungsbedingungen und einem Hubvolumenverhältnis an einem Abgleichpunkt ist.
9 ein Beispiel für Eingangs- und Ausgangsdaten ist.
10 ein Beispiel für trendlose Eingangs- und Ausgangsdaten ist.
11 ein Beispiel eines Bewertungsergebnisses ist.
12 eine schematische Ansicht ist, die eine Gesamtkonfiguration eines Klimatisierungssystems ist.
13 eine Schnittansicht eines Gasverdichters mit variablem Hubvolumen ist.
14 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A und in Richtung von Pfeilen A in 13 betrachtet ist.
15 ein Beispiel einer Konfiguration eines Hubvolumenveränderungs-Mechanismus ist.
16 Hubvolumensteuerungs-Befehlswerte (Betriebsverhältnisse) zeigt.
17 ein Flussdiagramm des Steuerverfahrens des Hubvolumenveränderungs-Mechanismus ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
Die vorliegende Erfindung dient zum Anwenden eines Störungsbeobachters, dessen Wirksamkeit in einem mechanischen System wie z.B. einem Roboter und einer Werkzeugmaschine bestätigt ist (siehe Kohei Ohnishi, Kiyoshi Ohishi, Kunio Miyaji: „A control method of a separate excitation DC machine using a state observer", the Institute of Electrical Engineers of Japan Thesis Magazine B104-6, S. 373–379, 1984), zur Hubvolumensteuerung eines Kühlklimatisierungssystems.
Seine Charakteristik ist so, das er unempfindlich gegenüber einer Veränderung ist trotz der Tatsache, das er ein Kompensator fester Verstärkung und außerdem ein einfacher Kompensator niedriger Dimension ist. Jedoch ist auch dann, wenn versucht wird, eine Technologie eines anderen Anwendungsgebiets auf das Kühlklimatisierungssystem anzuwenden und sie für das Gebiet umzustellen, selbst ein Nominalmodell, das zur Voraussetzung der Auslegung eines Störungsbeobachters wird, nicht einfach zu erstellen, weil das Kühlklimatisierungssystem kompliziert ist und starke Nichtlinearität aufweist. Das heißt, dass die Störungsbeobachter-Technologie, die für einen Motor verwendet worden ist, nicht ohne Änderung umgestellt werden kann.
Somit wird die Systemidentifikations-Technologie genutzt, um ein Nominalmodell eines Kühlklimatisierungssystems zu erstellen, wird ein Erweiterungssystem konfiguriert, das das Nominalmodell und eine neu angenommene Störung umfasst, und nachdem bestätigt wurde, dass Bedingungen für das Erweiterungssystem der Beobachtbarkeit genügen, die eine Konfigurationsbedingung eines Beobachters ist, wird ein neuer Störungsbeobachter konstruiert, um zu ermöglichen, dass er auf einer realen Maschine angebracht wird.
Übrigens basiert der Begriff „nominal", der „nur dem Namen nach" bedeutet, auf der Tatsache, dass, da ein reales System sich verändert, ein mathematisches Modell nicht auf dessen mathematisches Modell beschränkt ist. Hier bezeichnet es ein Modell, dass gemäß einer durchschnittlichen Bedingung gefunden wird.
Zuerst wird ein Verfahren zum Erhalten eines Nominalmodells beschrieben.
Es wird angenommen, dass ein Kühlklimatisierungssystem wie in den folgenden Ausdrücken 1 und 2 mit Mitteln wie z.B. Systemidentifikation modelliert wird.
[Ausdruck 1]

xÝpn = Apnxpn + Bpnu

[Ausdruck 2]

y = Cpnxpn

Jedoch wird angenommen, dass es sich um einen tatsächlichen Vektor oder eine tatsächliche Matrix von x_pn(n_pn × 1), u(1 × 1), y(1 × n_pn), A_pn(n_pn × n_pn), B_pn(n_pn × 1), C_pn(1 × n_pn) handelt.
Hierbei ist die Eingabe u ein Antriebs-Eingangssignal eines Aktors, um zu bewirken, dass sich das Hubvolumen eines Gasverdichters mit variablem Hubvolumen ändert, und ist in den meisten Fällen eine Spannung, es kann sich aber auch um variable Daten oder dergleichen handeln, die innerhalb eines Computersystems für die Steuerung dieselbe Rolle spielen.
Darüber hinaus ist die Ausgabe y ein detektierter Wert einer Lufttemperatur eines Teils, das zu steuern ist, und wird in den meisten Fällen in Form einer Spannung beobachtet, es kann sich aber auch um der Temperatur entsprechende variable Daten handeln, die in einem Computer zur Steuerung erfasst werden.
Wie auch immer: Das oben beschriebene Modell ist ein Modell unter einer bestimmten Bedingung und beinhaltet keine physikalische Parameteränderung oder Störung. Dies wird als ein Nominalmodell bezeichnet.
Als Nächstes wird ein Verfahren der Systemidentifikation beschrieben.
Die Systemidentifikation an sich ist eine herkömmliche Modellierungstheorie und Technologie (siehe beispielsweise Shuichi Adachi: System identification for control by MATLAB, Tokyo Denki University Press, 1996). Bekannt sind eine Prediction-Error-Methode, eine Maximum-Likelihood-Schätzmethode, eine Methode der kleinsten Quadrate, eine Teilraumidentifikationsmethode (Subspace Identification Method) und dergleichen, und es wird angenommen, das irgendeine Methode verwendet werden kann, die Darstellung aber schließlich in Form einer Zustandsgleichung erfolgt.
Da darüber hinaus ein identifiziertes Modell ein Modell ist, das auch durch ein Experiment unter Verwendung von Eingabe und Ausgabe gefunden worden sein sollte, ist es steuerbar und beobachtbar (siehe beispielsweise Kosato, Mita: Guide to system control theory, Jikkyo Shuppan Co., Ltd., 1979). Umgekehrt erfolgt, wenn es in einem realen System einen nicht steuerbaren oder nicht beobachtbaren Teil gibt, die Modellierung auch dann unter Vernachlässigung dieses Teils.
Im Falle eines Systems mit einem Ausgang ist eine notwendige und hinreichende Bedingung der Steuerbarkeit die, dass der Rang einer steuerbaren Matrix U_Cpn(n_pn × n_pn) des folgenden Ausdrucks 3 n_pn ist.
[Ausdruck 3]
Dann ist Rang (U_Cpn) = n_pn, das heißt,
[Ausdruck 4]

det(UCpn) ≠ 0

Im Falle eines Systems mit einem Ausgang ist eine notwendige und hinreichende Bedingung der Beobachtbarkeit die, dass der Rang einer beobachtbaren Matrix U_Opn(n_pn × n_pn) des folgenden Ausdrucks 5 n_pn ist.
[Ausdruck 5]
Dann ist Rang (U_Opn) = n_pn, das heißt,
[Ausdruck 6]

det(UOpn) ≠ 0

Es wird angenommen, dass der obige Ausdruck bewiesen ist.
Als Nächstes wird die Erstellung eines Modells und Bestätigung von Beobachtbarkeit unter Berücksichtigung einer Störung beschrieben.
Eine Korrektur, die eine Störung berücksichtigt, wird dem oben beschriebenen Nominalmodell hinzugefügt.
Eine Parameteränderung und eine unbekannte externe Eingabe werden kollektiv als eine Störung d an einem Eingangsende angesehen, um einen neuen Zustandsbetrag x_cl = d zu definieren und Erweiterungssysteme einer Zustandsgleichung, Ausdrücke 7 und 8, zu erstellen.
[Ausdruck 7]

xÝ = Ax + Bu

[Ausdruck 8]

y = Cx

Hier wird Ausdruck 9 angenommen.
[Ausdruck 9]

xÝd = 0

Hierbei ist das jeweilige Element
[Ausdruck 10]
Eine Dimension des Systems ist n = n_pn + 1 mit A((n_pn + 1) × (n_pn + 1), B((n_pn + 1) × 1), C(1 × (n_pn + 1).
Ein Blockschaltbild eines Erweiterungssystems, das ein Nominalmodell und eine Störung beinhaltet, ist in 1 gezeigt. Es ist bekannt, dass ein Beobachter konstruiert werden kann, wenn die Ausdrücke 7 und 8 beobachtbar sind.
Eine notwendige und hinreichende Bedingung der Beobachtbarkeit ist die, dass im Falle eines Systems mit einem Ausgang ein Rang einer beobachtbaren Matrix u_o(n × n) des folgenden Ausdrucks 11 n ist.
[Ausdruck 11]

UO = [C, CA, CA2, ..., CAn–1]T

Das heißt, dass Ausdruck 12 bewiesen sein muss.
[Ausdruck 12]

det(UO) ≠ 0

Im Falle dieses Systems wird eine beobachtbare Matrix als Ausdruck 14 aus Ausdruck 13 gefunden.
[Ausdruck 13]
[Ausdruck 14]
Wenn hier Ausdruck 15, bei dem es sich um eine Formel handelt (siehe Kosato, Mita: Guide to system control theory, Jikkyo Shuppan Co., Ltd., 1979), benutzt wird, kann die Determinante von Ausdruck 12 als Ausdruck 16 aus Ausdruck 4 dargestellt werden.
[Ausdruck 15]
[Ausdruck 16]
Wenn diese Werte nicht null sind, sind die Ausdrücke 15 und 16 beobachtbar, und somit kann ein Beobachter konstruiert werden.
Als Nächstes wird ein Pol eines Erweiterungssystems und Steuerbarkeit beschrieben.
Ein Pol, der durch Erstellen eines Erweiterungssystems erhöht wird, wird bestätigt. Eine Formel für eine Determinante (siehe Kosato, Mita: Guide to system control theory, Jikkyo Shuppan Co., Ltd., 1979) [Ausdruck 17]
wird verwendet, da der Pol des Ausdruckssystems Ausdruck 18 erfüllt, [Ausdruck 18]
sieht man aus Ausdruck 7, dass er aus einem Pol und dem Ursprung eines ursprünglichen Nominalmodells besteht.
Im Falle eines Systems mit einem Eingang und einem Ausgang fallen eine ungeänderte Nullstelle in der modernen Steuerungstheorie und eine Nullstelle (= Übertragungs-Nullstelle) in der klassischen Steuerungstheorie zusammen, und Unsteuerbarkeit und Unbeobachtbarkeit treten bei einem Pol und einer Nullstelle auf, die zusammenfallen (siehe Kosato, Mita: Guide to system control theory, Jikkyo Shuppan Co., Ltd., 1979).
Übrigens ist ohne Überprüfung einer steuerbaren Matrix zu sehen, dass dieses Erweiterungssystem nicht steuerbar ist. Dies ist so, weil eine Störung absichtlich trotz der Tatsache als eine von Zustandsbeträgen behandelt wird, dass sie physikalisch eine von Eingaben ist und ihr Ursprungspol durch Steuereingaben nicht geändert werden kann, wie aus dem Blockschaltbild im oberen Teil von 1 zu ersehen ist.
Es ist bestätigt, dass eine notwendige und hinreichende Bedingung der Steuerbarkeit die ist, dass im Falle eines Systems mit einem Ausgang ein Rang einer steuerbaren Matrix Uc(n × n) von Ausdruck 19 n ist.
[Ausdruck 19]

UC = [B, AB, A2B, ..., An–1B

Das heißt, dass Ausdruck 20 bewiesen sein muss.
[Ausdruck 20]

det(UC) ≠ 0

Wenn Ausdruck 20 erweitert wird, findet man unter Nutzung von Ausdruck 17 Ausdruck 21.
[Ausdruck 21]
Daher ist Ausdruck 20 nicht steuerbar. Da in Ausdruck 18 der Pol des Erweiterungssystems aus einem Pol und dem Ursprung eines Nominalsystems besteht und außerdem das Nominalsystem steuerbar ist, ist nur der Ursprung 0 ein Pol, der Unsteuerbarkeit verursacht, also ein nicht steuerbarer Pol.
In Ergänzung zu Obigem dürfen, da das Erweiterungssystem als Hilfsmittel zur Auslegung eines Beobachters verwendet wird und nicht zur Auslegung eines Kompensators verwendet wird, diese Erweiterungssysteme, Ausdrücke 7 und 8, nicht steuerbar sein.
Als Nächstes werden die Bedingungen der Beobachtbarkeit beschrieben.
Da es einen Fall gibt, in dem ein nicht steuerbarer Pol gleichzeitig zu einem nicht beobachtbaren Pol wird, ist eine Bewertung der Beobachtbarkeit erforderlich.
(Fall 1)
Es wird angenommen, dass es eine positive ganze Zahl q gibt und
[Ausdruck 22]

CpnBpn = CpnApnBpn = ... = CpnAn–2pn Bpn = 0, CpnAn–1pn Bpn ≠ 0, q ≤ nunl.

bewiesen ist. Es ist bekannt, dass in einem System mit einem Eingang und einem Ausgang r = n_pn – q die Anzahl der Nullstellen darstellt (Furuta, Kawaji, Mita, Hara: Mechanical system control, Ohmsha Ltd., 1984).
Ist zufällig in einem Nominalmodus r = n_pn – q = 0, kann, da es eine Nullstelle im Nominalmodell selbst gibt und die Y-Matrix zur 0-Matrix wird, die folgende Formel, Ausdruck 23, für ein Erweiterungssystem verwendet werden (siehe Kosato, Mita: Guide to system control theory, Jikkyo Shuppan Co., Ltd., 1979), [Ausdruck 23]
Nach den Ausdrücken 6, 22 und 23 werden [Ausdruck 24]
und das Erweiterungssystem, Ausdrücke 7 und 8, beobachtbar.
(Fall 2)
Ist r = N_pn – q > 0, das heißt, gibt es eine oder mehrere Nullstellen in einem Nominalmodell selbst, ist es notwendig zu bestätigen, dass ein Ursprungspol nicht in einen nicht beobachtbaren Pol umgewandelt wird und es keinen anderen Weg gibt, als Ausdruck 16 direkt zu überprüfen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Auslegen eines Störungsbeobachters beschrieben.
Ein Beobachter wird mithilfe der Erweiterungssysteme, Ausdrücke 7 und 8, ausgelegt.
(Auslegung eines Störungsbeobachters identischer Dimension)
[Ausdruck 25]

Ax ^ + Bu – K(Cx ^ – y) = A – KCx ^ + Bu + Ky
und K derart gewählt ist, dass die Realteile aller Eigenwerte der A-KC-Matrix nach Ausdruck 25 negativ werden. Ein Blockschaltbild eines Steuerobjektmodells und eines Beobachters ist in 2 gezeigt. In 2 ist eine Eingabe u beispielsweise ein Hubvolumensteuerungs-Befehlswert und eine Ausgabe y ist eine detektierte Temperatur des Austritts des Verdampfers 51.

(Auslegung eines Beobachters minimaler Dimension)
Zum Auslegen des Beobachters kann eine Auslegungsmethode namens „nicht singuläre Gopinath-Form" verwendet werden.
(Beobachter eines digitalen Formats)
Das Erweiterungssystem, Ausdrücke 7 und 8, kann mit einem Halt nullter Dimension als Voraussetzung diskretisiert und als Beobachter identischer Dimension digitalen Formats oder als Beobachter minimaler Dimension ausgelegt werden.
Als Nächstes wird die Nutzung in einem Steuergerät beschrieben.
Ein Blockschaltbild eines Steuergeräts ist in 3 gezeigt. Eine Störung 103 wird auf ein Steuerobjekt 101 angewendet. Ein Eingangssignal 105 (z.B. ein Hubvolumensteuerungs-Befehlswert) und ein Ausgangssignal 107 (z.B. eine detektierte Temperatur am Austritts des Verdampfers 51) werden in einen Beobachter 109 eingegeben, und eine Störung wird abgeschätzt.
Eine Abweichung zwischen dem Ausgangssignal 107 und einem Vorgabewert wird von einem Subtrahierer 113 berechnet. Diese Abweichung unterliegt Kompensationen wie z.B. einer Zustands-Rückkopplung, einem Servosystem eines 1-Typs und einer PID-Steuerung durch einen Kompensator 115 und wird als Steuersignal ausgegeben. Dieses Steuersignal wird von einem vom Beobachter 109 stammenden Störungsabschätzungswert durch einen Subtrahierer 117 subtrahiert.
Daher wird neben Abschätzungswerten des Beobachters der Störungsabschätzungswert zurückgeführt, um eine tatsächliche Störung aufzuheben. Darüber hinaus werden Kompensationen wie z.B. eine Zustands-Rückkopplung, ein Servosystem eines 1-Typs und eine PID-Steuerung mithilfe eines weiteren Zustandsabschätzungswerts vorgenommen.
Als Nächstes werden Maßnahmen zur nicht beobachtbaren Zeit beschrieben.
Zuerst ist der Fluss, wenn die obigen Beschreibungen als Entwicklungsprozedur angeordnet sind, wie in 4 gezeigt. In einem Entwicklungsfluss nach 4 wird ein Nominalmodell eines Kühlklimatisierungssystems unter Nutzung einer Systemidentifikations-Technologie in Schritt 31 erstellt. In Schritt 33 wird ein Erweiterungssystem aus dem Nominalmodell und einer Störung konfiguriert, die neu angenommen wird.
Als Nächstes wird in Schritt 35 ermittelt, ob das Erweiterungssystem die Beobachtbarkeit erfüllt oder nicht, die eine Konfigurationsbedingung des Beobachters ist. Erfüllt es die Beobachtbarkeit, wird in Schritt 37 ein neuer Störungsbeobachter ausgelegt. Dieser Störungsbeobachter und ein Kompensator werden in Schritt 39 kombiniert und in Schritt 41 auf einer realen Maschine angebracht.
Wenn in Schritt 35 das Erweiterungssystem die Beobachtbarkeit nicht erfüllt, wird Unbeobachtbarkeit vermieden durch absichtliches Hinzufügen einer Abweichung zu einem Identifikationsmodell. Als eine Methode wird ein konstanter Term eines kleinen Werts addiert, um von einer Nullstelle abzuweichen.
Auf diese Weise kann ein Kühlklimatisierungssystem-Steuerungssystem, das unempfindlich gegenüber einer Parameteränderung ist, die durch eine durch eine Wärmebelastungsschwankung bedingte Änderung in einem Wert einer physikalischer Eigenschaft von Luft und Kühlmittel oder eine durch eine Veränderung der Drehzahl bedingte Änderung in einem Kühlmittelstrom verursacht ist, mit einem festen Kompensator realisiert werden, der eine einfache Struktur aufweist.
Ferner wird als Referenz ein spezielles Verfahren der Systemidentifikation beschrieben.
Systemidentifikation bedeutet das Erstellen eines „mathematischen Modells", das nachweisen kann, dass ein System „identisch" mit einem Objekt zu einem bestimmten „Zweck" von einem Messwert von Eingangs- und Ausgangsdaten eines dynamischen Systems ist, um ein Objekt zu sein. Systemidentifikation, wie die in der vorliegenden Erfindung erfolgen soll, ist „Systemidentifikation zum Zweck der Steuerung", und mehrere Methoden sind bewiesen worden.
Ein Verfahren zur Systemidentifikation folgt einem Fluss nach 5. In Schritt 51 werden M-Sequenzdaten erstellt. Als Nächstes erfolgt in Schritt 53 die Implementierung in einer Steuerung und erfolgt in Schritt 55 die Messung, und die Daten werden gespeichert. In Schritt 57 wird ein Identifikationsprogramm erstellt und in Schritt 59 wird die Identifikation ausgeführt. Insbesondere werden A_pn, B_pn und C_pn ermittelt.
Anschließend werden in Schritt 61 die ermittelten A_pn, B_pn und C_pn bewertet. Missfällt ein Bewertungsergebnis, wird das Identifikationsprogramm revidiert, und der Identifikationsvorgang wird erneut ausgeführt, um die Bewertung noch einmal vorzunehmen. Darüber hinaus wird es erforderlich, Identifikation hinsichtlich eines Steuerobjekts bei sich signifikant ändernden Umgebungsbedingungen wiederholt durchzuführen, indem eine Amplitude, ein Zyklus und eine Länge der M-Sequenzdaten auf verschiedene Weisen geändert werden. Als Nächstes wird die Erstellung der M-Sequenzdaten beschrieben.
Zur Systemidentifikation werden pseudozufällige Binärsignale (Pseudo Random Binary Signal, PRBS) in ein Steuerobjekt eingegeben, und ein Ausgang wird beobachtet. Unter den einzugebenden Signalen ist das am häufigsten benutzte Signal ein M-Sequenzsignal (lineare Schieberegistersequenz maximaler Länge). Ein Beispiel ist in 6 gezeigt.
Als Nächstes wird eine Spezifikation eines M-Sequenzsignals in dem Fall betrachtet, in dem es tatsächlich zur Kühlsystemsteuerung verwendet wird. Ein Beispiel für die M-Sequenzdaten, die zur Kühlsystemsteuerung verwendet werden, ist in 7 gezeigt. 7 zeigt Datenstrings, in denen 0 bis 10 Befehlsspannungen sind, die einem Antriebsstrom von null bis zum Maximalstrom des Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 entsprechen, und ein M-Sequenzsignal um eine Amplitude 2 aufwärts und abwärts abgelenkt ist mit einer Wärmebelastung als einer mittleren Belastung und mit einem durchschnittlichen Befehlswert von 7,85 zu dem Zeitpunkt, wenn eine Drehzahl des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 bei 800/min als einem Durchschnittswert liegt.
Als der Durchschnittswert wird ein Abgleichpunkt von Eingaben zu dem Zeitpunkt verwendet, wenn eine Vorgabetemperatur mit einer Lufttemperatur unter einer Bedingung zusammenfällt, in der eine Wärmebelastung und eine Drehzahl des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 geregelt sind. Da die Amplitude von nicht linearer Bewertung abhängt, werden Erhöhen und Vermindern der Amplitude durch Probieren versucht. Jedoch sind Amplituden kleiner null oder größer zehn unzulässig, weil diese Sättigung verursachen, der Durchschnittswert wird so verändert, dass Sättigung vermieden wird.
8 zeigt eine Beziehung zwischen einem Hubvolumenverhältnis (Duty 2) und einer Drehzahl an einem Abgleichpunkt bei fünf Arten von Umgebungsbedingungen.
In einem Temperatursteuerungssystem kann dieser Wert als Führungswert entsprechend einer Drehzahl verwendet werden.
Übrigens entsprechen die in der oben beschriebenen M-Sequenz verwendeten 0 bis 10 der 0 bis 1. Da somit beispielsweise ein Wert zum Zeitpunkt des Betriebs mit einer Drehzahl von 800/min unter den Umgebungsbedingungen nach (1) näherungsweise gleich 0,7 ist, ist es ausreichend, 7 zu verwenden, die zehnmal so groß wie der Wert als Durchschnittswert ist. Daneben kann, falls bis auf weiteres Temperatursteuerung erreicht ist, ein Abgleichpunkt zum Zeitpunkt der Steuerung verwendet werden.
Als Nächstes wird die Implementierung in eine Steuerung und die Ausführung beschrieben.
Die Steuerung gibt ein M-Sequenzsignal als Spannung aus. Anschließend wird dieses M-Sequenzsignal als eine Steuereingabe an den Hubvolumenveränderungs-Mechanismus 30 des Gasverdichters mit variablem Hubvolumen 10 gegeben, der ein Steuerobjekt ist. Eine resultierende Lufttemperatur an einem Austritt eines Verdampfers wird in Form einer Spannung detektiert und in der Steuerung erfasst.
Ergebnisse von Eingaben und Ausgaben in einem Identifikationsexperiment unter Verwendung einer Steuerungsbench sind in 9 gezeigt. Andererseits wird ein Durchschnittswert von Ein- und Ausgaben eliminiert, wie in 10 gezeigt. Das heißt, dass ein Durchschnitt gleich null ist. Die Systemidentifikations-Berechnung erfolgt basierend auf diesem Ergebnis, und man erhält die A-, B- und C-Matrizen einer Zustandsgleichung.
Als Nächstes kann, wie in 11 als ein Bewertungsergebnis gezeigt, die Gültigkeit eines erhaltenen mathematischen Modells durch Vergleichen einer tatsächlichen Ausgabe und einer Ausgabe zu dem Zeitpunkt bestätigt werden, wenn eine identische M-Sequenzsignal-Eingabe an ein identisches Modell gegeben wird.
Referenzdokumente sind folgende:

1) L. Ljung: System Identification Tool box User's Guide, Math Works (Übersetzung unter Überwachung von Shuichi Adachi)
2) Shuichi Adachi: System identification for control by MATLAB, Tokyo Denki University Press, 1996
3) Kiyoshi Wada: Kommentar "What is the partial space identification method?", Keisoku to Seigyo 36-8, S. 569–674, 1997

Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Systemsteuergerät, das unempfindlich gegenüber einer Parameteränderung ist, die durch eine Änderung eines Werts einer physikalischen Eigenschaft oder dergleichen verursacht ist, mit einem festen Kompensator realisiert werden, der eine einfache Struktur aufweist.

Claims

Steuergerät mit Störungsabschätzung, das umfasst: ein Steuerobjekt (101); ein Störungsabschätzungsmittel (109) zum Abschätzen einer Störung, die zu einer Eingabe des Steuerobjekts basierend auf einem Eingangssignal, das dem Steuerobjekt einzugeben ist, und einem Detektionssignal (107) addiert wird, das vom Steuerobjekt erfasst wird; ein Kompensationsmittel (115) zum Kompensieren einer Differenz zwischen dem Detektionssignal (107) und einem Zielwertsignal (111) und Ausgeben eines Steuersignals und ein Berechnungsmittel (117) zum Subtrahieren einer Störung, die vom Störungsabschätzungsmittel abgeschätzt wird, vom Steuersignal und zum Betrachten eines Subtraktionsergebnisses als das Eingangssignal; wobei das Steuergerät derart konfiguriert ist, dass ein Nominalmodell des Steuerobjekts, das eine Zustandsgleichung oder eine Übertragungsfunktion umfasst, von einem experimentbasierten Systemidentifikationsprozess erstellt ist und das Kompensationsmittel auf der Grundlage des Nominalmodells ausgelegt ist; und das Störungsabschätzungsmittel aus einer erweiterten Zustandsgleichung erstellt ist, die einem Erweiterungssystem entspricht, das ein mathematisches Erweiterungsmodell umfasst, das eine Störung bezüglich des Nominalmodells berücksichtigt.
Steuergerät mit Störungsabschätzung nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ein Gasverdichter-Steuergerät ist: das Steuerobjekt ein Gasverdichter mit variablem Hubvolumen (10) ist, der ein Hubvolumenänderungsmittel (29) aufweist, das zum Ändern eines Hubvolumens innerhalb einer Verdichtungskammer (17) des Gasverdichters in der Lage ist; das Detektionssignal sich auf die Detektion mindestens eines Informationsstückes unter einer Lufttemperatur in einem Raum, einer Lufttemperatur an einem Austritt eines Verdampfers, einem Kühlmittelstrom und einem Kühlmitteldruck auf einer Saugseite des Gasverdichters bezieht und das Zielwertsignal ein Zielwertsignal ist, das sich auf das mindestens eine Informationsstück bezieht.
Verfahren zur Auslegung eines Steuergeräts mit Störungsabschätzung, wobei das Gerät umfasst: ein Steuerobjekt (101): ein Störungsabschätzungsmittel (109) zum Abschätzen einer Störung, die zu einer Eingabe des Steuerobjekts basierend auf einem Eingangssignal, das dem Steuerobjekt einzugeben ist, und einem Detektionssignal (107) addiert wird, das vom Steuerobjekt erfasst wird; ein Kompensationsmittel (115) zum Kompensieren einer Differenz zwischen dem Detektionssignal (107) und einem Zielwertsignal (111) und Ausgeben eines Steuersignals und ein Berechnungsmittel (117) zum Subtrahieren einer Störung, die vom Störungsabschätzungsmittel abgeschätzt wird, vom Steuersignal und zum Betrachten eines Subtraktionsergebnisses als das Eingangssignal; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erstellen eines Nominalmodells des Steuerobjekts, das eine Zustandsgleichung oder eine Übertragungsfunktion umfasst, durch einen experimentbasierten Systemidentifikationsprozess; Erstellen einer erweiterten Zustandsgleichung, die einem Erweiterungssystem entspricht, das das Nominalmodell und ein mathematisches Modell einer Störung umfasst; Auslegen des Störungsabschätzungsmittels aus der erweiterten Zustandsgleichung und Auslegen des Kompensationsmittels auf der Grundlage des Nominalmodells.
Verfahren zur Auslegung eines Steuergeräts mit Störungsabschätzung nach Anspruch 3, das die weiteren Schritte umfasst: Ermitteln, ob die erweiterte Zustandsgleichung beobachtbar ist oder nicht; und, wenn sie als nicht beobachtbar ermittelt wird, Addieren eines Fehlers von 10 % oder weniger zu einem Koeffizienten, der einer A-Matrix bzw. einer C-Matrix der erweiterten Zustandsgleichung oder einem Term nullter Dimension eines Zählers der Übertragungsfunktion entspricht, und Erstellen eines neuen Erweite rungssystems, das den Fehler beinhaltet, und dadurch Herstellen von Beobachtbarkeit.