DE69101411T2

DE69101411T2 - Geschwindigkeitsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69101411T2
Application number: DE69101411T
Authority: DE
Inventors: Akira Ishida; Osamu Ito; Kazushige Narazaki; Masahiro Takada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2011-07-19
Also published as: EP0467353A1; DE69101411D1; EP0467353B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verwendung in Fahrzeugen, die es ermöglichen, daß das Fahrzeug mit gleichbleibender Geschwindigkeit fährt.

Beschreibung der verwandten Technik

Bei einem konventionellen Fahrtregler für gleichbleibende Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges wird die Istgeschwindigkeit eines Fahrzeuges von einem Sensor festgestellt und eine Sollgeschwindigkeit vom Fahrer eingestellt. Ein von einer Vorrichtung zu regelndes Objekt umfaßt ein System von ein- Ausgangssignal-für-ein-Eingangssignal, dargestellt durch V(s)/U(s) = b/(s+a) (s ist ein Laplace-Operator, V(s) ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, U(s) ist eine Instruktionsspannung des Betätigungsgliedes, a ist ein unbekanntes charakteristisches Merkmal und b eine unbekannte Eingangsverteilungscharakteristik) sowie verschiedene, auf einer PID-Regelung basierende Rückkopplungssysteme. Bisher wurde die dynamische Charakteristik durch die Drehzahl, die Veränderung der Last, d.h. die Änderung der Neigung der Straße, die Änderung des Luftwiderstandes und des Gewichtes des Fahrzeuges verändert. Die resultierende Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit ist nicht immer konstant.
Um eine konstante Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit trotz Änderung der dynamischen Charakteristika des Fahrzeuges zu erreichen, muß eine Mehrzahl von Steuerverstärkungen zur Berechnung der Betätigungsgröße angepaßt werden, die an das Betätigungsglied ausgegeben wird, um eine Drosselklappe entsprechend der Änderung der Drehzahl und der Fahrlast einzustellen. Eine solche Anpassung erfordert einen großen Arbeitsaufwand. In der japanischen Offenlegungsschrift 1-153344, die DE-A-3 841 386 entspricht, wird die an die Drosselklappe auszugebende Betätigungsgröße durch eine (P+1 - P+D)-Steuerung und eine Fahrlast durch die Differenz zwischen einem zu dem Zeitpunkt vorhandenen Öffnungsbetrag der Drosselklappe und dem für eine konstante Fahrgeschwindigkeit auf ebener Straße erforderlichen Öffnungsbetrag errechnet, und die proportionale Konstante eines Vorwärtsregelungssystems (P + 1) und ihre Integrationskonstante werden groß eingestellt, während die proportionale Konstante eines Gegenkopplung-Regelsystems (P + D) und ihre Differentialkonstante entsprechend der Zunahme der Fahrlast klein eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit trotz des Unterschiedes in der Fahrlast auf einen konstanten Wert eingestellt, was folglich eine günstige Fahrtregelung zur gleichbleibenden Fahrgeschwindigkeit ergibt.
Eine ähnliche Vorrichtung ist in US-A-4 939 657 beschrieben worden.
Bei der auf Rückkopplungsregelung durch (P+1 - P+D)-Regelung basierenden konventionellen Vorrichtung ist der für das zu steuernde Objekt erforderliche Arbeitsvorgang jedoch der PTP-Vorgang (Punkt-zu-Punkt- Vorgang), um den Sollpunkt (Fahrzeuggeschwindigkeit) von einem feststehenden Punkt zu einem feststehenden Punkt zu bewegen. Das heißt, ein von der konventionellen Vorrichtung sichergestellter Betriebsvorgang ist lediglich die Bewegung von einer Geschwindigkeit zu einem bestimmten Fahrtzeitpunkt auf eine eingestellte Sollgeschwindigkeit; die konventionelle Vorrichtung ist nicht geeignet für einen Betrieb, der entlang einem fortlaufenden Pfad CP führt, bei dem der Sollpunkt sich fortlaufend bewegt. Der Betrieb der konventionellen Vorrichtung ermöglicht es also nicht, daß ein Sollgeschwindigkeitspfad eine Istgeschwindigkeit an eine Sollgeschwindigkeit annähert; es ist darum für eine konventionelle PID-Regelung sehr schwierig, eine konstante Annäherung zu erreichen, also die Istgeschwindigkeit mit konstanter Rate anzunähern, die Istgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit entlang dem gleichen Sollpfad anzunähern. Weiterhin kann bei der Geschwindigkeitsregelung von Fahrzeugen unterschiedlicher Art aufgrund der unterschiedlichen Motorleistung nicht einem einzigen Pfad gefolgt werden. Mit einer konventionellen Vorrichtung ist es also nicht möglich, mit der gleichen Software einen geeigneten Pfad zu erstellen.
Außerdem ergeben sich bei dem bekannten Aufbau die folgenden Probleme. Bei einem Fahrzeug ändert sich die Eingangsverteilungcharakteristik b des zu regelnden Objektes wegen der Schwankungen der Fahrlast zwei bis drei Mal. Ein Regeleingang, der stabil arbeitet, und eine Istgeschwindigkeit, die dem Sollpfad eng folgt, schaltet jede PID-Konstante in geeigneter Weise, d.h. der Regelverstärkung. Mit der Software für eine Regelverstärkung, die für nur eine Art Fahrzeuge entwickelt wurde, ist es nicht möglich, daß ein Regelausgangssignal dem Sollpfad anderer Fahrzeugarten folgt. Es ist schwierig, mit einer konventionellen PID- Regelung die Regelverstärkung für andere Fahrzeugarten zu variieren und ein robustes Regelsystem aufzubauen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrtregler zur Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit zur Verwendung in Fahrzeugen vorzuschlagen, der die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges an die Sollgeschwindigkeit bei konstanter Annäherungswirksamkeit entlang einem gegebenen Pfad annähert trotz der Fluktuationen der dynamischen Fahrzeugmerkmale wie beispielsweise Änderung des eingeschalteten Ganges oder der Fahrlast. Um die gestellte Aufgabe zu lösen, führt die vorliegende Erfindung das Konzept ein, daß eine Änderung während einer kurzen Zeit konstant ist. Es wird also eine Zeitverzögerungsregelung verwendet, die eine Art von adaptiver Regelung zur Schätzung einer unbekannten Größe ist; eine Mehrzahl von Sollpfaden mit bestimmten Wellenformen zur Annäherung der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges an die Sollgeschwindigkeit wird vorgegeben, und ein Fehlervektor wird auf der Basis der Pfade definiert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrtregler zur Einhaltung einer gleichbleibenden Geschwindigkeit für Fahrzeuge vorzuschlagen, bei dem eine gleichbleibende Reisegeschwindigkeit entsprechend dem Wunsch des Fahrers möglich ist, indem eine Mehrzahl von Sollpfaden vorgesehen ist.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrtregler zur Einhaltung einer gleichbleibenden Geschwindigkeit für Fahrzeuge vorzuschlagen, bei dem die Einstellzeit für einen Sollpfad, entlang dem die Istgeschwindigkeit der Sollgeschwindigkeit, abhängig von dem Grad der Abweichung der tatsächlichen Geschwindigkeit bei der Wiederaufnahme des Betriebes von der Sollgeschwindigkeit, angenähert wird.
Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrtregler zur Einhaltung einer gleichbleibenden Geschwindigkeit für Fahrzeuge vorzuschlagen, bei dem ein für ein Fahrzeug geeigneter Sollpfad immer erreicht werden kann, weil eine Regel zur Korrektur des Sollpfades entsprechend der begrenzten Möglichkeiten eines jeden Fahrzeuges aufgestellt wird, und zwar je nach der Abweichung von Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges von seinem Sollpfad oder dem differenzierten Wert der Abweichung und der Durchschnittsgeschwindigkeit des Betriebszustandes eines Betätigungsgliedes und seiner Stellung.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Fahrtregler zur Einhaltung einer gleichbleibenden Geschwindigkeit für Fahrzeuge vorzuschlagen, bei dem das Ausgangssignal eines Objektes eines Ein-Ausgang-für-Ein-Eingang-Systems dem Sollpfad in günstiger Weise folgt, indem die Obergrenze des Anfangswertes best0 einer Regeleingangscharakteristik best, d.h. der Anfangswert best0 zum Zeitpunkt der Ersteinstellung oder einer Betriebswiederaufnahme, auf den neuesten Stand gebracht wird, um den Schwankungsbereich der Regeleingangscharakteristik best auf einen kleinen Bereich zu begrenzen. D.h. die tatsächliche Eingangsverteilungscharakteristik b des Objektes ist unbekannt. Es ergibt sich also ein Fall, wo die Regeleingangscharakteristik best, die die Regelverstärkung in einem Regler darstellt, ungeeignet ist. Basierend auf der qualitativen Beziehung zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal wird darum eine Regel zur Änderung der Regeleingangscharakteristik best erstellt, wie sie für die Durchführung einer Regelung entsprechend der Abweichung oder dem entsprechenden abgeleiteten Wert und der Durchschnittsgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes und seiner Stellung erforderlich ist.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben wird eine Vorrichtung gemäß dem Inhalt von Anspruch 1 vorgeschlagen, die es einem Fahrzeug ermöglicht, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zu fahren.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Entsprechend dem angesprochenen Aufbau wird eine Mehrzahl von normalisierten Pfaden, beispielsweise ein schneller, ein mittlerer und ein langsamer Pfad, mit erwünschtem Reaktionsverhalten zum Wiederaufnahmezeitpunkt eingestellt, so daß ein Fahrer ein gewünschtes Reaktionsverhalten, also den Sollpfad, auswählen kann. Die Arbeitsgröße, die zur Anpassung des Öffnungsgrades einer Drosselklappe erforderlich ist, wird durch eine Pfadfolge-Zeitverzögerungsregelung errechnet, bei der die Differenz zwischen der Sollpfadgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit ein Fehlervektor ist. Auf die Weise kann ein Betätigungsglied so gesteuert werden, daß die Konvergenz der Istgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit immer mit dem Pfad eines gewünschten Reaktionsverhaltens zusammenfällt, ohne von einem Wechsel der Position des Fahrgeschwindigkeitsgetriebes und der Fluktuation der Fahrlast beeinträchtigt zu werden. Ein Fahrzeug kann dann so geregelt werden, daß es mit konstanter Geschwindigkeit fährt, wobei sich die Istgeschwindigkeit sicher der Sollgeschwindigkeit annähert. Außerdem wird eine Mehrzahl von normalisierten Sollpfaden mit unterschiedlichen Annäherungszeiten eingestellt. Ein erwünschter Sollpfad wird aus der Mehrzahl normalisierter Sollpfade entsprechend der Abweichung des Sollpfades von der Istgeschwindigkeit ausgewählt. Es kann ein sanftes Reaktionsverhalten unabhängig von unterschiedlichen Abweichungen erzielt werden. Es wird eine anfängliche Regeleingangscharakteristik best0 auf den Maximalwert bMAX der Eingangsverteilungscharakteristik b bei allen Fahrzeugarten eingestellt, die mit der Vorrichtung ausgerüstet sind; Sollpfadanpassungsmittel gleichen eine vorhandene Sollpfadgeschwindigkeit an eine neue an; sie machen dazu Gebrauch von der Abweichung zwischen der Sollpfadgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit oder zumindest von einem abgeleiteten Wert der Abweichung und der Durchschnittsgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes und seiner Stellung. Ein sanftes Reaktionsverhalten kann dann erreicht werden, weil jedes Fahrzeug für einen Wiederaufnahmebetrieb während der Fahrt die angepaßte Sollpfadgeschwindigkeit einsetzt. Weicht die Regeleingangscharakteristik best stark von der Eingangsverteilungscharakteristik b ab, mit der die Vorrichtung ausgerüstet ist, ab, gleichen die den Regeleingangskoeffizienten bestimmenden Mittel die Regeleingangscharakteristik best aus; sie verwenden dazu die Abweichung oder mindestens einen vom Abweichungswert abgeleiteten Wert, die Durchschnittsgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes und seine Stellung. Der Steuergrößenrechner berechnet einen Regeleingang auf der Basis einer festgestellten Regeleingangscharakteristik, und die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit kann mit konstantem Wert gleichmäßig und auf günstige Weise erfolgen, ohne durch den Wechsel der dynamischen Merkmale beeinflußt zu werden, wie sie z.B. durch die Änderung der Fahrlast darstellen. Indem die Art der Veränderung der auf den neuesten Stand gebrachten Regeleingangscharakteristik beachtet wird, bringen die Anpassungsmittel für den Koeffizientenbereich die anfängliche Regeleingangscharakteristik best0, die den Maximalwert der Regeleingangscharakteristik darstellt, und die minimale Regeleingangscharakteristik best1 auf den neuesten Stand, um den erlaubten Schwankungsbereich der Regeleingangscharakteristik auf den neuesten Stand zu bringen. Die anfängliche Regeleingangscharakteristik best0 einer Ersteinstellung oder einer Betriebswiederaufnahme nähert sich also der Eingangsverteilungscharakteristik b eines Fahrzeuges gemäß den Fahrbedingungen an, unabhängig von der Art des Fahrzeuges. Der Anfangsregeleingangsrechner findet die anfängliche Regeleingangsgröße U(0) auf der Basis von best0. Eine Verringerung der Geschwindigkeit kann so weitgehend verhindert werden. Die Istgeschwindigkeit folgt der Sollgeschwindigkeit sicher und auf günstige Weise. Eine Rückkehrbeschleunigung α, die bei einem Wiederaufnahmevorgang den für die Annäherung erforderlichen Sollpfad darstellt, kann so verändert werden, daß der von der Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) abgeleitete Wert stark reduziert wird, und die Anpassungsmittel für die Annäherungsbeschleunigung ermöglichen es, daß die Sollpfadgeschwindigkeit sich sanft an die Sollgeschwindigkeit annähert. Ein Überschwingen oder Unterschwingen beim Annäherungsvorgang kann also in hohem Maße verhindert werden. Wenn die Abweichung der Sollpfadgeschwindigkeit von der Istgeschwindigkeit wegen einer Geschwindigkeitsverringerung bei einem Wiederaufnahmevorgang einen bestimmten Wert übersteigt, verringern Änderungsmittel für den anfänglichen Sollpfad die Sollpfadgeschwindigkeit auf die Istgeschwindigkeit. Eine Fahrt bei stabil konstanter Geschwindigkeit kann also erreicht werden.
Wie aus dieser Beschreibung hervorgeht, sind eine Mehrzahl von Pfadwellenformen sowie eine Pfadfolge-Zeitverzögerungsregelung vorgesehen. Ein Fahrer kann ein erwünschtes Reaktionsverhalten auswählen und ohne Anstrengung bei konstanter Geschwindigkeit fahren, indem er die Annäherungszeit entsprechend der Abweichung der Istgeschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit verändert.
Die Sollpfadänderungsmittel stellen ein sanftes Ansprechen sicher, ohne daß der Sollpfad einem Fahrzeug im voraus entsprechend eingestellt wird. Wird die Vorrichtung für viele Fahrzeugarten ausgelegt, tritt ein Fall ein, wo eine unbekannte Eingangsverteilungscharakteristik b von der Regeleingangscharakteristik best stark abweicht. In diesem Fall ändern die Mittel zum Bestimmen des Regeleingangskoeffizienten best. Dann folgt die Istgeschwindigkeit der Sollpfadgeschwindigkeit in günstiger Weise.
Die Koeffizientenbereich-Anpassungsmittel bringen die anfängliche Regeleingangscharakteristik best0 auf den neuesten Stand und der Anfangsregeleingangsrechner findet eine anfängliche Verstärkung entsprechend der Fahrzeugart und berechnet die anfängliche Regeleingangsgröße für die Ersteinstellung oder bei einem Wiederaufnahmevorgang. Ein zu starkes Überschwingen kann so verhindert werden, selbst wenn bei einer Ersteinstellung oder bei einem Wiederaufnahmevorgang die Geschwindigkeit reduziert wird. Die Sollpfad-Einstellmittel liefern einen Pfad bei einer Rückkehrbeschleunigung α, so daß die Annäherungszeit entsprechend der Abweichung der Istgeschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit verändert werden kann; die Rückkehrbeschleunigung α kann auf eine Rückkehrbeschleunigung entsprechend den Fahrzeugeigenschaften und der Straßensituation umgeschaltet werden. Es kann also ein stabiles und sanftes Ansprechen bei dem Wiederaufnahmevorgang erzielt werden. Zusätzlich verringern die Annäherungsbeschleunigung-Änderungsmittel die Beschleunigung α mit einer bestimmten Rate. Die Änderungsrate bei der Annäherung der Sollpfadgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit ist klein, so daß Sprünge nicht auftreten, weil kein plötzlicher Wechsel des Sollpfades stattfindet, was ein Hinausschießen über die Zielvorgaben verhindert. So wird eine stabile, konstante Fahrgeschwindigkeit erreicht. Außerdem ändern, wenn die Abweichung einen bestimmten Wert übersteigt, die Änderungsmittel für den anfänglichen Sollpfad die Istgeschwindigkeit auf einen anderen Wert. Es geht also beim Freigeben eines Drosselklappenseils keine Zeit verloren. Das trägt bei zu einer günstig verlaufenden konstanten Fahrgeschwindigkeit und günstigem Verhalten bei einem Wiederaufnahmevorgang.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen hervor, die sich auf die beigefügten Zeichnungen stützen. Darin zeigt
Fig. 1 das Aufbauprinzip einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 das Aufbauprinzip einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung der Gesamtausführung einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 ein Regelblockdiagramm,
Fig. 5 einen Aufbau einer Trajektorie-Nachfolge-Zeitverzögerungssteuerung,
Fig. 6 eine Ansicht eines normalisierten Sollpfades, der in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt wird,
Fig. 7 eine Ansicht eines Sollpfad-Geschwindigkeitsrechners, der bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt wird,
Fig. 8 eine Ansicht des Aufbaus des Regelkonzeptes einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 eine Ansicht des Aufbauprinzips einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 ein Flußdiagramm der Betriebsgrundsätze von Sollpfad-Berichtigungsmitteln der dritten Ausführungsform,
Fig. 11 eine graphische Darstellung des Verfahrens zur Berichtigung eines Sollpfades nach der dritten Ausführungsform,
Fig. 12 ein Aufbauprinzip einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 ein Aufbauprinzip einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 14 ein Konzept für den Geschwindigkeitsverlauf der Änderungsmittel für den anfänglichen Sollpfad sowie eine Regeleingangsgröße der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 15 ein Aufbauprinzip für eine sechste Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 16 eine graphische Darstellung der den Regeleingangskoeffizienten bestimmenden Mittel der siebten Ausführungsform,
Fig. 17(a)+17(b) Flußdiagramme für den Betrieb der den Regeleingangskoeffizienten bestimmenden Mittel der siebten Ausführungsform,
Fig. 18 ein Aufbauprinzip der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 19(a)+19(b) Flußdiagramme des Betriebes der Koeffizientenbereich-Berichtigungsmittel und des Anfangsregeleingangsrechner der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 20(a)-20(f) sind graphische Darstellungen von Ergebnissen von Versuchen (mit einem Chassisdynamometer) mit einem Fahrzeug bei einer Zeitverzögerungsregelung, der ein Sollpfad in Sinuswellenform zugrundelag,
Fig. 21+22 sind graphische Darstellungen von Testergebnissen (mit einem Chassisdynamometer) mit Fahrzeugen, mit denen Sollpfad-Änderungsmittel geprüft wurden,
Fig. 23+24 sind graphische Darstellungen von Ergebnissen von Versuchen (auf einer echten Straße) mit Fahrzeugen mit Regeleingangskoeffizienten-Bestimmungsmitteln und
Fig. 25(a)-25(d)+Fig. 26(a)-26(d) zeigen Ergebnisse von Versuchen an einem Chassisdynamometer von Fahrzeugen.
Bevor mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, soll erwähnt werden, daß gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen in allen Zeichnungen versehen sind.
Es folgt die Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Zuerst wird der Systemaufbau und der Aufbau des Regelsystems für einen Fahrtregler für gleichbleibende Geschwindigkeit in einem Fahrzeug beschrieben. In Figur 1 ist ein Aufbauprinzip einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Kommandoschaltung 11 gibt ein Fahrtregler-Steuerbefehlsignal aus, ein Wiederaufnahmesignal, um die Istgeschwindigkeit auf eine vorherige konstante Geschwindigkeit zurückzubringen, nachdem ein Befehl zum Fahren mit konstanter Geschwindigkeit widerrufen wurde; und ein Erhöhen/Verringern-Signal zum Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit während des Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit. Als Reaktion auf das Fahrtregelbefehlssignal von der Kommandoschaltung 11 an eine Geschwindigkeitsfeststellschaltung 12, stellt die Schaltung 12 eine Istgeschwindigkeit fest. Als Reaktion auf das Fahrtregelstartsignal von der Geschwindigkeitsfeststellschaltung 12 stellt eine Sollwerteinstellschaltung 13 eine Sollgeschwindigkeit ein. Mittel 15 zum Einstellen eines Sollpfades geben ein Signal ab, das mehrere Pfade mit einer erwünschten Reaktionskurve für einen Wiederaufnahmevorgang anzeigt. Sollpfad-Wahlmittel 19 sind vorgesehen, damit ein Fahrer einen Pfad aus mehreren von den Sollpfad-Einstellmitteln 15 gelieferten Pfaden auswählen kann. Basierend auf der Sollpfadgeschwindigkeit, der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit führen Steuergrößenmittel 14 einen Regeleingang an eine Arbeitseinrichtung, hier ein Betätigungsglied 16, durch, damit die Istgeschwindigkeit sich der Sollgeschwindigkeit mit einer gewünschten Reaktionskurve annähert; der Fehler zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollpfadgeschwindigkeit ist Null. Das heißt, die Steuergrößenmittel 14 und die Sollpfad-Einstellmittel 15 arbeiten nach dem Prinzip der zeitverzögerten Regelung durch Trajektorie-Nachfolge. Ein zu steuerndes Objekt, d.h. die Arbeitseinrichtung, enthält das Betätigungsglied 16, eine Drosselklappe 17 und einen Körper 18. Nach dem obigen Vorgang wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 vom Betätigungsglied 16 angepaßt. Daraus ergibt sich, daß die Geschwindigkeit sich der Sollgeschwindigkeit in einer gewünschten Reaktionskurve annähert. Das heißt, die Fahrtregelung kann bei Sollgeschwindigkeit sicher vorgenommen werden.
In Figur 2 ist das Aufbauprinzip einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nach gelöschter Fahrtregelung bei einem von einer Kommandoschaltung 21 geforderten Wiederaufnahmevorgang auf eine von einer Sollwerteinstellschaltung 23 eingestellte Sollgeschwindigkeit zurückkehren soll, wird eine Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges beim Starten von einer Geschwindigkeitsfeststellschaltung 22 festgestellt. Die Abweichung der Rückkehrgeschwindigkeit feststellende Mittel 29 stellen die Abweichung der Sollgeschwindigkeit von der Istgeschwindigkeit fest. Sollpfad-Einstellmittel 25 wählen aus einer Mehrzahl von sich bezüglich Annäherungszeit unterscheidenden Sollpfaden einen Sollpfad aus, der dem von den Rückkehrgeschwindigkeitsabweichung-Feststellmitteln 29 festgestellten Wert entspricht; was zu einem Ausgangssignal führt, das einem Steuergrößenrechner 24 den Sollpfad anzeigt. Aufgrund der gemäß dem Wert der anfänglichen Abweichung gefundenen Sollpfadgeschwindigkeit, der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit berechnet der Steuergrößenrechner 24 eine Steuergröße, die eine Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit entsprechend einer gewünschten Reaktionskurve, d.h. entlang dem Sollpfad, sichert. Das heißt, es wird ein Signal an die Arbeitseinrichtung mit Betätigungsglied 26, Drosselklappe 27 und Körper 28 ausgegeben, das die Steuergröße angibt.
In Figur 3 ist der Systemaufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses System umfaßt eine Steuerschaltung 38 mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer I/O-Einheit; einen Hauptschalter 33 zum Versorgen der Antriebsquelle eines Betätigungsgliedes und der Steuerschaltung 38 mit elektrischem Strom; einen Schalter 31 als Einstellschalter zum Einstellen einer Sollgeschwindigkeit oder als Rollschalter zum Einstellen einer niedrigeren Sollgeschwindigkeit; einen Wiederaufnahmeschalter/Beschleunigungsschalter 32 für die Rückkehr der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Sollgeschwindigkeit und zum Einstellen einer höheren Sollgeschwindigkeit; einen Bremsschalter 35, der eingeschaltet wird, wenn das Bremspedal betätigt wird; einen Widerrufschalter 34 zum Widerrufen der Einstellung und Wiederaufnahmefunktionen; einen Geschwindigkeitssensor 36 zum Feststellen einer Istgeschwindigkeit; einen Leerlaufschalter 37 um festzustellen, ob die Drehzahl im Leerlaufbereich oder in Parkposition ist; und einen Elektromagneten 39, der ein Betätigungsglied 310 mit elektrischem Strom versorgt oder es davon trennt beim Starten bzw. Beenden der Fahrtregelung. Wird eine Fahrtregelung durch das Betätigen des Einstellschalters 31 oder des Wiederaufnahmeschalters 32 begonnen, wird der Elektromagnet 39 entsprechend den Instruktionen der Steuerschaltung 38 eingeschaltet, und die Differenz zwischen der Istgeschwindigkeit und einer eingestellten Sollgeschwindigkeit wird vom Geschwindigkeitssensor 36 errechnet. Eine Sollpfadgeschwindigkeit wird auf der Basis der so errechneten Differenz und der Informationen, die beispielsweise in Form von Daten für einen normalisierten Sollpfad und seiner Erzeugung im ROM enthalten sind, gefunden. Die Steuergröße wird so berechnet, daß der Fehler zwischen Sollpfadgeschwindigkeit und Istgeschwindigkeit Null ist. Dann wird die Steuergröße an das Betätigungsglied 310 ausgegeben. Daraufhin öffnet oder schließt das Betätigungsglied 310 eine Drosselklappe 311 und paßt die dem Motor zuzuführenden Treibstoffmenge entsprechend an. Auf diese Weise wird eine geregelte, konstante Fahrgeschwindigkeit erreicht.
In Figur 4 ist ein Blockschaltbild der Steuerung für die oben beschriebene Ausführungsform dargestellt. Nachfolgend wird das Konzept der Zeitverzögerungsregelung (TDC:Time Delay Control) nach dem Prinzip der Trajektorie-Nachfolge, die eine Art von adaptiver Regelung ist, unter Bezugnahme auf die Figur 4 beschrieben. Nach Empfang eines Eingangssignals U für eine Sollöffnungsgröße, steuert ein Betätigungsglied 45 eine Geschwindigkeit V durch Anpassung des Öffnungsgrades einer Drosselklappe 46. Die Geschwindigkeit V wird von einem Geschwindigkeitssensor 43 gelesen. Die von einer Sollwerteinstellschaltung eingegebene Istgeschwindigkeit wird ein Sollgeschwindigkeit-Einstellmitteln 41 als Sollgeschwindigkeit Vset gespeichert. Wird der Wiedereinstellschalter 32 betätigt, liefern Sollpfadeinstellmittel 42 entsprechend der Differenz zwischen der Istgeschwindigkeit V und der Sollgeschwindigkeit Vset eine Sollpfadgeschwindigkeit Vd in Form einer Zeitfunktion. Die Sollpfadgeschwindigkeit Vd wird als Zeitserie einer gewünschten, zur Konvergenz führenden kurve geliefert. Als vom Betätigungsglied 45 auszugebende Steuergröße U wird von einem TDC-Steuersystem 44 ein Wert errechnet, so daß sich zwischen der Istgeschwindigkeit V und der Sollpfadgeschwindigkeit Vd eine Abweichung von Null ergibt. Ist als Istgeschwindigkeit V eingegeben, dann ist die Sollgeschwindigkeit Vset die Sollpfadgeschwindigkeit Vd.
Auf die beschriebene Weise folgt die Istgeschwindigkeit V der Sollgeschwindigkeit Vset in einem gewünschten Reaktionsverhalten, d.h. es ist möglich, daß eine Geschwindigkeitsregelung der Sollpfadgeschwindigkeit Vd folgt. Es wird also eine Fahrtregelung zur konstanten Geschwindigkeit bei stabiler und konstanter Geschwindigkeitsannäherung erreicht. Nachfolgend wird der Aufbau des Steuersystems der Zeitverzögerungsregelung (TDC) auf der Basis der Trajektorie-Nachfolge beschrieben.
Zuerst wird die Transferfunktion der Anlage herausgefunden. Es sei angenommen, daß die Eingabe für den Sollöffnungsgrad an das Betätigungsglied 45 U(S) ist und die Istgeschwindigkeit das Ausgangssignal V(S) dazu, dann wird eine Transferfunktion G(S) durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
G(S) = b/(s + a) (1)
Die Transferfunktion der Anlage wird herausgefunden, indem eine Annäherung gemäß der Annahme vorgenommen wird, daß es sich um eine lineare Funktion handele; tatsächlich jedoch variiert ein Parameter entsprechend der jeweiligen Fahrbedingung. Es ist also eine Anlage, die durch eine nichtlineare Funktion ausgedrückt wird, einschließlich Totzeit.
Die TDC-Steuerung ist geeignet für ein System mit einer unbekannten dynamischen Charakteristik. Die Steuerungsregel für eine Trajektorie- Nachfolge, die für einen Betrieb mit fortlaufendem Pfad (CP:continuous path) geeignet ist, wird je nach Anlage anhand einer weiter unten angegebenen, nichtlinearen Funktion gefunden. Die Steuerungsregel für eine Trajektorie-Nachfolge wird im Detail in "A trajectory following time delay controller and its application to robot manipulator control" von Osamu Itoh et al im Journal of Precision Engineering of Japan, 55/12/1989, beschrieben.
Bei Einsetzen in Gleichung (1) von Ausdrücken des Zeitbereichverfahrens erhält mit die folgende Gleichung: Differentiation wird durch d/dt ausgedrückt.
dV (t)/dt = -aV(t) + bU(t) (2)
wobei "a" und "b" Unbekannte sind und der Fluktuationsbereich wie unten angegeben bekannt ist.
0 < amin < a < amax (3)
0 < bmin < b < bmax (4)
Die Sollpfadgeschwindigkeit der Geschwindigkeit V ist Vd, und der Fehler zwischen der Geschwindigkeit V und der Sollpfadgeschwindigkeit Vd ist e und wird durch die folgende Gleichung definiert:
e = Vd - V (5)
Die die dynamische Charakteristik eines Fehlers regelnde Gleichung wird aus den Gleichungen (2) und (5) entnommen:
de(t)/dt = dVd(t)/dt + aV(t) - bU(t) (6)
Wenn das Regeleingangssignal U bestimmt wird, um der folgenden Gleichung zu genügen,
dVd(t)/dt + aV(t) - bU(t) = -Ae e(t) (7)
Die folgende Gleichung wird aus den Gleichungen (6) und (7) entnommen:
de(t)/dt = -Ae e(t) Ae > 0 (8)
Die dynamische Charakteristik eines gegebenen Fehlers kann als dementsprechend als Ae definiert werden.
Wird das Regeleingangssignal U aus Gleichung (7) errechnet, ergibt sich die folgende Gleichung:
U = b¹(dVd/dt + aV + Ae e) (9)
In der genannten Gleichung sind jedoch die unbekannten Variablen a und b enthalten, so daß das Regeleingangssignal U so nicht bestimmt werden kann. die unbekannten Ausdrücke werden darum geschätzt.
Aus Gleichung (2) ist aV bekannt als
aV = -dV/dt + bU (10)
Angenommen, L sei ein geringer Zeitabstand und aV = h, dann wird folgendes angenommen:
h(t) = h(t - L) (11)
Der unbekannte Ausdruck aV, d.h. h, wird anhand der folgenden Gleichung geschätzt, die sich auf die Gleichungen (10) und (11) stützt:
hest(t) = -dV(t - L)/dt + bU(t - L) (12)
Durch Einsetzen des geschätzten Wertes "hest" in die Gleichung (9) wird die Steuerungsregel der Zeitverzögerungsregelung der Fahrtregelung anhand folgender Gleichung erzielt:
U(t) = U(t-L)+b¹{-dV(t-L)/dt+dVd(t)/dt+Ae e) (13)
Da die Gleichung (13) zur Berechnung des Regeleingangssignals U den unbekannten Ausdruck b enthält, kann das Regeleingangssignal U(t) an das Betätigungsglied noch nicht bestimmt werden. Darum wird der Schätzwert best von b, der das Steuersystem stabilisiert, in die Gleichung (14) eingesetzt, um das tatsächliche Regeleingangssignal zu erzeugen. Die folgende Gleichung ergibt also das Regeleingangssignal:
U(t) = U(t-L)+best¹{-dV(t-L)/dt+dVd(t)/dt+Ae e) best > 0 (14)
Ein in Figur 5 dargestelltes Blockdiagramm stellt die Steuerregel nach Gleichung 14 im Detail dar. Wird das Steureingangssignal U an ein zu regelndes Objekt 53 gegeben wird, wird die Geschwindigkeit V ausgegeben. Die Durchführung der Fehlerkonvergenz wird durch einen Sollfehlereigenschaft-Einsetzabschnitt 51 sichergestellt, der sich nach der Sollpfadgeschwindigkeit Vd und dem Fehler e zwischen Sollpfadgeschwindigkeit Vd und der Geschwindigkeit V richtet, und ein Unbekannte-Verneinungsabschnitt 52 schätzt einen nichtlinearen Ausdruck entsprechend Istgeschwindigkeit V und Regeleingangssignal U. Auf diese Weise ist eine Zeitverzögerungsregelung 54 auf der Basis der Trajektorie-Nachfolge aufgebaut, und der Fehler e wird Null, so daß das Regeleingangssignal U an das Objekt 53 so errechnet wird, daß eine erwünschte Reaktionskurve erreicht wird.
Das heißt, -dV(t-L)/dt und U(t-L) sind Ausdrücke zum Verneinen unbekannter Abschnitte der Anlage 53 und dVd(t)/dt + Ae e ist ein Ausdruck zum Einfügen einer Fehlerdynamikeigenschaft in einen gegebenen Sollpfad.
Die Berechnung des geschätzten Wertes b.at zur Stabilisierung des gesamten Regelsystems wird unten beschrieben. Die folgende Gleichung wird durch Laplacesche Transformation der Gleichung (14) erreicht:
best(1-eLS)U(S) = {-(SLLS+Ae)V(S)+(S+Ae)Vd(S)} (15)
Durch eine Laplacesche Transformation der Gleichung (2) wird folgende Gleichung erreicht:
U(S) = b 1 (S + a) V(S) (16)
Die folgende Gleichung wird aus den Gleichungen (15) und (16) gewonnen:
(best b 1(S+a) (1-e LS)+Se LS+Ae) V(S) = (S+Ae) V(S) (17)
Die Gleichung (17) wird einer Pade-Näherungsrechnung unterzogen, d.h. die folgende Gleichung wird in Gleichung (17) eingeführt:
Die Bedingung zur Stabilisierung der obigen Gleichung wird also mit Hilfe des Routh-Hurwitz-Kriteriums erfüllt. Wird angenommen, daß der Nenner der Gleichung (19) F(S) ist, ergibt sie F(S) aus Gleichung (19) wie folgt:
Da A&sub1; und A&sub2; entsprechend des Parameterbereiches der Gleichungen (3), (4), (8) und (14) positiv sind, ist die folgende Gleichung die notwendige und ausreichende Bedingung zur Stabilisierung.
A&sub0; = (2 best b 1 - 1) L > 0 (21)
Dementsprechend wird die Bedingung best durch die folgende Gleichung wiedergegeben:
best > b/2 (22)
Dementsprechend muß best größer als die Hälfte vom Realwert von b sein. Gleichung (22) wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt, wenn der Parameterbereich von Gleichung (4) zugrunde gelegt wird:
best > bmax/2 (23)
Eine die Fehlerdynamikcharakteristik befriedigende Antwort kann erreicht werden, wenn der obige Näherungswert und das Regeleingangssignal U aus der Gleichung (14) eingesetzt werden. Beim Errechnen des Regeleingangssignals wird eine Näherung an das Objekt vorgenommen, indem angenommen wird, daß das Objekt einer Funktion ersten Grades entspricht; aber das Objekt kann so ausgelegt sein, daß es einer Funktion zweiten oder eines höheren Grades entspricht.
Das Verfahren zum Berechnen der Sollpfadgeschwindigkeit Vd wird nachfolgend beschrieben.
Figur 6 ist eine graphische Darstellung eines Sollpfades, bei dem die von den Sollpfadeinstellmitteln der ersten Ausführungsform gegebene Geschwindigkeitsachse (Ordinate) und Zeitachse (Abszisse) normalisiert sind. Ein Fahrer wählt einen der normalisierten Sollpfade aus, entweder den schnellen Pfad (A), den mittleren Pfad (B) oder den langsamen Pfad (C). Das heißt, wenn ein Fahrer einen Wiederaufnahmevorgang mit schnell ansprechender Beschleunigung wünscht, wird über die Sollpfadwahlmittel der schnelle Pfad (A) gewählt. Möchte der Fahrer langsam fahren, wird ein langsamer Pfad (C) ausgewählt.
Ein Sollpfad, der sich der Sollpfadgeschwindigkeit annähert, wird aus dem Produkt eines der normalisierten Sollpfade (A), (B) oder (C) und der anfänglichen Geschwindigkeitsabweichung errechnet, die der Absolutwert der Abweichung der Sollgeschwindigkeit Vset von der Istgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters ist.
Figur 7 ist eine graphische Darstellung eines Sollpfades, bei dem die Annäherungszeiten, die von den Sollpfadeinstellmitteln der beschriebenen zweiten Ausführungsform voneinander abweichen und nur die Geschwindigkeitsachsen (Ordinaten) normalisiert sind. Wenn beispielsweise eine Geschwindigkeit von 50 km/h bis 100 km/h reicht, liegt die anfängliche Geschwindigkeitsabweichung zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters im Bereich von 0 bis 50 km/h. Die anfängliche Geschwindigkeitsabweichung wird in drei Sollpfade aufgeteilt, die sich hinsichtlich der Annäherungszeit unterscheiden, also A: 0 15 km/h, B: 15 35 km/h und C: 35 50 km/h. Die Annäherungszeit jeder Istgeschwindigkeit an jede Sollgeschwindigkeit wird beispielsweise auf 10 Sekunden, 20 Sekunden und 30 Sekunden eingestellt. In Figur 7(b) stellen Pfade (D) und (E) Sollpfadgeschwindigkeiten für Geschwindigkeitsabweichungen von 10 km/h und 25 km/h zum Einschaltzeitpunkt des Wiederaufnahmeschalters dar. So wird zum Beispiel, wenn die Abweichung zwischen Sollgeschwindigkeit und Istgeschwindigkeit, d.h. die anfängliche Geschwindigkeitsabweichung FE zum Einschaltzeitpunkt des Wiederaufnahmeschalters 25 km/h beträgt zuerst der normalisierte Sollpfad (B) der Figur 7(a) ausgewählt. Das Produkt aus Sollpfad (B) und anfänglicher Geschwindigkeitsabweichung 25 km/h ist der Pfad (E) der Figur 7(b). Die Istgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters wird als Verschiebung zum Pfad (E) addiert. Auf diese Weise wird die Sollpfadgeschwindigkeit erreicht. Die Sollpfadgeschwindigkeit wird für jeden Regelzyklus erstellt.
Figur 8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zum Errechnen der Sollpfadgeschwindigkeit Vd und das Konzept der Zeitverzögerungsregelung mit Trajektorie-Nachfolge, die ein Beispiel für eine adaptive Regelung ist, werden anhand der Figur 8 beschrieben. Zuerst wird nachfolgend das Verfahren zum Errechnen der Sollpfadgeschwindigkeit beschrieben. Mit Hilfe von Sollpfadwahlmitteln 85 wird ein gewünschter Sollpfad aus einer Anzahl von normalisierten, von Sollpfadeinstellmitteln 84 zur Verfügung gestellten Pfaden ausgewählt. Dann errechnen Detektormittel 82 zum Feststellen der Wiederaufnahme-Geschwindigkeitsabweichung eine anfängliche Geschwindigkeitsabweichung FE, und zwar auf der Basis einer von einer Sollwerteinstellschaltung 81 gesetzten Sollgeschwindigkeit Vset und einer Istgeschwindigkeit, die als Folge des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters von einem Wiederaufnahme-Geschwindigkeitsdetektor 83 festgestellt wird. Dann wird die Zeitachse des vorher ausgewählten, normalisierten Sollpfades, d.h. die Annäherungszeit, mit Hilfe von Sollpfadeinstellmitteln 84 entsprechend dem als anfängliche Geschwindigkeitsabweichung FE festgestellten Wert verändert. Danach multipliziert ein Steuergrößenrechner 86 den Wert des Sollpfades mit der anfänglichen Geschwindigkeitsabweichung FE. Der Wiederaufnahme-Geschwindigkeitsdetektor 83 addiert dann den Wert der Istgeschwindigkeit zum Einschaltzeitpunkt des Wiederaufnahmeschalters als Kompensation zum Produkt. Auf diese Weise wird die Sollpfadgeschwindigkeit Vd errechnet. Eine TDC-Steuerung 87 stellt die Abweichung zwischen Sollpfadgeschwindigkeit Vd und Istgeschwindigkeit V, die von einem Geschwindigkeitsdetektor 89 festgestellt wird, auf Null, um die Steuergröße U zum Annähern der Istgeschwindigkeit V an die Sollgeschwindigkeit in einer erwünschten Reaktionskurve als Sollpfadgeschwindigkeit Vd zu errechnen. Ein zu steuerndes Objekt ist eine Betriebseinheit 88, die ein Betätigungsglied, eine Drosselklappe und einen Aufbau enthält. In den Figuren 20(a) bis 20(f) sind die Ergebnisse von Chassisbewegungen eines mit einem Turbo-Motor ausgestatteten Fahrzeugs von 2000 ccm (205/6400 PS/Umdrehungen pro Minute) bei Regelung durch die Zeitverzögerungsregelung mit Trajektorie-Nachfolge dargestellt. Das Regeleingangssignal wird durch die folgende diskrete Gleichung wiedergegeben:
wobei best = 0,11808, Ae = 0,11574, Abtastzeit L = 720 msec, Vset die Sollgeschwindigkeit und VO die Istgeschwindigkeit beim Einschalten des Wiederaufnahmeschalters ist. Ortskurven mit Regelzeiten von 20 sec bei TAU gleich 20 und 30 sec, wenn TAU gleich 30 ist, werden erreicht. In den Figuren 20(a) bis 20(f) sind Wiederaufnahmebetätigungen dargestellt, bei denen die Geschwindigkeit zwischen 50 km/h und 80 km/h liegt. In den Figuren 20(a) bis (c) sind die Ergebnisse von Experimenten mit Wiederaufnahmebetätigungen bei einem Neigungswinkel von + 3%, 0% und - 3% bei einer Regelzeit von 30 sec gezeigt. In den Figuren 20(d) bis (f) sind die Ergebnisse von Wiederaufnahmebetätigungsversuchen bei + 3%, 0% und - 3% bei einer Regelzeit von 20 sec dargestellt. Eine wünschenswerte Reaktionskurve kann erreicht werden, indem auf diese Weise ein Sollpfad ausgewählt wird. Das Regelsystem reagiert bei einem Wechsel des Straßenneigungswinkels sehr robust.
Nachfolgend wird das Verfahren zur automatischen Korrektur eines Sollpfades und die Regel für die automatische Änderung der Regelverstärkung beschrieben.
In Figur 9 ist ein Aufbau eines Prinzips einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Geschwindigkeitsdetektorschaltung 91 liest die Istgeschwindigkeit eines Chassis 97. Eine Sollwerteinstellschaltung 92 stellt die anfänglich eingestellt Istgeschwindigkeit als Sollgeschwindigkeiten. Sollpfadeinstellmittel 93 berechnen eine Sollpfadgeschwindigkeit und liefern damit einen Referenzpfad, der die Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit in einer erwünschten Reaktionskurve annähert. Auf der Basis der Abweichung der Istgeschwindigkeit von der Sollpfadgeschwindigkeit berechnet ein Steuergrößenrechner 95 eine an ein Betätigungsglied 96 auszugebende Steuergröße, die die Abweichung auf Null bringt. Basierend auf dem Ausgangswert des Betätigungsgliedes 96 und der Abweichung wird die von den Sollpfadeinstellmitteln 93 gelieferte Sollpfadgeschwindigkeit korrigiert auf eine für unterschiedliche Fahrzeugarten und Fahrbedingungen geeignete Sollpfadgeschwindigkeit; dies geschieht mit Hilfe von Sollpfad-Änderungsmitteln 94. Mit Hilfe der korrigierten Sollpfadgeschwindigkeit steuert der Steuergrößenrechner 95 weiterhin den Fahrtregler für konstante Fahrgeschwindigkeit.
Nachfolgend wird das Prinzip beschrieben, nach dem die Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) korrigiert bzw. angepaßt wird. Die Sollpfadeinstellmittel 93 errechnen die Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) in einer Zeitfunktion. Für die Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) besteht beispielsweise ein Plan, um einen normalisierten Sollpfad auszugeben, und dieser Plan wird mit der Differenz zwischen der Sollgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters und der Istgeschwindigkeit multipliziert. So entsteht für jede Abtastzeit eine Sollgeschwindigkeit als Zeitserie. Die Sollpfadgeschwindigkeit kann errechnet werden, indem eine Annäherungsbeschleunigung geliefert wird. Nicht alle Fahrzeuge sind in der Lage, der Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) zu folgen; dies hängt von der Art des Fahrzeuges oder auch von Fahrtbedingungen wie der Straßenneigung ab. Es ist darum notwendig, die Sollpfadgeschwindigkeit auf eine Sollpfadgeschwindigkeit zu korrigieren, die auch befolgt werden kann. In Figur 10 ist ein Flußdiagramm zur Korrektur der oben beschriebenen Sollpfadgeschwindigkeit dargestellt. Es wird dabei ein Steuerobjekt betrachtet, das eine lineare Funktion in einem System Ein-Ausgangssignal-für-Ein-Eingangssignal bei Zeitverzögerungsregelung dargestellt.
G(s) = V(s)/U(s) = b/(s + a) (26)
wobei s Laplace-Operator, V Geschwindigkeit, U Eingangssignal, a eine Unbekannte, b eine unbekannte Eingangsverteilungscharakteristik ist.
In Figur 10 ist e(t) der Fehler zwischen der Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) und der Istgeschwindigkeit V(t), d.h. e(t) = Vd(t) - V(t), und de(t)/dt(=Δe(t)) ist ein vom Fehler abgeleiteter Wert. U(t) ist ein Regeleingangssignal, das der Sollabweichungscharakteristik de(t)/dt = -k e(t) genügt (k ist der Abweichungs-Rückkopplungskoeffizient) und wird wie folgt errechnet:
wobei L eine kurze Zeit, U(t - L) das dem Steuerobjekt zugeführte Eingangssignal vor L-Zeit, dV(t - L)/dt der abgeleitete Wert der Istgeschwindigkeit des Objektes vor L-Zeit ist, best eine Regeleingangscharakteristik und ΔU der abgeleitete Wert von U(t) (AU = dU(t)/dt) ist.
Der Betrieb nach dem Flußdiagramm der Figur 10 wird nachfolgend beschrieben. Nachdem bei Schritt 101 ein Wiederaufnahmevorgang erfolgt ist, wird bei Schritt 102 ein Fehler e mit einem vorgegebenen Wert fl verglichen. Ist e > f1, wird bei Schritt 103 entschieden, ob der Differentialwert Δe positiv ist. Ist dies der Fall, wird bei Schritt 104 entschieden, ob das Regeleingangssignal U größer als g1 ist oder nicht. Der Sättigungswert des Regeleingangs wird als Wert für g1 verwendet. Ist e > f1 bei Schritt 102, Δe > 0 und U ≥ g1, dann wird der Sollpfad korrigiert. Ist U bei Schritt 104 kleiner als g1, wird bei Schritt 105 entschieden, ob die Abweichung des Regeleingangssignals U größer ist als g2. Der Wert g2 ist beispielsweise die maximale Geschwindigkeit in der Öffnungsrichtung des Betätigungsgliedes. Ist e > f1, Δe > 0 und ΔU ≥ g2 wird der Sollpfad bei Schritt 110 korrigiert. Wird bei Schritt 102 entschieden, daß der Fehler e kleiner ist als f1, schaltet das Programm weiter zum Schritt 106, wo entschieden wird, ob e kleiner ist als f3. Ist e < f3, wird bei Schritt 107 entschieden, ob der Differentialwert Δe positiv ist. Ist Δe < 0, wird bei Schritt 108 entschieden, ob das Regeleingangssignal U größer als g3 ist. Der Minimalwert für das Regeleingangssignal wird als Wert g3 verwendet. Ist e < f3, Δe < 0 und U ≤ g3, schaltet das Programm weiter zum Schritt 110, wo der Sollpfad korrigiert wird. Ist U > g3, wird bei Schritt 109 entschieden, ob die Abweichung ΔU kleiner ist als g4. Als Wert g4 wird beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit in Schließrichtung des Betätigungsgliedes verwendet. Ist e < f3, Δe < 0 und ΔU ≤ g4, wird der Sollpfad bei Schritt 110 korrigiert. Wie oben beschrieben, wird der Sollpfad wie folgt korrigiert:
1.) e > f1, Δe > 0 und U g1 der Sollpfad wird korrigiert.
2.) e > f1, Δe > 0 und ΔU ≥ g2 der Sollpfad wird korrigiert.
3.) e < f3, Δe < 0 und ΔU ≤ g3 der Sollpfad wird korrigiert.
4.) e < f3, Δe < 0 und ΔU ≤ g4 der Sollpfad wird korrigiert.
5.) Außer bei den oben angegebenen Fällen (1) bis (4) wird der Sollpfad nicht korrigiert.
Die beschriebene Entscheidung kann nach Vergleich des Fehlers e getroffen werden. Zusätzlich ist es möglich, einen Ableitungswert des Fehlers höheren Grades zu verwenden, wenn es sich um ein Objekt entsprechend einer Funktion höheren Grades unter Zeitverzögerungsregelung handelt. Der Differentialwert des Fehlers e wird weiter oben mit Null verglichen, eine Totzone kann jedoch als f3 < e < f1 vorgegeben sein. Anhand der Figur 11 wird nachfolgend ein Verfahren zur Korrektur des Sollpfades bei Schritt 110 beschrieben. In Figur 11 bezeichnet das Symbol (A) eine von den Sollpfadeinstellmitteln 93 gegebene Sollpfadgeschwindigkeit Vd und (C) bezeichnet die Istgeschwindigkeit V bei Einschalten des Wiederaufnahmeschalters. Wird der nicht korrigierten Sollpfadgeschwindigkeit Vd gefolgt, so entsteht eine Überschußreaktion, wie dies durch die gepunktete Linie (C) angedeutet ist, und die Regelzeit kann lang sein. Die Sollpfadgeschwindigkeit (A) wird darum senkrecht parallel versetzt, so daß sie mit der Geschwindigkeit zusammenfällt, die zum Zeitpunkt vorhanden ist, wenn die Bedingung zur Korrektur des Sollpfades erfüllt ist, s. graphische Darstellung (B).
Durch Auswahl der Kurve (B) als neuer Sollpfadgeschwindigkeit kann eine Beschleunigung ohne Überschußreaktion erreicht werden. Folgendes Verfahren zum Korrigieren der Sollpfadgeschwindigkeit kann ebenfalls durchgeführt werden. Pfad (A) wird in Zeitachsenrichtung gestreckt, wie dies durch die strichpunktierte Kurve (D) dargestellt ist, so daß der Pfad (A) mit einer Geschwindigkeit V zu einem Zeitpunkt zusammenfällt, wenn die Bedingung zur Korrektur des Sollpfades erfüllt ist. Als weiteres Verfahren zur Korrektur der Sollpfadgeschwindigkeit wird der Pfad als trigonometrische Funktion ausgedrückt und der Zyklus wird länglicher gemacht. Weiter wird die Eingabe/Ausgabe-Variable der oben beschriebenen Regel (1) bis (5) durch eine fuzzy-Variable ausgedrückt, und der Sollpfad wird durch eine trigonometrische Funktion mit einem Zyklus für die Ausgabevariable ausgedrückt, der durch ein direktes Verfahren und ein indirektes Verfahren gefunden wird.
Eine Ausführungsform für ein geeignetes Verfahren zum Erstellen eines Sollpfades für eine Fartregelung wird nachfolgend beschrieben.
Die Sollpfadeinstellmittel errechnen eine Sollpfadgeschwindigkeit, die einen Referenzpfad erzeugt, mit dem eine Istgeschwindigkeit an eine Sollgeschwindigkeit mit erwünschter Beschleunigung α nach Einschalten des Wiederaufnahmeschalters angenähert wird.
Die Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) wird erzeugt, indem die Neigung des Sollpfades zur Annäherung, d.h. eine Wiederaufnahmebeschleunigung α, im voraus geliefert wird und der erhöhte Betrag der Wiederaufnahmebeschleunigung α für jeden Zyklus zu einer Geschwindigkeit addiert wird, die zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters vorhanden war. Einige Fahrzeugarten sind auch bei voller Drosselklappenöffnung nicht in der Lage, dem Sollpfad Vd(t) zu folgen. Die Sollpfadgeschwindigkeit muß bei solchen Fahrzeugen also korrigiert werden.
In Figur 12 ist das Prinzip des Aufbaus einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Geschwindigkeitsdetektorschaltung 121 stellt die Istgeschwindigkeit eines Fahrzeuges 127 fest, und eine Sollwerteinstellschaltung 122 setzt die eingestellte Istgeschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit fest. Dann errechnen Sollpfadeinstellmittel 123 eine Sollpfadgeschwindigkeit, die einen Referenzpfad liefert, der die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit in einer erwünschten Reaktionskurve zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters ermöglicht. Auf der Basis des Fehlers zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollpfadgeschwindigkeit errechnet ein Steuergrößenrechner 125 eine an ein Betätigungsglied 126 auszugebende Steuergröße, die den Fehler auf Null führt. Mittel 124 zur Korrektur der Annäherungsbeschleunigung ändern die Beschleunigung der Annäherung von Istgeschwindigkeit and Sollgeschwindigkeit auf einen kleinen Wert, wenn der Fehler zwischen der Sollpfadgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit unter einem bestimmten Wert liegt. Auf die Weise wird die Sollpfadgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Beendigung des Wiederaufnahmevorganges auf eine sanfte Sollpfadgeschwindigkeit geändert. Mit der geänderten Sollpfadgeschwindigkeit schafft der Steuergrößenrechner 125 eine fortlaufende Wiederaufnahmeregelung. Daraus ergibt sich, daß das Ansprechverhalten beim Wiederaufnahmevorgang eine Annäherung ohne Überschußreaktion ermöglicht.
Nachfolgend wird der Grundgedanke beschrieben, der der Änderung einer Beschleunigung α bei der Annäherung einer Sollpfadgeschwindigkeit an eine Sollgeschwindigkeit zugrundeliegt. Sollpfadeinstellmittel 123 errechnen die Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t), indem zum Neigungswinkel des Sollpfades zur Geschwindigkeitsannäherung, also zum erhöhten Betrag einer vorher gesetzten Rückkehrbeschleunigung α, die Geschwindigkeit zum Einschaltzeitpunkt des Wiederaufnahmeschalters addiert wird. Liegt der Fehler zwischen der Sollpfadgeschwindigkeit Vd(t) und der Sollgeschwindigkeit unter einem bestimmten Wert, so wird der Zyklus zum Errechnen der Sollpfadgeschwindigkeit kurz eingestellt, oder die Beschleunigung α wird bei einer bestimmten Geschwindigkeit klein eingestellt. Die Variationsbreite zur Zeit der Konvergenz der Sollpfadgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit wird so klein gehalten, und der Sollpfad ändert sich nicht sehr schnell. Sprünge im Sollpfad sowie ein über das Ziel Hinausschießen nach oben oder unten zur Zeit der Konvergenz der Istgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit nach einem Wiederaufnahmevorgang können aus dem Grunde vermieden werden. Die Vorrichtung schafft also eine günstige Fahrtregelung ohne nachteilige Folgen bei Wiederaufnahmevorgängen.
Der Zyklus der der Annäherung dienenden Sollpfadgeschwindigkeit kann konstant sein, und die Beschleunigung α kann einen nicht-konstanten Verlauf nehmen, sondern bei großem Fehler mit großer Rate steigen und bei sich der Konvergenz nähernder Annäherung mit kleiner Rate.
In Figur 13 ist der Aufbau einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Geschwindigkeitsdetektorschaltung 131 stellt die Istgeschwindigkeit eines Körpers 137 fest und eine Sollwert-Einstellschaltung 132 stellt die Istgeschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit ein. Dann berechnen Sollpfadeinstellmittel 133 eine Sollpfadgeschwindigkeit und damit einen Referenzpfad, der die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit bei erwünschter Rückkehr-Beschleunigung α zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters. Auf der Basis des Fehlers zwischen Istgeschwindigkeit und Sollpfadgeschwindigkeit berechnet ein Steuergrößenrechner 135 eine Steuergröße, die an ein Betätigungsglied 136 ausgegeben wird, um den Fehler auf Null zu bringen. Den anfänglichen Sollpfad ändernde Mittel 134 ändern die von den Sollpfadeinstellmitteln 133 zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters gesetzte Sollpfadgeschwindigkeit auf den Istgeschwindigkeitswert, wenn der Fehler einen bestimmten Wert übersteigt. Unter Verwendung der geänderten Sollpfadgeschwindigkeit regelt der Steuergrößenrechner 135 den Wiederaufnahmevorgang fortlaufend. Auf diesem Wege kann Zeit eingespart werden, die beispielsweise für das Freigeben des Drosselklappenseils erforderlich wäre, und es kann eine Regelung erfolgen, die ein sanftes Ansprechen ohne überflüssige Beschleunigungsvorgänge erlaubt.
Der Grundgedanke zum Ändern eines Sollpfades zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters wird anhand der Figur 14 beschrieben. Eine dünne gestrichelte Linie stellt einen Sollpfad zu einer Sollgeschwindigkeit nach dem Einschalten des Wiederaufnahmeschalters dar. In diesem Fall wird der anfängliche Sollpfad nicht geändert. Die Reaktion auf das Verwenden dieser Sollpfadgeschwindigkeit wird durch eine dicker gezeichnete gestrichelte Linie (D) dargestellt. Der Regeleingang zu diesem Zeitpunkt wird durch eine gestrichelte Linie F dargestellt. Wird der Sollpfad nicht geändert, ist der Öffnungsgrad der Drosselklappe sehr groß, damit dem Pfad gefolgt werden kann. Als Ergebnis kann ein Überschießen auftreten. Außerdem ist eine rapide Beschleunigung für den Fahrer unangenehm. Um dies nicht auftreten zu lassen, wird nach Einschalten des Wiederaufnahmeschalters mit Hilfe von den anfänglichen Sollpfad ändernden Mitteln die Sollpfadgeschwindigkeit auf die Istgeschwindigkeit reduziert, wenn die Istgeschwindigkeit sich von der Sollpfadgeschwindigkeit um mehr als einen bestimmten Wert unterscheidet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit folgt also der Sollpfadgeschwindigkeit genau, wie durch (C) in Figur 14 dargestellt, und die Steuergrößeneingabe wird durch eine sanfte Reaktionskurve deutlich gemacht, wie dies die Linie (E) zeigt.
In den Figuren 21 und 22 sind Testergebnisse von Fahrzeugen dargestellt, die zum Prüfen der Sollpfadänderungsmittel eingesetzt wurden. Die Regelgleichung wird durch die Gleichung 27 ausgedrückt, in der L = 720 msec, best = 0,11808 und Ae = 0,11574 ist. Die Sollpfadgeschwindigkeit Vd ist durch einen Gradienten α in Wiederaufnahmezeit dargestellt.
Vd = V0 + α*L (28)
wobei α = 1,5 km/h/sec oder 1,0 km/h/sec ist.
Der Sollpfad in den Figuren 21 und 22 wird durch eine Beschleunigung ausgedrückt, die bei der Wiederaufnahmezeit eine Neigung zeigt. In Figur 21 wird das Ergebnis des Versuches als ein Wiederaufnahmevorgang gezeigt, der mit einem Chassis und einem Fahrzeugmotor (125/5600 PS/- Umdrehungen pro Minute) ohne Turbozusatz, einer Straßenneigung von 0% und in einem Geschwindigkeitsbereich von 50 km/h 100 km/h durchgeführt wurde. Eine eingestellte Geschwindigkeit wurde gelöscht, als das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fuhr; die Geschwindigkeit wurde bei geschlossener Drosselklappe verringert. Als die Geschwindigkeit auf 50 km/h gesunken war, wurde der Wiederaufnahmeschalter eingeschaltet. Aus der Figur 21 geht hervor, daß die Sollpfadgeschwindigkeit nach dem Einschalten des Wiederaufnahmeschalters mit einer bestimmten Neigung ausgestattet ist, während die Istgeschwindigkeit sich verringert, wobei der Fehler zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollpfadgeschwindigkeit sich vergrößert. Die Anfangssollpfad- Änderungsmittel machten es jedoch möglich, daß die Sollpfadgeschwindigkeit mit der Istgeschwindigkeit in Übereinstimmung gebracht wurde, um eine sanfte Beschleunigung ohne ein starkes Öffnen der Drosselklappe zu ermöglichen. Außerdem ermöglichten die Annäherungsbeschleunigungsmittel es, daß die Istgeschwindigkeit sich sanft an die Sollpfadgeschwindigkeit annäherte, ohne darüber hinauszuschießen.
In Figur 22 ist das Versuchsergebnis eines Wiederaufnahmevorganges dargestellt, für den das gleiche Fahrzeug an einer Neigung von +3% und zwischen 70 km/h 100 km/h getestet wurde. Wie bei dem Versuch nach Figur 21 wurde der Sollpfad nach dem Einschalten des Wiederaufnahmeschalters geändert, und die Sollpfadgeschwindigkeit stimmte mit der Istgeschwindigkeit überein, jedoch vergrößerte sich der Fehler zwischen Sollpfadgeschwindigkeit und Istgeschwindigkeit wieder. Die Sollpfad-Änderungsmittel stellten darum fest, daß mit der Beschleunigung, die für den Sollpfad gesetzt worden war, die Istgeschwindigkeit der Sollpfadgeschwindigkeit nicht würde folgen können; die Beschleunigung wurde also geändert. Damit wurde eine günstige Reaktion auf den Wiederaufnahmevorgang erzielt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum automatischen Ändern einer Regelvergrößerung beschrieben. In Figur 15 ist der prinzipielle Aufbau einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Geschwindigkeitsdetektorschaltung 151 liest die Istgeschwindigkeit eines Körpers 157, und eine Sollwerteinstellschaltung 152 setzt die eingestellte Istgeschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit. Dann errechnen Sollpfadeinstellmittel 153 eine Sollpfadgeschwindigkeit, die einen Referenzpfad liefert, der die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit in einer gewünschten Reaktionskurve ermöglicht. Auf der Basis des Fehlers zwischen der Ist- und der Sollpfadgeschwindigkeit errechnet ein Steuergrößenrechner 155 eine an ein Betätigungsglied 156 auszugebende Steuergröße, um den Fehler auf Null zu bringen. Auf der Basis des Ausgabewertes des Betätigungsgliedes 156 und des Fehlers wird die Regeleingangcharakteristik best des Steuergrößenrechners 155 von Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmitteln 154 in eine Regeleingangcharakteristik entsprechend der jeweiligen Fahrtbedingung geändert. Bei Verwendung der errechneten Regeleingangcharakteristik best wird über den Steuergrößenrechner 155 die Fahrtregelung zur konstanten Fahrgeschwindigkeit durchgeführt.
Im folgenden geht es um den Grundgedanken zum Ändern der Regeleingangcharakteristik best zum günstigen Annähern der Istgeschwindigkeit an die Sollpfadgeschwindigkeit, wenn die Regeleingangcharakteristik best und die Eingangverteilungscharakteristik b eines tatsächlichen Objektes sich voneinander unterscheiden. Um eine Regel zu bilden zum Bestimmen der Regeleingangcharakteristik best bei Verwendung des Fehlers zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollpfadgeschwindigkeit, dessen Differentialwert und die Position/Geschwindigkeit des Betätigungsgliedes, zeigt Figur 16(a), die Sollpfadgeschwindigkeit Vd und die Geschwindigkeit V, die das Ausgangssignal des Steuerobjektes durch die Vorrichtung ist, wenn die Eingangcharakteristik best (Regeleingangcharakteristik) der Regelung größer ist als die Ist-Eingangverteilungscharakteristik b. Figur 16(b) zeigt die Eingabe an das Betätigungsglied. In Figur 16(b) zeigt Ue eine Eingabe an, wenn die Eingangcharakteristik best = b (b > 0). Wie aus Figur 16(a) hervorgeht, werden vier Fälle, (A) bis (D), betrachtet. Anhand von Flußdiagrammen nach Figuren 17(a) und 17(b) wird das günstigste Verfahren zum Ändern von best beschrieben. Bei Schritt 172 wird zunächst ein Wiederaufnahmevorgang gestartet. Bei Schritt 172 wird die Regeleingangcharakteristik best auf bMAX gesetzt. Bei den Schritten 173 bis 177 wird entschieden, ob ein Regeleingang schwankt. Ist dies der Fall, wird die Regeleingangcharakteristik best groß eingestellt, um das System in einen stabilen Zustand ohne Schwankungen zu bringen. Es wird insbesondere bei Schritt 173 entschieden, ob das Produkt der Differentialwerte (ein Differentialwert des Fehlers ist erlaubt) von zwei Eingaben, die L Zeit auseinanderliegen, negativ ist. Ist das Produkt negativ, wird bestimmt, daß der Regeleingang stark geschwankt hat, so daß die Regeleingangcharakteristik best bei Schritt 174 groß eingestellt wird, um eine Stabilisation zu erreichen. Dann wird bei Schritt 175 entschieden, ob der Absolutwert des Fehlers größer als ein Wert FA ist. Wenn nicht, wird bei Schritt 176 entschieden, ob die Steuereingabe bei konstanter Fahrgeschwindigkeit in geringem Maße schwankt. Ist das der Fall, wird die Regeleingangcharakteristik best bei Schritt 177 groß eingestellt. Wird bei Schritt 176 mit nein entschieden, wird bei Schritt 178 entschieden, ob der Absolutwert des Fehlers größer ist als ein bestimmter Wert FB. Trifft dies zu, wird die Regeleingangcharakteristik best bei Schritt 1712 klein eingestellt, und der für die Leistungsfähigkeit eines Fahrzeuges geeignete Sollpfad wird bei Schritt 1714 ausgewählt. Tritt der Zustand ein, wie er bei (A) in Figur 16 dargestellt ist, d.h. es wird bei Schritt 179 entschieden, daß die Abweichung größer ist als f1, und bei Schritt 1710, daß der abgeleitete Wert der Abweichung größer ist als f2, dann wird bei den Schritten 1711 und 1713 entschieden, welcher der folgenden Fälle diese Entscheidung entspricht. Bei den Schritten 1714 und 1715 werden die Regeleingangcharakteristik best und der Sollpfad geändert. Der Zustand (A) ist wie folgt:
[a-1]: Die Eingangcharakteristik best der Steuerung ist gleich einer aufsteigenden Neigung größer als die Ist-Eingangverteilungscharakteristik b; folglich ist die vergrößerte Größe der Regelung klein und es ergibt sich keine ausreichende Eingabe.
[a-2]: Zustand, wo die Geschwindigkeit trotz voll geöffnetem Betätigungsglied wegen der Motorkapazität nicht erhöht wird.
[a-3]: Eine erwünschte Eingabe kann wegen verzögerter Betätigung der Betätigungsgliedes nicht erzielt werden.
Die oben genannten Fälle können wie folgt zusammengefaßt werden:
[a-1] e(t)> f1, Δe(t)> f2, U(t)≤g1 und ΔU(t)≤g2 - Regeleingangcharakteristik best wird verringert,
[a-2] e(t)> f1, Δe(t)> f2, U(t)≥g1 - Sollpfad wird geändert,
[a-3] e(t)> f1, Δe(t)> f2, U(t)≤g1 und ΔU(t)≥g2, Sollpfad wird geändert.
In ähnlicher Weise ergibt sich Zustand (B) aus Figur 16:
Bei Schritt 1710 wird entschieden, daß der Fehler größer ist als f1, und bei demselben Schritt wird entschieden, daß der Differentialwert des Fehlers kleiner ist als der eingestellte Wert f2, d.h. negativ ist. Folgende Bedingungen werden als Zustand (B) betrachtet:
[b-1]: best > b; best ist trotz der Verringerung von best und Vergrößerung der Eingabe im (A)-Abschnitt nicht größer als b. Die Eingabe wird darum nicht in ausreichendem Maße verringert. Der Fehler wird unter den Sollfehler-Charakteristikwert reduziert.
[b-2]: Die Ist-Eingangverteilungscharakteristik b wird wie eine abfallende Neigung über den zu dem Zeitpunkt von der Steuerung verwendeten Wert der Eingangcharakteristik hinaus vergrößert.
[b-3]: best wird außer im obigen Fall nicht geändert.
Die obige Entscheidung wird bei den Schritten 1716, 1717 und 1719 getroffen, und best wird bei den Schritten 1718 und 1729 geändert. Die oben angegebene Beziehung wird wie folgt zusammengefaßt:
[b-1] e(t)> f1, Δe(t)< f2, e wird auf unter die Sollfehlercharakteristik reduziert, U(t)≥g3 und ΔU(t)≥g4; best wird verringert.
[b-2] e(t)> f1, Δe(t)< f2, e wird auf unter die Sollfehlercharakteristik verringert, U(t)≤g3; best wird vergrößert.
[b-3] e(t)> f1 und Δe(t)< f2, und ausgenommen wie oben, best wird nicht geändert.
Auf ähnliche Weise ist Zustand (C) nach Figur 16 wie folgt:
Bei Schritt 1721 wird entschieden, daß der Fehler kleiner ist als f3, d.h. kleiner als ein negativer Wert, und bei Schritt 1723 wird entschieden, daß der Differentialwert des Fehlers kleiner als der eingestellte Wert f2 ist, d.h. negativ. Folgende Zustände werden bei (C) betrachtet:
[c-1]: best > b; best ist trotz der Verringerung von best und Vergrößerung der Eingabe im (B)-Abschnitt noch größer als b. Als Ergebnis wird dem Sollpfad gefolgt. Jedoch ist best immer noch größer als b, so daß die Eingabe nicht in ausreichendem Maße verringert wird.
[c-2]: Die Ist-Eingangverteilungscharakteristik b vergrößert sich wie eine absteigende Neigung mehr als der zu dem Zeitpunkt von der Steuerung verwendete Wert der Eingangcharakteristik.
[c-3]: best wird, außer im obigen Fall, nicht geändert.
Bei den Schritten 1724 und 1726 fällt die Entscheidung, welchem der (C)-Fälle der gegenwärtige Zustand entspricht, und best wird bei den Schritten 1725 und 1727 geändert. Die obige Beziehung wird wie folgt zusammengefaßt:
[c-1] e(t)< f3, Δe(t)< f2, U(t)≥g3, ΔU(t)≥g4; best wird verringert.
[c-2] e(t)< f3, Δe(t)< f2, U(t)≤g3; Sollpfad wird geändert.
[c-3] e(t)< f3, Δe(t)< f2, U(t)≥g3, ΔU(t)≤g4; Sollpfad wird geändert.
Ähnlich wird für (D) nach Figur 16 verfahren:
Bei Schritt 1721 wird entschieden, daß der Fehler kleiner als f3 ist, d.h. kleiner als ein bestimmter negativer Wert, und bei Schritt 1723 wird entschieden, daß der Differentialwert des Fehlers größer ist als der eingestellte Wert f2, d.h. positiv ist. Folgende Zustände werden als Bedingung (C) betrachtet:
[d-1]: best > b, eine ausreichende Verringerung der Eingabe wird nicht erreicht und der Fehler wird auf unter die Sollfehlercharakteristik verringert.
[d-2]: Die Ist-Eingangverteilungscharakteristik b wird wie eine aufsteigende Neigung verringert.
[d-3]: best wird, außer im obigen Fall, nicht geändert.
Bei den Schritten 1728, 1729 und 1730 wird entschieden, welchem der (C)-Zustände der derzeitige Zustand entspricht, und best wird bei den Schritten 1731 und 1732 geändert. Die obige Beziehung wird wie folgt zusammengefaßt:
[d-1] e(t)< f3, Δe(t)> f2, e wird auf unter die Sollfehlercharakteristik verringert, U(t)≤g1 und ΔU(t)≤g2; best wird verringert.
[d-2] e(t)< f3, Δe(t)> f2, e wird auf unterhalb der Sollabweichungscharakteristik verringert, U(t)≥g1; best wird verringert.
[d-3] e(t)< f3, Δe(t)> f2 - best wird nicht geändert. In der folgenden Gleichung wird entschieden, daß der Fehler auf unterhalb der Sollfehlercharakteristik verringert wird
(1-exp(-K L)) e(t-L) < e(t-L)-e(t) (29)
Wenn bei der obigen Regel [a-1] bis [d-1] ein Steuerobjekt ein System umfaßt, das durch eine Funktion höheren Grades ausgedrückt wird, ist es möglich, eine Regel aufzustellen, die einen Fehler- Differentialwert höheren Grades verwendet. So kann best unter Verwendung einer einem Objekt entsprechenden Regel verändert werden. In den Figuren 17(a) und 17(b) wird der Änderungsabschnitt für best wie folgt festgesetzt:
best= best*zou (zou > 1,0), best = best*gen (gen < 1,0); die Koeffizienten zou und gen werden jedoch in Form von numerischen Werten oder als folgende Gleichungen gegeben:
zou = 1 + e uk
gen = 1 - e uk (uk > 0) (30) (uk ist ein konstanter Wert)
Es wird darauf hingewiesen, daß Eingabe/Ausgabevariablen der Regel als Fuzzy-Variable ausgedrückt sind und best nach direktem oder indirektem Verfahren geschätzt werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, wird nach der vorliegenden Erfindung die anfängliche Regeleingangcharakteristik best als Maximalwert bMAX der anfänglichen Regeleingangcharakteristik b eingestellt, eine konstante Geschwindigkeitsregelung des Fahrtreglers wird im voraus mit Hilfe eines entsprechend einem Plan normalisierten Sollpfad vorgenommen, und eine für die Möglichkeiten eines Fahrzeuges geeignete Sollpfadgeschwindigkeit kann mit Hilfe von Sollpfadänderungsmitteln gefunden werden, indem der Fehler oder zumindest ein Differentialwert höheren Grades des Fehlers, und die Durchschnittsgeschwindigkeit und Position des Betätigungsgliedes verwendet werden. Weicht bei einem Fahrzeug mit Fahrtregler zur Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit die anfängliche Regeleingangcharakteristik stark von der Eingangverteilungscharakteristik ab, wird die Regeleingangcharakteristk von Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmitteln unter Verwendung des Fehlers oder mindestens eines Differentialwertes höheren Grades des Fehlers, der Durchschnittsgeschwindigkeit und Stellung des Betätigungsgliedes geändert, und der Regeleingang wird von einem Steuergrößenrechner unter Verwendung der Regeleingangcharakteristik errechnet. Auf diese Weise kann die Durchführung der Annäherung von Istgeschwindigkeit an Sollgeschwindigkeit konstant gehalten werden, und die Istgeschwindigkeit folgt dem Sollpfad in einem stabilen Verlauf, ohne von der Fahrzeugdynamik beeinflußt zu werden, die beispielsweise wegen der Schwankung der Beeinflussung durch die Straße auftritt.
Die Vorrichtung erzielt eine ähnliche Wirkung für ein Objekt, bei dem Eine-Eingabe/Eine-Ausgabe durch eine Funktion höheren Grades ausgedrückt und zeitverzögert geregelt wird. Der Steuergrößenrechner kann mit einer digitalen Schaltung aufgebaut sein. In diesem Fall wird ein Abtastzyklus um eine Zeit L verzögert, oder ein ganzes Vielfaches des Abtastzyklus wird als Zeit L eingesetzt. Dann hat die Vorrichtung eine ähnliche Wirkung wie es oben beschrieben wurde. Kann ein Differentialwert einer Geschwindigkeit nicht festgestellt werden, kann die Geschwindigkeitsdifferenz für die Zeit L verwendet werden.
Das Verfahren zur Verringerung der Variationsbreite von best und zur Errechnung einer geeigneten anfänglichen Steuereingabegröße werden nachfolgend mit Bezug auf Figuren beschrieben.
Zuerst werden der Aufbau des Systems und des Steuersystems beschrieben.
Figur 18 stellt den Aufbau einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Prinzip dar. Eine Geschwindigkeitsdetektorschaltung 181 liest die Ist-Geschwindigkeit eines Körpers 189, und eine Sollwerteinstellschaltung 182 setzt die eingestellte Istgeschwindigkeit als Sollgeschwindigkeit fest. Dann errechnen Sollpfadeinstellmittel 183 eine Sollpfadgeschwindigkeit, die einen Referenzpfad liefert, der die Annäherung der Istgeschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit ein einer gewünschten Reaktionscharakteristik ermöglicht, d.h. bei einer bestimmten Beschleunigung α in einer Wiederaufnahmezeit. Die Sollgeschwindigkeit wird als Sollpfadgeschwindigkeit bei der ersten Einstellung eingesetzt. Zum Zeitpunkt des Einschaltens des Einstellschalters errechnet ein Steuergrößenrechner 187 auf der Basis des Fehlers zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollpfadgeschwindigkeit eine Steuergröße, die an ein Betätigungsglied 188 ausgegeben wird, um den Fehler auf Null zu bringen. Auf der Basis des Ausgabewertes vom Betätigungsglied 188 und des Fehlers wird die Regeleingangcharakteristik best des Steuergrößenrechners 187 von Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmitteln 184 auf eine Regeleingangcharakteristik entsprechend jedem der Fahrzustände geändert. Bei Verwendung der errechneten Regeleingangcharakteristik best behält der Steuergrößenrechner 187 die Regelung der konstanten Fahrgeschwindigkeit. Koeffizientenbereich-Korrekturmittel 185 beobachten den Änderungszustand der errechneten Regeleingangcharakteristik best und bestimmen daraufhin den Wert einer nachfolgenden anfänglichen Regeleingangcharakteristik best, d.h. den oberen Grenzwert des Schwankungsbereiches der anfänglichen Regeleingangcharakteristik best und den Minimalwert der Regeleingangcharakteristik best, d.h. den unteren Grenzwert des Schwankungsbereiches der Regeleingangcharakteristik. Ein anfänglicher Soll-Öffnungsgrad der Drosselklappe entsprechend der Fahrzeugart oder der Straßensituation kann von den Rechenmittel 186 zur Berechnung des anfänglichen Regeleingangs erhalten werden, die die anfängliche Regeleingangsgröße U(O) bei der anfänglichen Einstellung oder einem Wiederaufnahmevorgang durch Verwenden von best0 errechnen.
Der Grundgedanke zur Bestimmung des Schwankungsbereiches der Regeleingangcharakteristik bei einem Fahrzeug, d.h. des oberen und unteren Grenzwertes, wird nachfolgend beschrieben. Zuerst verändern bei eingeschalteter Fahrtregelung die Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmittel die Regeleingangcharakteristik best entsprechend einem Fahrtzustand. Der anfängliche Wert der Regeleingangcharakteristik best wird beim Beginnen der Erstfahrt festsetzt, d.h. der obere Grenzwert best0 des Schwankungsbereiches wird aus Sicherheitsgründen auf den Maximalwert bMAX der Eingabeverteilungscharakteristik b aller mit der Vorrichtung ausgerüsteten Fahrzeuge eingestellt, weil es schwierig ist, herauszufinden, um welche Fahrzeugart es sich handelt.
In den Figuren 18(a) und 19(b) sind Flußdiagramme für die Koeffizientenbereich-Korrekturmittel gezeigt, um den oberen Grenzwert best0 und den unteren Grenzwert best1 auf den neuesten Stand zu bringen.
Bei Schritt 191 startet ein Schalter die Fahrtregelung, entsprechend beginnt eine Fahrtregelung zur konstanten Fahrgeschwindigkeit. Bei Schritt 192 werden der obere Grenzwert best0 und der untere Grenzwert best1 auf bMAX bzw. bMIN gesetzt. Bei Schritt 193 bis zu Schritt 1914 wird der obere Grenzwert best0 auf den neuesten Stand gebracht. Der untere Grenzwert best1 wird ab Schritt 1915 bis Schritt 1933 auf den neuesten Stand gebracht. Die Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmittel bringen best immer auf den neuesten Stand. Bei Schritt 193 wird entschieden, ob das Fahrzeug mit gleichmäßiger Geschwindigkeit fährt, d.h. ob der Absolutwert des Fehlers kleiner ist als ein bestimmter Wert A. Ist dies der Fall, wird bei Schritt 194 entschieden, ob die Steuereingabe schwankt. Wenn nicht, wird bei Schritt 195 entschieden, ob die Steuereingabe geschwankt hat. Ist dies nicht der Fall gewesen, schaltet das Programm weiter nach Schritt 197, wenn die Zeitspanne einer stabilen Fahrt eine bestimmte eingestellte Zeit T1 überschreitet, d.h. wenn ein gezählter Wert ta T1 übersteigt. Bei Schritt 197 wird ta gelöscht und der obere Grenzwert best0 wird um einen bestimmten Wert gen bei Schritt 198 verringert. Bei den Schritten 199 und 1910 wird die Regeleingangcharakteristik best so angepaßt, daß sie größer ist als ein bestimmter Wert H. Wird bei Schritt 194 entschieden, daß der Regeleingang geschwankt hat, wird der obere Grenzwert best0 um einen bestimmten Wert zou bei Schritt 1911 erhöht, und best0 wird so angepaßt, daß bMAX bei den Schritten 1912 und 1913 nicht überschritten wird. Zur Entscheidung, ob eine Schwankung stattgefunden hat, wird bei Schritt 1914 eine Flag auf "1" gestellt. Bei Schritt 195 wird verhindert, daß best nicht kleiner als best0 wird.
Das Verfahren zum Ändern des unteren Grenzwertes best1 wird nachfolgend anhand der Figur 19(b) beschrieben. Bei Schritt 1915 wird entschieden, ob die auf den neuesten Stand gebrachte Regeleingangcharakteristik best kleiner ist als der Minimalwert bm aus vorhergegangenen Zeiten. Ist das der Fall, wird der Zähler tb bei Schritt 1916 auf "0" gestellt, und bei Schritt 1917 wird der Minimalwert bm auf den neuesten Stand gebracht. Wenn ja, wird bei Schritt 1919 entschieden, ob dieser Zustand entsprechend dem Wert des Zählers tb eine bestimmte Zeitspanne T2 überschreitet. Ist das der Fall, wird der Zähler tb auf "0" zurückgestellt, und zwar bei Schritt 1920, und bei Schritt 1921 wird entschieden, ob der Minimalwert bm gleich dem derzeitigen unteren Grenzwert best1 ist. Ist das der Fall, wird bei Schritt 1922 der Zähler tc auf "0" zurückgestellt und der untere Grenzwert bst1 wird um den Wert gen bei Schritt 1923 verringert. Bei den Schritten 1924 und 1925 ist der auf den neuesten Stand gebrachte untere Grenzwert kleiner als bMIN. Ist das nicht der Fall, schaltet das Programm bei Schritt 1918 zum Schritt 1926, wobei der Zähler tb auf "0" zurückgestellt wird und bei Schritt 1927 entschieden wird, ob die Zeitspanne, während der der Minimalwert bm von best größer ist als der untere Grenzwert best1, eine bestimmte Zeitspanne T3 entsprechend Zähler tc überschreitet. Wenn ja, dann wird der Zähler tc auf "0" zurückgestellt bei Schritt 1928, und der untere Grenzwert best1 wird bei Schritt 1929 um den Wert zou vergrößert. Bei den Schritten 1930 und 1931 wird zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert ein bestimmter Abstand H eingehalten, und es wird verhindert, daß der auf den neuesten Stand gebrachte untere Grenzwert über den Minimalwert bm von best hinausgeht. Mir dem beschriebenen Verfahren werden der obere Grenzwert best0 und der untere Grenzwert best1 auf einen geeigneten Wert verändert und der Fahrzeugart oder Fahrbedingung angepaßt, während sie einen Wert aufrechterhalten, der größer ist als der Bereich H zwischen dem Maximalwert bMAX und dem Minimalwert best1. Der angepaßte Wert wird zum Zeitpunkt eines Löschens oder Abschaltens des Hauptschalters gespeichert. Die anfängliche Steuergröße U(0) wird darum zu einem nachfolgenden Einstell- oder Wiederaufnahmezeitpunkt von den Rechenmitteln für die anfängliche Steuereingabe unter Verwen- dung des letzten angepaßten oberen Grenzwertes best0 wie folgt errechnet:
U(0) = V*a/best0 (31)
wobei V eine Geschwindigkeit zur Zeitpunkt des Einschaltens des Schalters ist und (a) eine Konstante einer dynamischen Fahrzeugeigenschaft. Eine Geschwindigkeit beim anfänglichen Einstellen ist eine Sollgeschwindigkeit, und eine Geschwindigkeit eines Wiederaufnahmevorganges, der durch das Einschalten des Wiederaufnahmeschalters zustande kommt, ist eine Istgeschwindigkeit.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die einem Fahrzeug entsprechende anfängliche Regeleingangcharakteristik erzielt wird, indem die anfängliche Regeleingangcharakteristik best0 von Koeffizientenbereich-Korrekturmitteln angepaßt wird. Weiterhin kann die anfängliche Regeleinganggröße nach dem Einschalten des Wiederaufnahmeschalters errechnet werden. Das Auftreten einer Überschußreaktion bei einem Wiederaufnahmevorgang kann verringert werden. Es entsteht also ein Fahrtregler für konstante Fahrgeschwindigkeit von großer Genauigkeit. Für das Erhöhen oder Erniedrigen von oberem und unterem Grenzwert kann ein anderer Wert eingesetzt werden. Die oberen und unteren Grenzwerte können mit Hilfe einer Multiplikation mit einem bestimmten Wert festgelegt werden.
In den Figuren 23 und 24 sind Daten dargestellt, die aus einem Versuch mit einem Fahrzeug von 2000ccm und einem mit Turbo ausgestattetem Motor (205/6400 PS/Umdrehungen pro Minute) resultierten, für den die Regeleingang-Koeffizientenbestimmungsmittel verwendet wurden. Die Regelgleichung ist unter (25) angegeben, und der anfängliche Wert von best0 ist 0,2315. In Figur 23 ist ein Einstellvorgang auf ebener Straße bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h gezeigt. Die Regeleingangcharakteristik best wird beim anfänglichen Einstellen verringert, jedoch bei einem bestimmten Wert gestoppt. Eine stabile Fahrtregelung zur konstanten Geschwindigkeit kann so erzielt werden. In Figur 24 ist das Ergebnis eines Versuches mit dem gleichen Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h auf einer ansteigenden oder abfallenden Straße dargestellt. Bei Annäherung des Fahrzeuges an eine Steigung verringerte sich der Schätzwert best geringfügig und vergrößerte sich bei Annäherung an eine Abwärtsneigung. Bei seinem Verringern und Vergrößern vergrößerte bzw. verringerte sich der Regeleingang an das Betätigungsglied, die Fahrzeuggeschwindigkeit war jedoch konstant und die Istgeschwindigkeit folgte der Sollgeschwindigkeit mit großer Genauigkeit. Diese Versuche machten deutlich, wie wirksam der Algorithmus zum Ändern der Regeleingangcharakteristik ist. Es wurden mit derselben Software an zwei Fahrzeugarten Fahrversuche auf algorithmischer Basis mit dem Verfahren zum automatischen Anpassen eines Sollpfades und Ändern der Regelverstärkung durchgeführt. Die Regelgleichung wird bei (24) gegeben, und die Sollpfadgeschwindigkeit wird mit Gleichung (28) gegeben. L ist dabei 360 msec und best0 ist 0,2315. Figuren 25(a) bis 25(d) und Figuren 26(a) bis 26(d) stellen Ergebnisse von Versuchen mit dem Chassis-Dynamometer eines Fahrzeuges vom 3000 ccm (280/6200 PS/Umdrehungen pro Minute) und 3000 ccm (180/6000 PS/Umdrehungen pro Minute) dar. In Figuren 25(a) und 26(a) wird ein Einstellvorgang von 100 km/h bei einer Neigung von 3% und eine Regelung bei Wiederaufnahmevorgang von 50 km/h auf 100 km/h dargestellt. In den Figuren 25(b), 25(c), 26(b) und 26(c) sind Einstellvorgänge und Wiederaufnahmevorgänge unter den gleichen Bedingungen wie in Figuren 25(a) und 26(a) bei 0% bzw. -3% dargestellt. In Figuren 25(d) und 26(d) sind Versuchsergebnisse des Ansprechens der Geschwindigkeit dargestellt, wenn plötzlich eine Änderung des Neigungswinkels auftrat von +3% auf -3% und -3% auf +3% bei einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h. Entsprechend den obigen Ergebnissen kann gesagt werden, daß eine stabile und genaue Fahrtregelung unabhängig von der Fahrzeugart und dem Neigungswinkel geschaffen wird. Weiterhin erreichen Fahrzeuge die Sollgeschwindigkeit mit einer gewünschten Reaktionskurve ohne Überschußreaktion. Es kann somit eine robuste Regelung erreicht werden, unabhängig von der Art des Fahrzeuges und einem Wechsel des Straßenneigungswinkels.

Claims

1. Fahrtregler für ein Fahrzeug,

mit einer Geschwindigkeitsfühlerschaltung (12, 22, 43, 89, 91, 121, 131, 151, 181) zum Messen der Istgeschwindigkeit V(t) des Fahrzeuges (18, 28, 47, 97, 127, 137, 157, 189) zu einem Zeitpunkt t,

mit einem Betätigungsglied (16, 26, 45, 88, 96, 126, 136, 156, 188) zum Verstellen der Geschwindigkeit des Fahrzeuges über eine Drosselklappe (17, 27, 46, 88) eines Antriebsmotors,

mit einer Sollwerteinstellschaltung (13, 23, 41, 81, 92, 122, 132, 152, 182) zum Einstellen einer Sollgeschwindigkeit Vset,

mit einem Steuergrößenrechner (14, 24, 44, 86, 95, 125, 135, 155, 187) zum Berechnen einer dem Betätigungsglied (16, 26, 45, 88, 96, 126, 136, 156, 188) zuzuleitenden Regelgröße zum Verstellen der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (18, 28, 47, 97, 127, 137, 157, 189),

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Sollkurveneinstelleinrichtung (15, 25, 42, 85, 94, 123, 133, 153, 183) zum Einstellen einer Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) als Funktion der Zeit t vorgesehen ist, und

daß der Steuergrößenrechner (14, 24, 44, 86, 95, 125, 135, 155, 187) die dem Betätigungsglied (16, 26, 45, 88, 96, 126, 136, 156, 188) zuzuleitende Regelgröße durch Anwendung eines Regelgesetzes einer Zeitverzögerungsregelung berechnet, wobei das Ausgangssignal V(t) der Geschwindigkeitsfühlerschaltung (12, 22, 43, 89, 91, 121, 131, 151, 181) der Sollgeschwindigkeit Vset entlang der Sollkurve entspricht, die Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) vorgibt.

2. Fahrtregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kommandoschaltung (11, 21) vorgesehen ist zur Abgabe eines Fahrtregler-Startsignals, eines Fahrtregler- Löschsignals und eines Wiederaufnahmesignals zum Wiederaufnehmen der vorherigen Fahrtregler-Geschwindigkeit, die vor dem Löschen des vorher eingestellten Fahrtreglerbetriebes eingestellt war,

daß die Sollwerteinstellschaltung (13, 23) die Sollgeschwindigkeit aufgrund des Fahrtregler-Startsignals der Kommandoschaltung (11, 21) einstellt,

daß der Steuergrößenrechner (14, 24) die Stabilität des Regelsystems in einer solchen Weite sicherstellt, daß die Größe einer Regeleingangscharakteristik best zur Entscheidung über den Wert der Regelverstärkung ein Wert ist, der höher als der halbe Wert der Arbeitsverstärkung eines Modells ist, in dem ein Eingangssignal einem Eingangssignal für das Betätigungsglied (16, 26) und ein Ausgangssignal einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges (18, 28) entspricht, und zwar in Form eines adaptiven Regelprozesses zur Annahme einer unbekannten Größe bei Anwendung einer bekannten Größe, die einen kurzen Zeitraum L vor der unbekannten Größe auftrat, wobei angenommen wurde, daß die Änderung der unbekannten Größe in Bezug auf den Modellfehler des Modells und irgendwelche Störungen von außen für diesen kleinen Zeitraum L konstant sind, und

daß die Sollkurveneinstelleinrichtung (15, 25) Sollkurven für die Sollgeschwindigkeit einstellt, die durch die Istgeschwindigkeit zu erreichen gilt, wenn das Wiederaufnahmesignal von der Kommandoschaltung (11, 21) abgegeben wird, wobei zwei oder mehr Sollkurven voreinstellbar sind, die verschieden in der Form und Einstellzeit sowie als Funktion der Zeit dargestellt sind.

3. Fahrtregler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Sollkurven-Auswahlmittel (19), durch die der Fahrer des Fahrzeugs (18) eine geeignete der durch die Sollkurveneinstelleinrichtung (15) eingestellten Sollkurven auswählen kann, wodurch die Istgeschwindigkeit sich der Sollgeschwindigkeit entlang der von den Sollkurven-Auswahlmitteln (19) ausgewählten Sollkurve annähert.

4. Fahrtregler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Rückkehrgeschwindigkeits-Detektormittel (29) zum Ermitteln einer Abweichung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Erkennen des Wiederaufnahmesignals der Kommandoschaltung (21), wodurch abhängig von der durch die Rückkehrgeschwindigkeits-Detektormittel (29) festgestellten Abweichung diejenige Sollkurve ausgewählt wird, die gegenüber der Sollgeschwindigkeit eine andere Annäherungszeit hat.

5. Fahrtregler nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Sollkurven vorgesehen sind, die sich voneinander in der Einstellzeit unterscheiden, die gegenüber einer Geschwindigkeitsachse im voraus unterscheiden, und daß die Sollkurven eine glatte Kurvenform in Bezug auf die Wiederaufnahmezeit in der Form einer Tabelle haben, wodurch die Sollkurvengeschwindigkeit entsprechend dem Fehler zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit berechnet werden kann, wenn der Wiederaufnahmeschalter eingeschaltet ist.

6. Fahrtregler nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiederaufnahme während der Zeit der Annäherung die Beschleunigung α beträgt, um die Sollkurvengeschwindigkeit und die Einstellgeschwindigkeit entsprechend dem Geschwindigkeitsfehler zu berechnen.

7. Fahrtregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergrößenrechner folgende Größen heranzieht:

- einen Wert U(t-L), der einen kurzen Zeitraum L vorher in der Funktion U(t) auftritt,

- einen Differentialwert n-ter Ordnung der Istgeschwindigkeit V(t), der einen kurzen Zeitraum L vorher aufgetreten ist,

- einen Differentialwert n-ter Ordnung der Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t),

- eine Regeleingangscharakteristik best, und

- eine Sollfehlercharakteristik, die eine Differentialgleichung n-ter Ordnung anwendet, mit Differentialwerten, die mit entsprechenden Fehlerrückkopplungskoeffizienten ki (> 0, i = n - 1 bis 0) eines Fehlers e(t) zwischen der Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) und dem Ausgangssignal V(t) der Geschwindigkeitsfühlerschaltung, einem Fehler und der Sollfehlercharakteristik und gegebenenfalls dem Wert der Regeleingangscharakteristik best, der zum Zeitpunkt der Regelverstärkungsberechnung angewandt wird, wobei diese Charakteristik höher als mindestens die Hälfte des Maximalwertes der Arbeitsverstärkung ist.

8. Fahrtregler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Sollkurven-Annäherungsmittel (94) zum Auffinden einer neuen Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) unter Anwendung von mindestens einer Kurvenänderungsregel, um eine neue Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) durch Auswertung des Fehlers zwischen der Sollkurvengeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit, oder zumindest eines der Differentialwerte bis zur n-ten Ordnung des Fehlers und der mittleren Geschwindigkeit und Position des Betätigungsgliedes (96) zu ermitteln.

9. Fahrtregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kurvenänderungsregel der Sollkurven-Änderungsmittel (94) mindestens einer der Fehler in den Differentialwerten der als variable Faktoren eingegebenen Fehler mit einem eingestellten Wert verglichen wird, und daß die mittlere Geschwindigkeit und Position des Betätigungsgliedes mit eingestellten Werten verglichen werden, so daß unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen entsprechenden Einstellwerten die Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) von Ausgangsvariablenfaktoren gegeben wird durch einen realen Zahlenwert, eine Berechnung von linearen oder nicht-linearen Funktionen mit mindestens einem der Fehler oder dem Differentialwert des Fehlers, oder durch Anwendung einer Entscheidungsregel mit variablen Zahlen, die die Eingangs- und Ausgangsvariablenfaktoren durch fuzzy-variable Zahlen ausdrückt.

10. Fahrtregler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollkurveneinstelleinrichtung (93) Annäherungsbeschleunigungsänderungsmittel enthält zum Ändern der Beschleunigung α derart, daß diese sich sanft der Sollkurve bis zu der Sollgeschwindigkeit annähert, wenn der Fehler zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit niedriger als ein bestimmter Wert ist, also wenn die Sollkurvengeschwindigkeit Vd(t) eine Geschwindigkeit auf einer geraden Linie liegt, die durch die Beschleunigung α dargestellt wird.

11. Fahrtregler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherungsbeschleunigungsänderungsmittel dazu ausgebildet sind, die Beschleunigung α zu reduzieren, wenn der Fehler zwischen der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit in der Wiederaufnahmephase kleiner als ein bestimmter Einstellwert ist.

12. Fahrtregler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollkurveneinstelleinrichtung (93) ein Anfangssollkurvenänderungsmittel zum Finden einer neuen Sollkurvengeschwindigkeit durch derartiges Parallelverschieben der Sollkurvengeschwindigkeit enthält, daß sie zu dem jeweiligen Zeitpunkt mit der Istgeschwindigkeit zusammenfällt, wenn der zum Zeitpunkt des Einschaltens des Wiederaufnahmeschalters gemessene Fehler e(t) größer als ein bestimmter Einstellwert wird.

13. Fahrtregler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Regeleingangskoeffizienten-Entscheidungsmittel (154) zum Bestimmen der Regeleingangscharakteristik best durch Anwenden einer oder mehrerer Koeffizientenentscheidungsregeln auf der Basis der Schätzung des Fehlers zwischen der Sollkurvengeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit, oder zumindest einer der Differentialwerte des Fehlers bis zur n-ten Ordnung und der mittleren Geschwindigkeit und Position des Betätigungsgliedes (156).

14. Fahrtregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Koeffizienteneinscheidungsregel der Regeleingangskoeffizienten-Entscheidungsmittel (154) mindestens einer der Fehler oder der Differentialwert des Fehlers als variable Faktoren eingegeben werden und mit einem Einstellwert verglichen werden, und daß die mittlere Geschwindigkeit und die Position des Betätigungsgliedes (156) mit Einstellwerten verglichen werden, so daß unter Berücksichtigung der Beziehung zu dem entsprechenden Einstellwerten die Regeleingangscharakteristik best gegeben ist durch einen realen Zahlenwert, eine Berechnung von linearen oder nicht-linearen Funktionen mit mindestens einem der Fehler oder dem Differentialwert des Fehlers, oder durch Anwendung einer Entscheidungsregel mit variablen Zahlen, die die Eingangs- und Ausgangsvariablenfaktoren durch fuzzy-variable Zahlen ausdrückt.

15. Fahrtregler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Regeleingangskoeffizienten-Entscheidungsmittel (184) zum Berechnen der Regeleingangscharakteristik best unter Anwendung von mindestens einer der Koeffizientenregeln auf der Basis der Schätzung des Fehlers e(t) oder zumindest eines der Differentialwerte n-ter Ordnung des Fehlers e(t) und der mittleren Bewegungsgeschwindigkeit und der Position des Betätigungsgliedes (188);

ein Koeffizientenbreiten-Änderungsmittel (185) zum Ändern sowohl des Wertes der Anfangsregeleingangscharakteristik best0, der der Maximalwert der Regeleingangscharakteristik ist, als auch des Minimalwertes best1 der Regeleingangscharakteristik entsprechend dem Änderungszustand der berechneten Regeleingangscharakteristik best, um die Breite der Regeleingangscharakteristik best zu ändern; und

Anfangsregeleingangs-Rechenmittel (186) zum Berechnen eines Anfangsregeleingangswertes U(0) zum Zeitpunkt des Einstellens und der Wiederaufnahme unter Anwendung des Wertes best0.

16. Fahrtregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anfangsregeleingangs-Rechenmitteln ein Anfangsregeleingangswert U(0) durch den Wert V0*a/best0 gegeben ist unter Anwendung der Anfangsregeleingangscharakteristik best0 der Geschwindigkeit V0 zum Zeitpunkt des Einstellens und der Wiederaufnahme sowie des Konstantwertes "a".

17. Fahrtregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Koeffizienten-Änderungsmitteln die Anfangswerte des Maximalwertes best0 bzw. des Minimalwertes best1 der Regeleingangscharakteristik dem Maximalwert und dem Minimalwert variabler Breite für die Arbeitsverstärkung aller vorliegenden Fahrzeuge entsprechen.

18. Fahrtregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der kurze Zeitraum L als Regelperiode gewählt wird, das vorliegende System zu einem diskreten Zeitsystem wird.