DE69204069T2

DE69204069T2 - Geschwindigkeitsregelung für fahrzeug mit adaptivem lernen.

Info

Publication number: DE69204069T2
Application number: DE69204069T
Authority: DE
Inventors: Gary Michael Milford Mi 48042 Klingler; Kah Seng Farmington Hills Mi 48334 Oo
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: DE69204069D1; WO1993002886A1; US5333109A; CA2114956A1; CA2114956C; JPH06509761A; EP0597944B1; EP0597944A1

Description

Der Bereich der Erfindung betrifft Geschwindigkeitsregelungssysteme für Kraftfahrzeuge.
Herkömmliche Geschwindigkeitsregelungssysteme halten die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges bei einer Referenzgeschwindigkeit durch Closed-Loop-Regelung der Drosselklappe als Antwort auf ein Fehlersignal. Die Referenzgeschwindigkeit wird durch Abspeichern der Geschwindigkeit des Fahrzeuges erzeugt, die zum Zeitpunkt der Betätigung eines bestimmten Knopfes oder Schalters durch den Operateur besteht. Typisch wird das Fehlersignal durch das Subtrahieren der Geschwindigkeit des Fahrzeuges von der Referenzgeschwindigkeit bereitgestellt, und dann bringt die Closed-Loop-Regelung das Fehlersignal auf Null. Nachdem die Geschwindigkeitssteuerung temporär als Antwort auf das Betätigen der Bremsen durch den Operateur außer Betrieb gesetzt ist, wird die vorhergehend gespeicherte Referenz zur Geschwindigkeitsreferenz, nachdem der Operateur einen Schalter zur Wiederaufnahme betätigt hat.
Ein Problem bei solchen Ansätzen nach dem Stand der Technik besteht darin, daß beim Beginnen der Geschwindigkeitsregelung, oder deren Wiederaufnahme, die Closed-Loop-Regelung, die auf das Fehlersignal anspricht, erst das Spiel des Kabels für die Geschwindigkeitssteuerung "einrollen" muß und dann die Drosselklappe betätigt, um die Referenzgeschwindigkeit wiederherzustellen. So kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges anfänglich beim Beginnen oder der Wiederaufnahme des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung abfallen.
Das U.S. Patent 4,591,986, von Nakajima et al. herausgegeben, richtet sich auf das vorstehende Problem des Geschwindigkeitsverlustes. Nakajima et al. speichern eine Endstellung der Drosselklappe zur Zeit der Betätigung der Geschwindigkeitsregelung in einem Speicher oder einer Tabelle ab, die die Stellung der Drosselklappe als Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeug es enthält. Die Drosselklappe des Motors wird dann in diese Endstellung der Drosselklappe gebracht und dann wird die Closed-Loop-Regelung eingeleitet.
Hierin haben die Erfinder zahlreiche Nachteile des obenstehenden Ansatzes erkannt. Beispielsweise wird die Referenztabelle für ein bestimmtes Fahrzeug für die Bedingungen einer ebenen Straße erzeugt. Andererseits muß das Spiel des Kabels zur Geschwindigkeitssteuerung, das zum Erhalten einer gewünschten oder Ausgangsstellung der Drosselklappe aufgerollt werden muß, eine Funktion des Spiels des Kabels und des Spiels der Verbindung sein, die von Fahrzeug zu Fahrzeug veränderlich sind. Weiterhin ist die Beziehung zwischen der Stellung der Drosselklappe und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges je nach Fahrzeug, Ausstattung des Fahrzeuges und Belastung veränderlich.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Geschwindigkeitsregelungssystem bereitzustellen, das eine Ausgangsstellung der Drosselklappe zur Verwendung während des Betätigens oder der Wiederaufnahme der Geschwindigkeitsregelung adaptiv erlernt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Geschwindigkeitsregelungssystem bereitgestellt, durch einen Operateur betätigt, das die Drosselklappe des Motors zum Halten der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei einer gewünschten Geschwindigkeit steuert, umfassend:
eine Steuerungsvorrichtung umfassend eine Servovorrichtung, die mit der Drosselklappe verbunden ist, zum Halten der Drosselklappe in einer gewünschten Stellung der Drosselklappe, basierend auf einer Ausgangsstellung der Drosselklappe und einer Abweichung der gewünschten Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges;
eine Initialisierungsvorrichtung zum Erzeugen dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, die zum Zeitpunkt der Betätigung durch den Operateur besteht; wobei diese Ausgangsstellung der Drosselklappe durch diese Vorrichtung zum Einleiten durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Konstanten und Addieren eines Versatzes, der von der Stellung der Drosselklappe beim Leerlauf abhängt, erzeugt wird, und eine Lernvorrichtung zum Auffrischen dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe, abhängig von einer Abweichung der gewünschten Stellung der Drosselklappe von dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe, die als diese Ausgangsstellung der Drosselklappe während einer darauffolgenden Betätigung durch den Operateur verwendet wird.
Ein Vorteil des vorstehenden Aspektes der Erfindung ist, daß die Ausgangsstellung der Drosselklappe adaptiv erlernt wird, so daß sie genau ist, ungeachtet der Menge des Spiels der Kabel oder des Fahrzeugtyps, auf dem das Geschwindigkeitsregelungssystem installiert ist.
Die Erfindung wird nun weiter auf dem Wege eines Beispiels beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Abbildung 1 ein Schema der Elektromechanik eines Geschwindigkeitsregelungssystems ist, das die hierin beschriebene Erfindung vorteilhaft ausnutzt;
Abbildungen 2A-2B Fließdiagramme sind, die Verfahrensschritte zeigen, die von einem Mikrocomputer ausgeführt werden, um verschiedene Befehle zur Geschwindigkeitsregelung durch Decodierung einer Vielzahl von Schaltbefehlen von den in Abbildung 1 gezeigten Schaltern zu erzeugen;
Abbildung 3 ein Fließdiagramm ist, das die Verfahrensschritte zeigt, die von einem Mikrocomputer ausgeführt werden, um einen Befehl zum Einstellen der Drosselklappe während der Vorgänge der Geschwindigkeitsregelung zu erzeugen;
Abbildung 4 eine graphische Darstellung eines quadratischen Verfahrens zur Geschwindigkeitsregelung ist;
Abbildung 5 ein Fließdiagramm ist, das die Verfahrensschritte zeigt, die von einem Mikrocomputer bei der Steuerung eines Schrittmotors, der mit der Drosselklappe verbunden ist, ausgeführt werden, als Antwort auf einen Befehl zum Einstellen der Drosselklappe;
Abbildungen 6A-6B Fließdiagramme sind, die die Verfahrensschritte zeigen, die von einem Mikrocomputer ausgeführt werden, um den Vorgang der Geschwindigkeitsregelung einzuleiten;
Abbildung 7 eine graphische Darstellung des Erzeugens einer Ausgangsstellung der Drosselklappe ist, um den Vorgang der Geschwindigkeitsregelung einzuleiten;
Abbildungen 8A-8C graphische Darstellungen der Initialisierung der Geschwindigkeitsregelung sind, die unter Bezugnahme auf die Abbildungen 6A-6B beschrieben wurde;
Abbildung 9 ein Fließdiagramm der Verfahrensschritte ist, die von einem Mikrocomputer beim adaptiven Erlernen einer initialen Endstellung der Drosselklappe ausgeführt werden;
Abbildungen 10A-10B Fließdiagramme von Verfahrensschritten sind, die von einem Mikrocomputer beim Steuern des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung während einer bestimmten Ausführungsform eines Wiederaufnahmemodus ausgeführt werden;
Abbildungen 11A-11C eine graphische Darstellung des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung während des unter Bezugnahme auf die Abbildungen 10A-10B beschriebenen Wiederaufnahmemodus sind; und
Abbildungen 12A-12C eine weitere graphische Darstellung des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung während des unter Bezugnahme auf die Abbildungen 10A-10B beschriebenen Wiederaufnahmemodus sind.
Das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 wird zuerst allgemein unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm aus Abbildung 1 beschrieben. Eine detailliertere Beschreibung wird später hierin geliefert, unter besonderer Bezugnahme auf die Abbildungen 2-12. Das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 steuert die Drosselklappe (nicht gezeigt) über die Kabeltrommel 12, die mit dem Kabel 14 der Drosselklappe verbunden ist. Im allgemeinen spricht das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 wie folgt an:
auf den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 18, der detaillierter in der U.S. Patentschrift mit der Seriennummer Nr. 280,907 beschrieben ist, deren Spezifikation hierin als Referenz eingefügt ist; auf den Schalter des Bremslichtes 24; und auf den Bremskippschalter 26, der auf einen vorbestimmten hydraulischen Fluidumdruck in der Bremsleitung anspricht, z.B. 100 psi. Die vorstehenden Eingaben werden auf herkömmliche Weise von einem Schaltkreis 28 zur Meßwertaufbereitung des Eingabesignals gefiltert und gepuffert. Zusätzlich spricht das Geschwindigkeitsregelungssystem 10, wie hierin nachstehend detaillierter unter besonderer Bezugnahme auf die Abbildungen 2A-2B beschrieben wird, auf eine Multiplexschaltermontage 30 an, die am Lenkrad (nicht gezeigt) des Fahrzeuges angebracht ist. In diesem besonderen Beispiel umfaßt die Multiplexschaltermontage 30 die folgenden, durch den Operateur bedienbaren Momentschalter: EIN/AUS-Schalter 32, ABFAHRT-Schalter 34, SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalter 36 und WIEDERAUFNAHME/ABBRUCH- Schalter 38.
Der Mikrocomputer 42, ein herkömmlicher Mikrocomputer wie z.B. aus der 6805- Reihe, wird als auf die vorstehend beschriebenen Eingaben ansprechend dargestellt, um den Schrittmotor 50 zu steuern, der seinerseits die Kabeltrommel 12 über das Untersetzungsgetriebe 54 und die elektromagnetische Kupplung 56 steuert. In diesem besonderen Beispiel umfaßt die elektromagnetische Kupplung 56 die Kupplungsscheiben 58a und 58b, worin die Kupplungsscheibe 58b zu einer Rückholfeder hin (nicht gezeigt) als Antwort auf das Fließen eines elektrischen Stromes durch die Spule 60 versetzt wird. Diese mechanischen Bestandteile werden detaillierter in der U.S. Patentschrift mit der Seriennummer Nr. 07/558,918 beschrieben, deren Spezifikation hierin als Referenz eingefügt ist.
Weiter wird unter Bezugnahme auf Abbildung 1 die Spule 60 mit einem über die Kupplungssteuerung 64 geerdeten Ende gezeigt, in diesem besonderen Beispiel ein Feldeffekttransistor, der auf den Mikrocomputer 42 anspricht. Das andere Ende der Spule 60 ist über den Bremskippschalter 26 mit der Batteriespannung VB verbunden. Während der Deaktivierung des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung, wenn beispielsweise der EIN/AUS-Schalter 32 in die AUS-Stellung gedrückt wird oder der Bremslichtschalter 24 geschlossen wird, weist der Mikrocomputer 42 den Schrittmotor 50 an, in Leerlauf zu gehen und löst dann die elektromagnetische Kupplung 56 über die Kupplungssteuerung 64. Zusätzlich löst sich die elektromagnetische Kupplung 56 sofort auf Betätigen des Bremskippschalters 26, wenn ein vorbestimmter Druck wert im Bremssystem erreicht wird.

BEFEHLE ZUR GESCHWINDIGKEITSSTEUERUNG

Die Wirkungsweise der Multiplexschaltermontage 30 und die Decodierung der Schalterbetätigung durch den Mikrocomputer 42 zum Bereitstellen entsprechender Befehle zur Geschwindigkeitsregelung (d.h. Betriebsmodi der Geschwindigkeitsregelung) werden nun unter fortbestehender Bezugnahme auf Abbildung 1 und unter Bezugnahme auf die Abbildungen 2A-2B beschrieben werden. Für die besondere, hierin gezeigte Ausführungsform empfängt die Multiplexschaltermontage 30 elektrische Energie (VB') am Knoten 64 über die Relaisspule der elektrischen Hupvorrichtung 66 über den Schleifring 70. Es wird gezeigt, daß die Erde mit dem Knoten 72 der Multiplexschaltermontage 30 über den Schleifring 74 verbunden ist. Die Schaltermontage 30 umfaßt den Ausgabeknoten 80, der mit dem Knoten 82 der Brückenschaltung 86 über den Schleifring 88 verbunden ist. Wie hierin nachstehend detaillierter beschrieben wird, ist ein Multiplexausgabesignal oder eine -spannung am Knoten 80 durch die Multiplexschaltermontage 30 bereitgestellt. Der Mikrocomputer 42 decodiert das Multiplexausgabesignal um die geeigneten Steuersignale bereitzustellen. In diesem besonderen Beispiel wird eine von fünf vorgewählten Spannungen am Knoten 82 (V&sub8;&sub2;) durch Betätigen eines der Momentschalter 32, 34, 36 oder 38 bereitgestellt.
Der EIN/AUS-Schalter 32 wird als einpoliger, zweiseitiger Momentschalter dargestellt, dessen Pol mit dem Knoten 80 verbunden ist, dessen "EIN"-Stellung mit dem Knoten 64 verbunden ist und dessen "AUS"-Stellung mit der elektrischen Erde an Knoten 72 verbunden ist. Der ABFAHRT-Schalter 34 ist als Momentschalter dargestellt, der in Serie mit dem Widerstand 94 zwischen dem Knoten 80 und dem Knoten 72 geschaltet ist. Der SETZEN/BESCHLEUNIGEN- Schalter 36 ist als Momentschalter dargestellt, der in Serie mit dem Widerstand 96 zwischen dem Knoten 80 und dem Knoten 72 geschaltet ist. Der WIEDERAUFNAHME/ABBRUCH-Schalter 38 ist als Momentschalter dargestellt, der in Serie mit dem Widerstand 98 zwischen dem Knoten 80 und dem Knoten 72 geschaltet ist. Der Schalter 92 der Hupe ist in Serie mit den Knoten 64 und 74 verbunden.
Die elektrische Brückenschaltung 86 ist gezeigt, die zwei resistive Spannungsteiler umfaßt, die ihrerseits mit der Erde und dem Knoten 102 verbunden sind, der seinerseits mit VB verbunden ist. Der erste Spannungsteiler umfaßt den Widerstand 114 (R114), der Knoten 102 mit Knoten 82 verbindet, und Widerstand 116 (R116), der die Erde mit Knoten 82 verbindet. Der zweite Spannungsteiler umfaßt den Widerstand 120 (R120) und Widerstand 122 (R122), der mit Knoten 104 verbunden ist. Die Knoten 82 und 104 sind mit entsprechenden A/D-Eingaben A/D&sub1; und A/D&sub2; von Mikrocomputer 42 verbunden gezeigt.
Nun wird die Wirkungsweise der Multiplexschaltermontage 30 und der Brückenschaltung 86 beim Erzeugen von vorgewählten Spannungen im Knoten 82, die den Geschwindigkeitsregelungsbefehlen entsprechen, beschrieben. Beim Betätigen des EIN/AUS-Schalters 32 zur "EIN"-Stellung wird die Spannung VB' mit Knoten 82 verbunden. Wenn der EIN/AUS-Schalter 32 in die "AUS"-Stellung gebracht wird, ist die Erde mit Knoten 82 verbunden. Wenn alle Schalter der Multiplexschaltermontage 30 unbetätigt sind (d.h. keiner ist gedrückt), dann ist Knoten 80 nicht geerdet, so daß die Spannung am Knoten 82 der elektrischen Brückenschaltung 86 VB R116/(R114+R116) ist. Das bedeutet, daß die Spannung im Knoten 82 durch Teilen von VB durch den ersten resistiven Spannungsteiler, der die Widerstände 114 und 116 umfaßt, bestimmt wird. Diese Spannung ist demnach eine Referenzspannung, die die gleichzeitig abgeschaltete oder Leerlaufstellung der Momentschalter 32, 34, 36 und 38 kennzeichnet.
Während eines momentanen Niederdrückens des ABFAHRT-Schalters 34 ist der Widerstand 94 parallel mit dem Widerstand 116 der elektrischen Brückenschaltung 86 verbunden. Folglich wird die Spannung im Knoten 82 beim Niederdrücken des ABFAHRT-Schalters 34 durch
VB R116 R94/(R114 + R116 R94)
dargestellt, wobei R116 R94 den Widerstand der parallelen Kombination von R116 und R94 darstellt.
Beim Halten des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 in seiner niedergedrückten Stellung ist der Widerstand 96 parallel zum Widerstand 116 geschaltet. Während einer solchen momentan niedergedrückten Stellung ist die Spannung im Knoten 82 durch
VB R116 R96/(R114 + R116 R96)
dargestellt.
Auf ähnliche Weise ist während des Niederdrückens des WIEDERAUFNAHME/ABBRUCH-Schalters 38 der Widerstand 98 parallel zum Widerstand 116 geschaltet. Also ist dann die Spannung im Knoten 82 durch
VB R116 R98/(R114 + R116 R98)
dargestellt.
Die Spannung im Knoten 104 (V&sub1;&sub0;&sub4;) der Brückenschaltung 86 ist eine Systemreferenzspannung, die durch Teilen von VB durch den zweiten resistiven Spannungsteiler, der die Widerstände 120 und 122 (d.h. VB R120/R120+R122) umfaßt, bestimmt wird. Jegliche Veränderung der Batteriespannung, Spannungsspitzen oder Rauschen in der Stromleitung werden sowohl V&sub8;&sub2; als auch V&sub1;&sub0;&sub4; auf proportionale Weise beeinflussen. Wie unten unter Bezugnahme auf die Abbildungen 2A-2B beschrieben ist, skaliert der Mikrocomputer 42 V&sub8;&sub2; durch V&sub1;&sub0;&sub4;, um V&sub8;&sub2; der Effekte der Spannungsänderungen und des Rauschens zu bereinigen.
Nun wird die Wirkungsweise des Mikrocomputers 42 beim Decodieren der Multiplexschaltermontage 30 und dem Bereitstellen von Geschwindigkeitsregelungsbefehlen unter Bezugnahme auf das in den Abbildungen 2A-2B gezeigte Fließdiagramm beschrieben werden. Jeder gezeigte Block stellt einen Verfahrensschritt dar, der vom Mikrocomputer 42 bei jeder seiner Schleifen im Hintergrund ausgeführt wird. Der Fachmann wird erkennen, daß das gezeigte Verfahren von anderen Komponenten, wie z.B. von einem analogen Schaltkreis oder von diskreten logischen Bestandteilen, die gewöhnlich integrierte Schaltkreise genannt werden, durchgeführt werden kann.
Beim Start von jeder Schleife im Hintergrund wird das Bremslichtsignal im Schritt 152 abgetastet. Beim Vorhandensein eines Bremslichtsignals wird das Brems-Flag gesetzt und der BEREITSCHAFT-Befehl erzeugt (siehe Schritte 154 und 156). Während des BEREITSCHAFT-Modus wird der Schrittmotor 50 schrittweise zu einer Leerlaufstellung der Drosselklappe phasenverstellt und dann wird die elektromagnetische Kupplung 56 gelöst. Danach findet die Wiederaufnahme des Geschwindigkeitsregelungsvorganges entweder mit einem SETZEN- oder mit einem WIEDERAUFNAHME-Befehl statt.
Wenn kein Bremslichtsignal vorhanden ist, vergleicht Schritt 158 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit (v) mit dem vorgewählten Werte bereich Δ um die Referenzgeschwindigkeit ms, die im Speicher abgelegt ist. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit jenseits dieses vorgewählten Bereiches befindet, wird ein BEREITSCHAFT-Befehl erzeugt (Schritte 156 und 158). Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb dieses vorgewählten Bereiches befindet, wird die Digitaldarstellung von V&sub8;&sub2; und V&sub1;&sub0;&sub4; während des Schrittes 162 ausgewertet. Ein Steuersignal Vc wird dann in Schritt 164 durch Skalieren von V&sub8;&sub2; mit V&sub1;&sub0;&sub4; zum Eliminieren der Effekte der Spannungsänderungen und des Rauschens im Knoten 82, wie hierin vorstehend beschrieben, erzeugt. Folglich ist das Steuersignal Vc eine Digitaldarstellung oder Codierung von V&sub8;&sub2;, die wiederum eine Darstellung der Betätigung der Multiplexschaltermontage 30 in Form einer Spannung ist.
Während der Schritte 168, 170 und 172 wird ein EIN-Flag gesetzt und der EIN- Befehl dann erzeugt, wenn die Digitaldarstellung von V&sub8;&sub2; größer als V&sub1;&sub0;&sub4; ist. Anders ausgedrückt wird der Geschwindigkeitsregelungsvorgang aktiviert, wenn der vorstehende Vergleich ergibt, daß sich der EIN/AUS-Schalter 32 momentan in seiner EIN-Stellung befindet.
Das Steuersignal Vc wird dann mit einer Digitaldarstellung der Spannung, oder Wertebereich der Spannung, verglichen, die mit der momentanen Betätigung des EIN/AUS-Schalters 32 in der AUS-Stellung (VOFF) während des Schrittes 176 verbunden ist. Wenn Vc gleich VOFF ist, wird das ON-Flag gelöscht und der AUS- Befehl während der Schritte 178 und 180 erzeugt. Der Schrittmotor 50 wird dann in eine Leerlaufstellung gebracht und die elektromagnetische Kupplungsmontage 56 gelöst. Der Geschwindigkeitsregelungsvorgang kann danach nicht vor dem Empfangen eines ElN-Befehls neu betätigt werden.
Wenn das Steuersignal Vc ungleich dem Signal VOFF ist und das EIN-Flag vorher gesetzt war (siehe Schritte 176 und 184), wird das Steuersignal Vc mit dem Signal VSET verglichen, das eine Digitaldarstellung der Spannung in Knoten 82 bei der Betätigung des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 (siehe Schritt 186) ist. Wenn das Steuersignal Vc und das Signal VSET gleich sind, wird dann der vorhergehende Zustand von Signal Vc auf eine Leerlaufstellung des Schalters (VIdle) geprüft, die der gleichzeitigen Deaktivierung aller Momentschalter in der Multiplexschaltermontage (30) entspricht (siehe Schritt 188). Sollte sich der vorhergehende Zustand von einer Leerlaufstellung des Schalters unterscheiden, könnten zwei Schalter gleichzeitig vom Benutzer gedrückt sein, wobei eine weitere Verarbeitung durch die Geschwindigkeitsregelung verlassen wird.
Wenn das Steuersignal Vc gleich dem Signal VSET ist (siehe Schritt 186) und der vorhergehende Zustand des Steuersignals Vc in Leerlaufstellung war (siehe Schritt 188), was bedeutet, daß vorher alle Schalter geöffnet waren, dann wird das Brems-Flag während des Schrittes 190 geprüft. Es wird angemerkt, daß das Brems-Flag beim Betätigen der Bremsen des Fahrzeuges gesetzt wird (siehe Schritte 150 und 152) und gelöscht wird, wenn ein Steuersignal Vc in einer Leerlaufstellung erfaßt wird, was bedeutet, daß alle Momentschalter gleichzeitig deaktiviert waren (siehe Schritte 230 und 232).
Nun zu Schritt 190 zurückkehrend, wenn das Brems-Flag als gelöscht erfaßt wird, wird das Steuersignal Vc geprüft, um zu ermitteln, ob es sich ebenso bei VSET bei der vorhergehenden Hintergrundschleife befand. Wenn dies nicht der Fall war, wird dann ein SETZEN-Befehl erzeugt (siehe Schritte 192 und 194). Andererseits wird, wenn sich das Steuersignal Vc während der vorhergehenden Hintergrundschleife ebenso bei VSET befand, ein BESCHLEUNIGEN-Befehl erzeugt (siehe Schritte 192 und 196). Mit anderen Worten ergibt das Erfassen eines permanenten Niederdrückens des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 einen BESCHLEUNIGEN-Befehl.
Wie später hierin detaillierter unter besonderer Bezugnahme auf Abbildung 3 beschrieben ist, startet der SETZEN-Befehl die Initialisierung des Geschwindigkeitsregelungsvorganges, um die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Betätigung des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 zu erfassen. Bei ständigem Niederdrücken des Schalters beschleunigt das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 das Fahrzeug durch Erhöhen der eingestellten Geschwindigkeit auf eine vorprogrammierte Weise.
Die Decodierung der Betätigung des ABFAHRT-Schalters 34 findet während des Verfahrensschrittes 200 statt. Nachdem die Digitaldarstellung der Spannung im Knoten 82, die mit einer solchen Betätigung verbunden ist, erfaßt wurde (VIdle), wird der vorhergehende Zustand vom Steuersignal Vc im Schritt 202 geprüft. Wenn eine vorhergehende Leerlaufstellung aller Schalter erfaßt wird und sich das Brems-Flag in gelöschtem Zustand befindet (siehe Schritt 204), wird ein ABFAHRT-Befehl erzeugt. Sonst endet das Verfahren für die spezielle Hintergrundschleife. Während des Abfahrtsvorganges der Geschwindigkeitsregelung wird der Schrittmotor 50 in die Leerlaufstellung gebracht. Das Loslassen des ABFAHRT-Schalters 34 ergibt die Reinitialisierung des Geschwindigkeitsregelungsvorganges bei der Geschwindigkeit, bei der sich das Fahrzeug zum Zeitpunkt eines solchen Loslassens befand.
Die Decodierung der Betätigung des WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalters 38 und das daraus folgende Erzeugen des WIEDERAUFNAHME-Befehls beginnt mit Schritt 210. Nach dem bestätigenden Vergleich von Signal Vc mit Signal VRsm wird der vorhergehende Zustand vom Steuersignal Vc auf Leerlauf während Schritt 212 überprüft. Wenn alle Schalter zuvor deaktiviert waren und sich das Brems- Flag in seinem gelöschten Zustand befindet (siehe Schritt 214), wird auf den Bereitschaftsmodus überprüft (siehe Schritt 216). Wenn zuvor der Bereitschaftsmodus bestand, wird der WIEDERAUFNAHME-Befehl dann während Schritt 218 erzeugt. Wenn sich jedoch die Geschwindigkeitsregelung zuvor nicht im Bereitschaftsmodus befand (d.h. die Geschwindigkeitsregelung war im Steuerungsmodus), dann wird das Niederdrücken des WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalters 38 als Löschbefehl interpretiert und der Bereitschaftsmodus erzeugt (Schritt 220).
Beim Betrieb im Wiederaufnahmemodus wird der Geschwindigkeitsregelungsvorgang zum Erhalten der gewünschten oder eingestellten Geschwindigkeit reinitialisiert, die vor der Anwendung der Bremsen des Fahrzeuges abgespeichert wurde. Eine detaillierte Beschreibung des Wiederaufnahmevorganges wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Abbildungen 10A-10B, 11A-11C und 12A-12C beschrieben werden.
Weiter unter Bezug auf die Abbildungen 2A-2B bewirkt das Erfassen der gleichzeitigen Deaktivierung aller Schalter der Multiplexschaltermontage 30 (d.h. Vc = VIdle) im Schritt 230 das Löschen des Brems-Flags während des Schrittes 232. Angesichts der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte können weder der SETZEN-, noch der BESCHLEUNIGEN-, noch der ABFAHRT-, noch der WIEDERAUFNAHME-Befehl erzeugt werden, wenn nicht das Brems-Flag gelöscht ist. Mit anderen Worten können diese Befehle nicht eher erzeugt werden, als sich jeder Schalter der Multiplexschaltermontage 30 gleichzeitig in einer Leerlaufstellung befindet. Weiterhin muß sich jeder vorhergehende Zustand von Signal Vc in einer Leerlaufstellung befinden (siehe Schritte 188, 202 und 212). Folglich wird der Geschwindigkeitsregelungsvorgang verhindert, wenn irgendeiner der Schalter in einem betätigten Zustand bleibt, wie z.B. wenn der Bediener des Fahrzeuges unachtsam einen Momentschalter niedergedrückt hält oder gleichzeitig zwei Schalter betätigt. Wenn jedoch ein solcher Schalter zum normalen Betrieb zurückkehrt, wird dann die Verarbeitung der Geschwindigkeitsregelung fortfahren.

STEUERUNGSMODUS

Nun wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen 3 und 4 der Steuerungsmodus oder der stationäre Geschwindigkeitsregelungsvorgang beschrieben. Der Steuerungsmodus wird nach den Initialisierungsvorgängen während des SETZEN-, BESCHLEUNIGEN- oder WIEDERAUFNAHME-Modus aufgenommen, wie später hierin detaillierter beschrieben wird. Im Steuerungsmodus halten Closed-Loop- Geschwindigkeitsregelungsvorgänge das Fahrzeug bei der eingestellten oder gewünschten Geschwindigkeit. Beim Erkennen des Steuerungsmodus in Schritt 240 wird das Geschwindigkeitsfehlersignal ve in Schritt 246 durch Subtrahieren der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit v von der Referenzgeschwindigkeit ms berechnet, die an der Speicherstelle m abgespeichert ist. Die Verstärkungsfaktoren kp (proportionaler Term), kq (quadratischer Term) und ki (integraler Term) werden im Schritt 248 als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. In diesem besonderen Beispiel ist jeder Verstärkungsfaktor einer von drei Werten, von denen jeder mit einem der drei Geschwindigkeitsbereiche verbunden ist. Diese Geschwindigkeitsbereiche werden Hochgeschwindigkeitsbereich (vh), Zwischengeschwindigkeitsbereich (vm) und Niedergeschwindigkeitsbereich (vl) genannt.
Während der Verfahrensschritte 250-254 werden die proportionale, die quadratische und die integrale Geschwindigkeitsregelung vom Geschwindigkeitsfehlersignal ve abgeleitet. Im Verfahrensschritt 250 wird der proportionale Kontrollterm der Geschwindigkeit durch das Multiplizieren des proportionalen Verstärkungsfaktors kp mit dem Geschwindigkeitsfehlersignal ve bereitgestellt. Dieser proportionale Term stellt eine relativ rasche Antwort der Geschwindigkeitsregelung auf eine Geschwindigkeitsabweichung bereit.
Der integrale Kontrollterm wird im Schritt 252 durch Integrieren des Geschwindigkeitsfehlersignals ve, Multiplizieren dieses Integrales mit dem integralen Term ki und Addieren einer initialen Stellung der Drosselklappe, mit TPi bezeichnet, berechnet. Die Berechnung der Ausgangsstellung der Drosselklappe TPi wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf Abbildung 6 beschrieben werden. Dieser integrale Kontrollterm stellt das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 mit einem stabilen, stationären Betrieb bereit.
Wie im Verfahrensschritt 254 gezeigt ist, wird der quadratische Kontrollterm durch das Multiplizieren der quadratischen Konstante kq mit dem Produkt aus dem Fehlersignal ve und dem Absolutwert des Fehlersignals ve berechnet. Diese besondere Multiplikation wird vorteilhaft zum Erzeugen eines quadratischen Kontrollterms verwendet, der das Vorzeichen des Fehlersignals ve besitzt. Der quadratische, der integrale und der proportionale Kontrollterm werden dann in Schritt 258 zur Erzeugung des Steuersignals der Drosselklappe TP miteinander addiert. Wie später hierin unter besonderer Bezugnahme auf Abbildung 5 beschrieben wird, bewirkt das Steuersignal der Stellung TP der Drosselklappe, daß sich der Schrittmotor 50 zur befohlenen Stellung der Drosselklappe bewegt.
Nun werden unter Bezugnahme auf Abbildung 4 die Vorteile des quadratischen Kontrollterms beschrieben. Der quadratische Kontrollterm kq ve Oe wird als Funktion des Geschwindigkeitsfehlersignals ve aufgetragen. Es wird angemerkt, daß bei schwachen Geschwindigkeitsfehlersignalen (z.B. ve kleiner als 1 mph) der quadratische Kontrollterm wegen seiner quadratischen Ordnung relativ gering ist. Andererseits ist der Beitrag des quadratischen Kontrollterms bei stärkeren Geschwindigkeitsfehlersignalen ein wesentlicher. Um einen übermäßigen Beitrag bei starken Geschwindigkeitsfehlersignalen zu verhindern, wird der quadratische Kontrollterm bei vorbestimmten positiven und negativen Grenzwerten abgeschnitten oder begrenzt. Ein Vorteil des hierin verwendeten quadratischen Kontrollterms besteht darin, daß schwache Geschwindigkeitsfehlersignale im wesentlichen ignoriert werden, dabei ein stabileres Geschwindigkeitssteuerungssystem bereitstellend. Andererseits werden große Korrekturen für größere Geschwindigkeitsfehler schnell bereitgestellt, wobei ein Geschwindigkeitsregelungssystem mit einer relativ geringen Reaktionszeit erhalten wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf Abbildung 5 ein Blockdiagramm beschrieben, das die Verfahrensschritte zur Phasensteuerung eines Dreiphasen-Schrittmotors 50 zeigt. Während der Stufe 272 wird der Befehl TP für die Stellung der Drosselklappe auf eine Weise bereitgestellt, die der ähnlich ist, die unter besonderer Bezugnahme auf Abbildung 4 später hierin beschrieben wird. In Schritt 274 wird der Befehl zum Einstellen TP der Drosselklappe mit dem gesamten Phasenbetrag c verglichen, der, wie weiter unten beschrieben ist, die tatsächliche Stellung des Schrittmotors 50 und demnach der Drosselklappe (nicht gezeigt) ergibt. Die Differenz zwischen der Stellung der Drosselklappe TP und dem Phasenbetrag c ist für die Winkelstellung repräsentativ, die der Schrittmotor 50 vergrößern oder verringern muß, um die vom Mikrocomputer 42 befohlene Stellung der Drosselklappe zu erreichen. Als Antwort wird eine Folge von Phasenimpulsen ( &sub1;, &sub2; und &sub3;) während des Schrittes 276 zum Drehen des Schrittmotors 50 in die Stellung TP der Drosselklappe erzeugt. Wenn die Phasenimpulse &sub1;, &sub2; und &sub3; zum Drehen des Schrittmotors 50 mittels diskreter Phasenschritte erzeugt werden, wird jeder Impuls zum Bereitstellen eines gesamten Phasenbetrags c, der in der Abhängigkeit von der tatsächlichen Stellung des Schrittmotors 50 steht, im Schritt 278 ausgezählt. Das vorstehend beschriebene Verfahren setzt dann die nächste Hintergrundschleife des Mikrocomputers 42 fort, wenn ein neuer Befehl zum Einstellen der Drosselklappe empfangen wird.

EINSTELLMODUS

Nun wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen 6A-6B und 7 die Initialisierung des Geschwindigkeitsregelungsvorganges als Antwort auf einen SETZEN-Befehl beschrieben. Beim Erkennen des SETZEN-Befehls im Schritt 282 wird ein abgerundeter Wert der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Betätigung des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 als eingestellte oder gewünschte Geschwindigkeit in der Speicherstelle rs abgespeichert (siehe Schritt 284). Der Schrittmotor 50 wird dann auf Null gestellt oder in eine Leerlaufstellung gebracht und die elektromagnetische Kupplungsmontage 56 während der Schritte 288 und 290 verbunden.
Unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte 292-304 in Abbildung 6A und auch unter Bezugnahme auf den Graphen, der in Abbildung 7 gezeigt ist, wird eine Beschreibung zur Initialisierung des Geschwindigkeitsregelungssystems 10 mit einer wie folgt berechneten Ausgangsstellung der Drosselklappe wiedergegeben. Die Stellung der Drosselklappe wird unter der Annahme einer linearen Beziehung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Stellung der Drosselklappe berechnet, wie in Abbildung 7 durch die Gerade 280 gezeigt ist. Diese veranschaulichende Gerade wird mit einer Steigung "a" und einem Ordinatenabschnitt ci dargestellt, der die Achse der Stellung der Drosselklappe schneidet. Der Versatz ci entspricht der Stellung der Drosselklappe im Leerlauf, nachdem das Spiel und das mechanische Stapeln des Kabels der Drosselklappe und der dazugehörigen mechanischen Verbindung gestrafft wurden. Folglich wird die Ausgangsstellung der Drosselklappe TPi wie folgt berechnet: TPi = a rs + ci (siehe Schritt 292 aus Abbildung 6).
Zurück unter Bezugnahme auf Abbildung 6A wird der Speicher des Integrators mit einer initialen Stellung TPi der Drosselklappe im Schritt 294, durch einen SETZEN- Befehl, initialisiert (wie später hierin detaillierter beschrieben ist, findet ein ähnliches Initialisierungsverfahren nach einem WIEDERAUFNAHME- oder BESCHLEUNIGEN-Befehl statt). Der Schrittmotor 50 wird dann so weit vorgestellt, bis seine Winkelstellung, wie durch den Phasenbetrag c wiedergegeben ist, die Ausgangsstellung TPi der Drosselklappe erreicht, wie durch die Verfahrensschritte 298 und 300 gezeigt ist. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die zu diesem Zeitpunkt besteht, wird dann als initiale Referenzgeschwindigkeit msi während des Verfahrensschrittes 304 abgespeichert. Wie detaillierter später hierin beschrieben ist, wird die Referenzgeschwindigkeit ms auf vorprogrammierte Weise bis zum Erreichen der gewünschten Geschwindigkeit rs erhöht.
Das vorstehende Verfahren wird durch die Wellenformen, die in den Abbildungen 8A-8C gezeigt sind, für einen hypothetischen Geschwindigkeitsregelungsvorgang veranschaulicht. Es wird angemerkt, daß nach dem Betätigen des SETZEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 durch den Bediener zum Zeitpunkt t&sub1; die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nachläßt, wenn der Bediener das Gaspedal losläßt (siehe Abbildung 8B). Gleichzeitig wird die Speicherstelle des Integrators mit der Stellung der Drosselklappe TPi initialisiert und der Schrittmotor 50 zur Endstellung TPi der Drosselklappe gebracht (siehe Abbildung 8C). Mit anderen Worten wird der Schrittmotor 50 so weit vorgestellt, bis sein gesamter Phasenbetrag c die Endstellung der Drosselklappe TPi zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu diesem Zeitpunkt wird dann als anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi abgespeichert. Wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, wird die Referenz ms auf vorprogrammierte Weise erhöht und der Closed-Loop-Geschwindigkeitsregelungsvorgang gleichzeitig begonnen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges graduell zu erhöhen, bis die gewünschte Geschwindigkeit rs im Zeitpunkt t&sub3; erreicht ist.
Unter Bezugnahme auf Abbildung 6B wird das Geschwindigkeitsfehlersignal ve durch Subtrahieren der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges (v) von der Referenzgeschwindigkeit ms erzeugt, während die Referenzgeschwindigkeit ms erhöht wird (Schritt 308). Der proportionale Verstärkungsfaktor kp, der quadratische Verstärkungsfaktor kq und der integrale Verstärkungsfaktor ki werden auf eine Weise eingestellt, die später hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Abbildungen 15 und 16 beschrieben wird. Während der Schritte 312, 314, 316 und 318 wird die Stellung der Drosselklappe (TP) auf eine Weise bestimmt, die der unter besonderer Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte 250, 252, 254 und 258, in Abbildung 3 gezeigt, gleich ist. Das bedeutet, daß die durch den Schrittmotor 50 gesteuerte Stellung der Drosselklappe wie folgt erzeugt wird:
TP = kp ve + ki vedt + TPi + kq ve Oe .
Die Programmierung zum Erhöhen der Referenzgeschwindigkeit ms ist in den Schritten 322-334 bereitgestellt. Im allgemeinen wird eine vorbestimmte Anzahl von Steigungen je nach der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verwendet. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges geringer als die initiale Referenzgeschwindigkeit msi zuzüglich der vorbestimmten Abweichung Δ&sub1; (wie z.B. eine Meile pro Stunde) ist, dann wird die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi mit der vorbestimmen Rate 1 erhöht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit um den vorbestimmten Betrag Δ&sub3; niedriger als die gewünschte Geschwindigkeit rs ist, wie z.B. um drei Meilen pro Stunde (siehe Verfahrensschritt 324), aber größer als die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi plus Δ&sub1; ist (siehe Verfahrensschritt 326), dann wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit einer vorbestimmten Rate 2 erhöht.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges v gleich der gewünschten Geschwindigkeit rs ist (siehe Schritt 322), wird die Referenzgeschwindigkeit ms während des Schrittes 330 der gewünschten Geschwindigkeit rs gleichgesetzt. Wie im hypothetischen Beispiel in Abbildung 8B gezeigt ist, wird ms mit einer Rate 3 von msi auf rs erhöht, um eine graduelle Beschleunigung des Fahrzeuges bis zur Referenzgeschwindigkeit rs bereitzustellen. Danach wird der Steuerungsmodus eingeleitet, wie durch den Verfahrensschritt 336 in Abbildung 6 gezeigt ist.

ADAPTIVES LERNEN

Das Auffrischen des Ordinatenabschnitts ci beim Steuerungsmodus für dessen Verwendung in einer darauf folgenden Berechnung der Endstellung TPi der Drosselklappe wird nun unter Bezugnahme auf die Abbildungen 7 und 9 beschrieben. Es wird angemerkt, daß die Geschwindigkeitsregelung im Steuerungsmodus vorstehend unter Bezugnahme auf Abbildung 3 beschrieben wurde. Zunächst unter Bezugnahme auf Abbildung 9 werden die Inhalte der Speicherstelle des Integrators während des Schrittes 352 bei jeder Hintergrundschleife beim Eintreten in den Steuerungsmodus ausgewertet (siehe Schritt 350). Da der Inhalt des Integrators das Integral des Fehlersignals der Geschwindigkeit ve zuzüglich der initialen Stellung der Drosselklappe darstellt, ist dieser Wert (li + 1) mit der effektiven Stellung der Drosselklappe ungefähr äquivalent. Während Schritt 354 wird das Produkt aus der gewünschten Geschwindigkeit rs und der Steigung "a" der in Abbildung 9 dargestellten Kurve vom gemessenen Wert des Integrators li + 1 subtrahiert, um einen aktualisierten Ordinatenabschnitt ci+1 zu erzeugen. Der Ordinatenabschnitt ci+1 wird dann im Schritt 356 zur Verwendung in einer darauf folgenden Berechnung der Endstellung der Drosselklappe TPi abgespeichert, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte 292, 294, 298 und 300, die in Abbildung 6A veranschaulicht sind, hierin beschrieben wurde.
Die vorstehend beschriebenen Schritte zum adaptiven Lernen des Ordinatenabschnittes ci+1 und das Verwenden dieses Wertes zum Berechnen einer Endstellung (TPi) der Drosselklappe kann durch die erneute Betrachtung des hypothetischen Beispiels eines Betriebsmodus, das in Abbildung 7 dargestellt wurde, besser verstanden werden. Wie vorstehend hierin erörtert wurde, stellt die Gerade 280 eine Schätzung der Stellung der Drosselklappe als Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeuges dar. Der Ordinatenabschnitt ci stellt die Stellung der Drosselklappe im Leerlauf dar. Jedoch stellt die anfängliche Referenzgerade 280 nur eine Beziehung aus bestmöglicher Schätzung dar, sie wird sich mit unterschiedlichen Fahrzeugen, unterschiedlicher Fahrzeugausstattung und mit dem Spiel des Kabels der Drosselklappe verändern.
Bei jeder Schleife im Hintergrund von Mikrocomputer 40 (Abbildung 9) wird die Speicherstelle des Integrators ausgewertet (li+1). Dieser Wert, wie vorstehend erörtert, stellt die tatsächliche Stellung der Drosselklappe dar. Folglich müßte die Gerade 280 parallel verschoben werden, so daß sie den gemessenen Wert li+1 des Integrators schneidet. Mit anderen Worten, der Ordinatenabschnitt ci wird durch den aufgefrischten Ordinatenabschnitt ci+1 als Funktion des gemessenen Wertes des Integrators li + 1 ersetzt (d.h. ci+1 ist gleich li+1-a rs). Demnach wird der Ordinatenabschnitt ci adaptiv erlernt oder aufgefrischt, so daß die Gerade 280 zur Geraden 280' verschoben wird, die in diesem Beispiel eine wahre Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Stellung der Drosselklappe für das besondere Fahrzeug darstellt, auf dem das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 installiert ist.
Unter Bezugnahme auf das in Abbildung 7 gezeigte Beispiel hält das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei der Referenzgeschwindigkeit rs.
Im Einklang mit der vorstehend, unter Bezugnahme auf die Abbildungen 7 und 9 bereitgestellten Beschreibung, wird das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 mit einer adaptiv erlernten Stellung der Drosselklappe initialisiert, so daß die gewünschte Geschwindigkeit rs auf stabile Weise erreicht wird, mit geringster Unterschreitung, Überschreitung oder abrupter Veränderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Zusätzlich befähigt der adaptive Lernprozeß beim Einstellen der Drosselklappe das Geschwindigkeitsregelungssystem 10 zur automatischen Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuge und zu Variationen am gleichen Fahrzeug, an dem es installiert ist.

WIEDERAUFNAHMEMODI

Die Wirkungsweise im Wiederaufnahmemodus wird nun unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm der Verfahrensschritte, die vom Mikrocomputer 42 durchgeführt werden und in den Abbildungen 10A-10B dargestellt sind, und auf die graphische Darstellung eines hypothetischen Wiederaufnahmevorganges beschrieben, der in den Abbildungen 11A-11C dargestellt ist. Nachdem ein WIEDERAUFNAHME-Befehl in Schritt 382 erkannt wurde, wird der Schrittmotor 50 in eine Leerlaufstellung gebracht (siehe Schritt 384) und die elektromagnetische Kupplungsmontage 56 aktiviert (siehe Schritt 388).
Beim Schritt 392 wird die Ausgangsstellung TPi der Drosselklappe durch Multiplizieren der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die zum Zeitpunkt des Niederdrückens des WIEDERAUFNAHME-Schalters 38 besteht, mit der Steigung "a" und Addieren des adaptiv erlernten Ordinatenabschnittes ci berechnet. Der Speicher des Integrators wird dann mit der berechneten Ausgangsstellung TPi der Drosselklappe initialisiert (siehe Schritt 394). Der Schrittmotor 50 wird so weit vorgestellt bis er einen Phasenbetrag erreicht, der mit der Stellung der Drosselklappe TPi verbunden ist (siehe Schritte 398 und 400). Die effektive Geschwindigkeit des Fahrzeuges v wird dann als Referenzgeschwindigkeit msi in Schritt 404 abgespeichert.
In Schritt 408 wird das Fehlersignal der Geschwindigkeit ve durch Subtrahieren der Geschwindigkeit des Fahrzeuges von der Referenzgeschwindigkeit ms berechnet. Der proportionale Verstärkungsfaktor kp, der quadratische Verstärkungsfaktor kq und der integrale Verstärkungsfaktor ki werden in Schritt 410 gesetzt. In den Schritten 412, 414, 416 und 418 wird die Stellung der Drosselklappe TP auf die gleiche Weise bestimmt, wie hierin vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Verfahrensschritte 250, 252, 254 und 258 beschrieben wurde, und die in Abbildung 3 gezeigt sind.
Nun wird die Wirkungsweise des Mikrocomputers 42 zum Erhöhen der Referenzgeschwindigkeit ms zum Erreichen der Wiederaufnahme- oder eingestellten Geschwindigkeit rs beschrieben, unter fortwährender Bezugnahme auf die Abbildungen 10A-10B, die Abbildungen 11A-11C und die Abbildungen 12A-12C. Die Abbildungen 11A-11D stellen einen hypothetischen Wiederaufnahmevorgang dar, worin die Referenzgeschwindigkeit ms größer als die effektive Geschwindigkeit v des Fahrzeuges (d.h. ve > Null) während der Wiederaufnahmevorgänge ist. Andererseits stellen die Abbildungen 12A-12C einen komplexeren hypothetischen Wiederaufnahmevorgang dar, worin die effektive Geschwindigkeit v des Fahrzeuges größer als die Referenzgeschwindigkeit ms (d.h. ve < Null) während eines Teils des Wiederaufnahmevorganges ist.
Der Wiederaufnahmevorgang der Geschwindigkeitsregelung wird zuerst bei solchen Bedingungen beschrieben, in denen die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges geringer als die Referenzgeschwindigkeit ms (d.h. ve > Null) ist. Nachdem bestimmt worden ist, daß das Fehlersignal ve der Geschwindigkeit positiv ist (siehe Schritt 430) und daß die Referenzgeschwindigkeit ms geringer als die eingestellte Geschwindigkeit rs ist (siehe Schritt 432), wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges mit verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen verglichen (siehe Schritte 434, 436 und 438). Noch genauer, wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges geringer als der vorbestimmte Wert Δ&sub3; aus der eingestellten Geschwindigkeit rs ist und sich innerhalb des vorbestimmten Wertes Δ&sub1; aus der initialen Referenzgeschwindigkeit msi befindet, wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit einer vorbestimmten Rate R&sub1; erhöht, wie durch die Schritte 434, 436 und 438 veranschaulicht ist. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi plus Δ&sub1; übersteigt (siehe Schritt 436) und geringer als die Referenzgeschwindigkeit rs minus Δ&sub3; (siehe Schritt 434) ist, dann wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub2; (siehe Schritt 440) erhöht. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges höher als die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ&sub3; (siehe Schritt 434) ist, wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub3; (siehe Schritt 442) erhöht, bis die Referenzgeschwindigkeit ms die eingestellte Geschwindigkeit rs (siehe Schritte 432 und 446) erreicht.
Wenn die Referenzgeschwindigkeit ms die eingestellte Geschwindigkeit rs erreicht, ist die Winkelstellung der Drosselklappe größer als die, die benötigt wird, um die eingestellte Geschwindigkeit rs zu erhalten, da das Fahrzeug am Beschleunigen war. Daher würde ein Überschreiten der Geschwindigkeit stattfinden, wenn keine Berichtigung dafür vorgenommen würde. Die Verfahrensschritte 450, 452 und 454 verhindern oder vermindern im wesentlichen ein solches Überschreiten. Noch genauer, eine neue Endstellung der Drosselklappe wird anhand der eingestellten Geschwindigkeit rs im Schritt 450 berechnet, wobei TPi = ci + a rs. Da das hierin vorstehend, unter besonderer Bezugnahme auf Abbildung 9 beschriebene adaptive Lernen einen aktualisierten Ordinatenabschnitt ci besitzt, sollte die berechnete Endstellung der Drosselklappe sehr genau sein. Diese berechnete Endstellung der Drosselklappe reinitialisiert die Speicherstelle des Integrators, wenn die Referenzgeschwindigkeit ms auf die eingestellte Geschwindigkeit rs erhöht wird, dabei ein Überschreiten der Geschwindigkeit verhindernd. Danach wird der Steuerungsmodus eingeleitet, wie durch den Schritt 454 veranschaulicht ist.
Der vorstehend dargelegte Vorgang kann besser unter Bezugnahme auf die graphische Darstellung eines Beispiels eines Wiederaufnahmevorganges verstanden werden, das in den Abbildungen 11A-11C veranschaulicht ist. Beim Niederdrücken des Wiederaufnahme-Schalters 38 zum Zeitpunkt t&sub1; (siehe Abbildung 11A) wird die Speicherstelle des Integrators mit der Endstellung TPi der Drosselklappe, die als Funktion der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges zum Zeitpunkt t&sub1; (siehe Abbildung 11C) berechnet wird, initialisiert. Dann wird der Schrittmotor 50 vorgestellt bis der Phasenbetrag c die Endstellung TPi der Drosselklappe zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht (Abbildung 11C).
Unter Bezugnahme auf Abbildung 11B wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges initialisiert wenn der Schrittmotor 50 die Endstellung TPi der Drosselklappe zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht. Die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi wird dann mit der Rate R&sub1; graduell erhöht, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit v die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi plus Δ&sub1; zum Zeitpunkt t&sub3; erreicht. Anschließend wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub2; erhöht, bis die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ&sub3; zum Zeitpunkt t&sub4; erreicht. Danach wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub3; erhöht, bis sie die eingestellte Geschwindigkeit rs zum Zeitpunkt t&sub5; erreicht. Die Speicherstelle des Integrators wird dann mit einem Wert für die Stellung der Drosselklappe aufgefrischt, basierend auf der eingestellten Geschwindigkeit rs (TPi = a rs + ci). Wie in Abbildung 11C dargestellt ist, verringert dieser Resetvorgang des Integrators die Winkelstellung der Drosselklappe, wobei jegliche Überschreitung der Geschwindigkeit verringert oder beseitigt wird.
Nun wird der Geschwindigkeitsregelungsvorgang unter fortwährender Bezugnahme auf die Abbildungen 10A-10B und auf das hypothetische Beispiel, das graphisch in den Abbildungen 12A-12C gezeigt ist, beschrieben werden, wenn das Fehlersignal der Geschwindigkeit ve während eines Teils des Wiederaufnahmevorganges negativ ist (d.h. v > ms). Ein solcher Vorgang findet beim Steuerungsvorgang der Geschwindigkeitswiederaufnahme statt, wenn der Operateur beschleunigt oder bergab fährt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird zunächst mit einer oberen Referenzgeschwindigkeit ums (siehe Schritt 460) verglichen, die in diesem besonderen Beispiel durch Addieren eines vorbestimmten Wertes Δm zur Referenzgeschwindigkeit ms bei jeder Schleife im Hintergrund des Mikrocomputers 42 erzeugt wird. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges höher als ums ist, wird die Referenzgeschwindigkeit ms auf die obere Referenzgeschwindigkeit ums erhöht, wie in den Schritten 460 und 462 gezeigt ist. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges geringer als die obere Referenzgeschwindigkeit ums und auch geringer als die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ&sub3; ist (Schritte 460 und 464), dann wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges aktualisiert (Schritt 468). Unter Bezugnahme auf die Schritte 464, 470 und 472 wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub3; erhöht, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges innerhalb eines vorbestimmten Bereiches Δ&sub3; der eingestellten Geschwindigkeit rs befindet. Wenn die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges rs erreicht (Schritt 470), wird die Referenzgeschwindigkeit ms auf die eingestellte Geschwindigkeit rs eingestellt und die Speicherstelle des Integrators, wie hierin unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte 450, 452 und 454 vorstehend beschrieben, zurückgesetzt. Das bedeutet, daß der Integrator mit einer Endstellung der Drosselklappe als Funktion der eingestellten Geschwindigkeit rs (TPi = a rs + ci) reinitialisiert wird.
Der vorstehend beschriebene Wiederaufnahmevorgang, der eine negative Abweichung der Geschwindigkeit während eines Teils des Wiederaufnahmemodus aufweist, kann anhand des hypothetischen Beispiels eines Vorgangs besser verstanden werden, das in den Abbildungen 12A-12C gezeigt wird. Der Wiederaufnahme-Schalter 38 wird in Abbildung 12A als zum Zeitpunkt t&sub1; betätigt dargestellt. Wie in Abbildung 12C dargestellt ist, wird die Speicherstelle des Integrators dann auf einen Wert der Endstellung der Drosselklappe gesetzt, der auf die vorstehend beschriebene Weise anhand der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges, die zum Zeitpunkt t&sub1; besteht, berechnet wird (TPi = a v + ci). Als Antwort wird der Schrittmotor 50 in die Endstellung TPi der Drosselklappe gebracht. Beim Erreichen der Endstellung der Drosselklappe zum Zeitpunkt t&sub2; wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges initialisiert (siehe Abbildung 12B). Dann wird die Referenzgeschwindigkeit ms wie weiter unten beschrieben erhöht und die Closed-Loop-Geschwindigkeitsregelung auf der Basis des Fehlersignals ve der Geschwindigkeit (ve = ms - v) eingeleitet.
Unter Bezugnahme auf das in Abbildung 12B gezeigte Beispiel, stellt die Linie 470 die Referenzgeschwindigkeit ms dar, die mit den Raten R&sub1;, R&sub2;, und R&sub3; unter den hypothetischen Bedingungen erhöht wird, in denen die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges geringer als die Referenzgeschwindigkeit ms ist. Gleichermaßen stellt die Linie 472 die obere Referenzgeschwindigkeit ums dar, die mit den Raten R&sub1;, R&sub2;, und R&sub3; unter den hypothetischen Bedingungen erhöht wird, in denen die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges geringer als die obere Referenzgeschwindigkeit ums ist. Die Linie 474 stellt die tatsächliche Geschwindigkeit v des Fahrzeuges für das hierin vorgestellte Beispiel dar. Und die festen Abschnitte der Linien 470, 472 und 474 stellen die effektive Referenzgeschwindigkeit ms dar, die zur Steuerung der Geschwindigkeitsabweichung im hierin vorgestellten, besonderen Beispiel verwendet werden.
Weiter unter Bezugnahme auf Abbildung 12B wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit einer Rate R&sub1; erhöht, bis sie größer als die anfängliche Referenzgeschwindigkeit msi plus Δ&sub1; ist, wie für den Zeitpunkt t&sub3; gezeigt ist. Anschließend wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub2; erhöht. Wie in den hierin vorgestellten vorstehenden Beispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen 11A-11C dargestellt ist, würde die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub2; ansteigen, bis die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ&sub3; erreicht. Jedoch übersteigt die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges die Referenzgeschwindigkeit ms zum Zeitpunkt t&sub4;, wie im besonderen Beispiel in Abbildung 12B gezeigt ist. Daher wird die Referenzgeschwindigkeit ms auf die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges zum Zeitpunkt t&sub4; eingestellt.
Die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges wird als die obere Referenzgeschwindigkeit ums zum Zeitpunkt t&sub5; überschreitend dargestellt. Das kann ein Hinweis auf Beschleunigung während einer Abfahrt sein. Demzufolge wird dann die Referenzgeschwindigkeit ms auf die obere Referenzgeschwindigkeit ums (Linie 472) zum Zeitpunkt t&sub5; begrenzt. Zwischen den Zeitpunkten t&sub6; und t&sub8; wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges wiederum als zwischen der oberen Referenzgeschwindigkeit ums und der unteren oder Basisreferenzgeschwindigkeit liegend gezeigt, die durch die Linie 470 veranschaulicht ist. Die Referenzgeschwindigkeit ms wird also auf die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges (Linie 474) eingestellt. Nach dem Zeitpunkt t&sub8; wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges unter die Referenzlinie 470 fallend gezeigt. Demnach wird die Referenzgeschwindigkeit ms mit der Rate R&sub3; erhöht, wie durch die Linie 470 gezeigt ist, bis sie zum Zeitpunkt t&sub9; die eingestellte Geschwindigkeit rs erreicht. Beim Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit rs wird die Speicherstelle des Integrators mit einer Endstellung der Drosselklappe aktualisiert, die auf der eingestellten Geschwindigkeit rs wie hierin vorstehend beschrieben basiert (TPi = a rs + ci).
Gemäß dem Wiederaufnahmevorgang, der unter Bezugnahme auf die in Abbildung 10 und in den Abbildungen 12A-12C vorgestellten Schritte 460-472 und 446-454 hierin beschrieben wurde, wird ein sanfter Wiederaufnahmevorgang bereitgestellt, der sich beim Vorgang einer Beschleunigung durch den Operateur oder bei einer Abfahrt an die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges anpaßt. Außerdem stellt die einzigartige Initialisierungsweise des Integrators mit der Stellung der Drosselklappe auf der Basis der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges und die Reinitialisierung des Integrators mit der Endstellung der Drosselklappe auf der Basis der eingestellten Geschwindigkeit rs eine sanfte und stabile Wirkungsweise mit minimalem Unterschreiten oder Überschreiten bereit.

Claims

1. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem, das durch einen Operateur betätigt wird, das die Drosselklappe des Motors zum Halten der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei einer gewünschten Geschwindigkeit steuert, umfassend:

eine Steuerungsvorrichtung umfassend eine Servovorrichtung, die mit der Drosselklappe verbunden ist, zum Halten der Drosselklappe in einer gewünschten Stellung der Drosselklappe, basierend auf einer Ausgangsstellung der Drosselklappe und einer Abweichung der gewünschten Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges;

eine Initialisierungsvorrichtung zum Erzeugen dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, die zum Zeitpunkt der Betätigung durch den Operateur besteht; wobei diese Ausgangsstellung der Drosselklappe durch diese Vorrichtung zum Einleiten durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Konstanten und Addieren eines Versatzes, der von der Stellung der Drosselklappe beim Leerlauf abhängt, erzeugt wird, und

eine Lernvorrichtung zum Auffrischen dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe abhängig von einer Abweichung der gewünschten Stellung der Drosselklappe von dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe, die als diese Ausgangsstellung der Drosselklappe während einer darauffolgenden Betätigung durch den Operateur verwendet wird.

2. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem nach Anspruch 1, worin diese Regelungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Integrieren dieser Geschwindigkeitsabweichung umfaßt.

3. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem, das mit der Drosselklappe eines Motors zum Erreichen und Beibehalten einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden ist, umfassend:

eine Steuerungsvorrichtung zum Erzeugen eines Befehls zum Einstellen der Drosselklappe, umfassend einen Integrator zum Integrieren eines Fehlersignals der Geschwindigkeit, das mit der Abweichung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges von der gewünschten Geschwindigkeit in Verbindung steht;

eine Initialisierungsvorrichtung zum Initialisieren dieses Integrators bei der Betätigung des Geschwindigkeitsregelungsvorganges mit einer Ausgangsstellung der Drosselklappe, die mit der gewünschten Geschwindigkeit, die zum Zeitpunkt dieser Betätigung besteht, in Verbindung steht;

einen Schalter, der auf diesen Integrator anspricht, zum Bewegen der Drosselklappe in diese Ausgangsstellung der Drosselklappe und zum anschließenden Einstellen der Drosselklappe als Antwort auf diesen Befehl zum Einstellen der Drosselklappe, um die gewünschte Geschwindigkeit beizubehalten; und

eine Aktualisierungsvorrichtung zum Auffrischen dieser Ausgangsstellung der Drosselklappe zum Initialisieren dieses Integrators während einer darauf folgenden Betätigung dieses Geschwindigkeitsregelungsvorganges, wobei diese Aktualisierungsvorrichtung diese Ausgangsstellung der Drosselklappe, die bei einer vorhergehenden Betätigung erzeugt wurde, mit einer Angabe der tatsächlichen Stellung der Drosselklappe vergleicht, während diese Regelungsvorrichtung die gewünschte Geschwindigkeit beibehält.

4. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem nach Anspruch 3, worin diese Initialisierungsvorrichtung die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die zum Zeitpunkt der Betätigung der Geschwindigkeitsregelung besteht, mit einer Konstanten multipliziert und einen Versatz hinzu addiert, um diese Ausgangsstellung der Drosselklappe zu berechnen.

5. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem nach Anspruch 4, worin dieser Versatz mit der Stellung der Drosselklappe beim Leerlauf des Motors in Verbindung steht.

6. Ein Geschwindigkeitsregelungssystem nach Anspruch 4, worin diese Aktualisierungsvorrichtung diesen Versatz durch Subtrahieren dieses Produktes aus der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und dieser Konstanten von dieser Angabe der tatsächlichen Stellung der Drosselklappe zum Erzeugen eines aktualisierten Versatzes auffrischt.

7. Ein Geschwindigkeitsregelungsverfahren zum Erreichen und Beibehalten einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit durch Steuern einer Drosselklappe eines Motors, umfassend die Schritte:

des Berechnens einer Ausgangsstellung der Drosselklappe zum näherungsweisen Erhalten der gewünschten Geschwindigkeit beim Betätigen des Geschwindigkeitsregelungsvorganges durch Multiplizieren der gewünschten Geschwindigkeit mit einer Konstanten und Addieren eines Versatzes, der sowohl zum Spiel der Verbindung der Drosselklappe, als auch zur Stellung der Drosselklappe beim Leerlauf des Motors in Verbindung steht;

des Bewegens der Drosselklappe in diese Ausgangsstellung der Drosselklappe;

des Einstellens der Drosselklappe in Abhängigkeit von einer Abweichung der gewünschten Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges zum Beibehalten der gewünschten Geschwindigkeit;

des Bereitstellens einer Angabe der tatsächlichen Stellung der Drosselklappe während die gewünschte Geschwindigkeit beibehaiten wird; und

des Aktualisierens dieses Versatzes durch Subtrahieren dieses Produktes aus dieser Konstanten und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges von dieser tatsächlichen Stellung der Drosselklappe, zum Bereitstellen eines aktualisierten Versatzes für diesen Rechenschritt während einer darauf folgenden Betätigung des Vorganges der Geschwindigkeitsregelung.

8. Ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung nach Anspruch 7, worin diese Einstellvorrichtung das Integrieren dieser Abweichung umfaßt.

9. Ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung nach Anspruch 7, worin dieser Schritt des Bereitstellens dieses Integral ausliest, um diese Angabe der tatsächlichen Stellung der Drosselklappe bereitzustellen.