EP2174017B1

EP2174017B1 - Measuring method and measuring device

Info

Publication number: EP2174017B1
Application number: EP08759349.7A
Authority: EP
Inventors: Michael Kaczorowski; Peter Meyer; Klaus Baumeister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-07
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: WO2009007019A1; DE102007031793A1; EP2174017A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Einmessverfahren zur Bestimmung eines Kennfelds einer Steuerelektronik bzw. Regelelektronik eines hydraulischen Antriebs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einmessvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.The invention relates to a calibration method for determining a characteristic diagram of a control electronics or control electronics of a hydraulic drive according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a calibration device according to the preamble of patent claim 12.

Hydraulische Antriebe werden seit geraumer Zeit mit Steuerelektroniken oder Regelelektroniken ausgestattet, um die in der industriellen Antriebstechnik geforderte Genauigkeit, hohe Ansprechgeschwindigkeiten und die Einhaltung von vorgegebenen Bahnkurven zu gewährleisten. Es ist wünschenswert, verschiedene hydraulische Antriebe mit möglichst einer standardisierten Steuer- oder Regelelektronik ausstatten zur können. Aufgrund einer Vielzahl variierender mechanischer Parameter der verschiedenen Ventile und Ventiltypen, der hydraulischen Verbraucher, und nicht zuletzt der installieren Druckmittelquelle und des Druckmittelleitungssystems, besitzt aber nahezu jedes elektro-hydraulische System sein eigenes Steuer- bzw. Regelverhalten. Daher besitzen übliche Steuerelektroniken oder Regelelektroniken eine Vielzahl einstellbarer Parameter, um das Steuer- bzw. Regelverhalten des hydraulischen Systems möglichst optimal an die mechanischen Gegebenheiten anzupassen. Bei einer hydraulischen Steuerkette - typischerweise ein Proportionalventil mit einem hachgeschalteten hydraulischen Verbraucher - ist das Ansteuersignal des Proportionalventils meist ein Maß für die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers. Die Geschwindigkeit steht jedoch normalerweise in einem nicht-linearen Zusammenhang zu dem Ansteuersignal des Proportionalventils. Dies ist hauptsächlich durch die Gestaltung der Steuerquerschnitte am Ventil, dem nicht-linearen fluiddynamischen Zusammenhang zwischen Öffnungsquerschnitt und Durchflussmenge, sowie durch Überdeckungen in der Nullstellung des Ventils und durch die Flächenasymmetrie hydraulischer Verbraucher - z.B. Differentialzylinder - hinsichtlich der Bewegungsrichtung bedingt.Hydraulic drives have long been equipped with control electronics or control electronics to ensure the accuracy required in industrial drive technology, high response speeds and compliance with given trajectories. It is desirable to equip various hydraulic drives with as standardized as possible control electronics. Due to a variety of varying mechanical parameters of the various valves and valve types, the hydraulic consumers, and not least install the pressure medium source and the pressure medium piping system, but almost every electro-hydraulic system has its own control behavior. Therefore, conventional control electronics or control electronics have a plurality of adjustable parameters in order to optimally adapt the control or regulating behavior of the hydraulic system to the mechanical conditions. In a hydraulic timing chain - typically a proportional valve with a hooked hydraulic consumer - the drive signal of the proportional valve is usually a measure of the speed of the hydraulic consumer. However, the speed is normally in a non-linear relationship with the drive signal of the proportional valve. This is mainly due to the design of the control cross sections on the valve, the non-linear fluid dynamic relationship between the opening cross section and flow rate, as well as by overlaps in the zero position of the valve and by the surface asymmetry of hydraulic consumers - eg differential cylinder - due to the direction of movement.

Das nicht-lineare Verhalten der hydraulischen Steuerkette wird mittels Kennfeldem in der Steuerelektronik oder Regelelektronik soweit möglich ausgeglichen. Vereinfacht gesagt, ist im Kennfeld eine inverse Kennlinie der hydraulischen Steuerkette abgelegt. Indem das Stellsignal für die hydraulische Steuerkette über das Kennfeld modifiziert wird, um ein Ansteuersignal für das Proportionalventil zu erhalten, erzielt man über weite Bereiche des Stellsignals einen konstanten Signal-Geschwindigkeits-Zusammenhang - im Folgenden auch Verstärkung genannt - der Kette aus Kennfeld, Proportionalventil und hydraulischer Verbraucher.The non-linear behavior of the hydraulic timing chain is compensated as far as possible by means of maps in the control electronics or control electronics. Put simply, an inverse characteristic of the hydraulic timing chain is stored in the map. By modifying the control signal for the hydraulic timing chain on the map to obtain a drive signal for the proportional valve, one achieves a constant signal-speed relationship over a wide range of the control signal - also referred to as gain - the chain of map, proportional valve and hydraulic consumer.

Aufgrund der Vielzahl der mechanischen Parameter der Ventile und hydraulischen Verbraucher, muss für jede Kombination aus Proportionalventil und hydraulischem Verbraucher eine eigene Kennlinie vermessen und ein eigenes Kennfeld berechnet werden. Es gibt Versuche dieses möglichst automatisiert durchzuführen.Due to the large number of mechanical parameters of the valves and hydraulic consumers, a separate characteristic curve must be measured for each combination of proportional valve and hydraulic consumer, and a separate characteristic field must be calculated. There are attempts to do this as automated as possible.

In der DE 198 06 544 B4 wird für ein elektro-hydraulisches System aus einer Steuerelektronik, einem Proportionalventil und einem Differentialzylinder ein Verfahren beschrieben, um eine Geschwindigkeits-Strom-Kennlinie der hydraulischen Steuerkette zu erhalten. Dabei wird für eine bestimmte Zeit ein bestimmter Ansteuerstrom an das Ventil geschaltet. Aus der in der bestimmten Zeit zurückgelegten Strecke des Zylinders wird dessen Geschwindigkeit bestimmt. Dieses Verfahren wird mit verschiedenen Werten für den Ansteuerstrom wiederholt, um Stützpunkte der Kennlinie zu erhalten. Ein Mikrokontroller der Steuerelektronik modifiziert mittels dieser gemessenen Kennlinie die Arbeitskennlinie für die Ansteuerung des Proportionalventils.In the DE 198 06 544 B4 For an electro-hydraulic system comprising an electronic control unit, a proportional valve and a differential cylinder, a method is described for obtaining a speed-current characteristic of the hydraulic timing chain. In this case, a certain drive current is switched to the valve for a certain time. From the distance covered by the cylinder in the given time, its speed is determined. This procedure is repeated with different values for the drive current to obtain vertices of the characteristic. A microcontroller of the control electronics modified by means of this measured characteristic curve, the working characteristic for the control of the proportional valve.

Nachteilig an diesem Konzept ist die zeitaufwendige Erfassung der einzelnen Geschwindigkeitswerte über separate Messungen. Es erfolgt zu Beginn jeder Messung eine starke Beschleunigung und am Ende der Messung ein starkes Abbremsen. Die Beschleunigung und das Abbremsen sollten nicht innerhalb der Messstrecke liegen, um das Messergebnis nicht zu verfälschen: Es ist eine separate Beschleunigungs- und Bremsstrecke einzuplanen. Der Zylinder muss vor einer Messung ggf. in eine geeignete Position gefahren werden, um genügend freie Strecke zur Verfügung zu haben. Dies erhöht den Zeitaufwand zusätzlich. Durch die abrupten Beschleunigungs- und Bremsvorgänge wird das elektro-hydraulische System mechanisch stark belastet. Es können Schwingungen auftreten, die die Belastung noch erhöhen und das Messergebnis verfälschen.A disadvantage of this concept is the time-consuming detection of the individual speed values via separate measurements. There is a strong acceleration at the beginning of each measurement and a strong deceleration at the end of the measurement. Acceleration and deceleration should not be within the measuring distance so as not to falsify the measurement result: it is a schedule separate acceleration and braking distance. If necessary, the cylinder must be moved to a suitable position before a measurement in order to have enough free distance available. This additionally increases the time required. As a result of the abrupt acceleration and braking processes, the electrohydraulic system is subjected to heavy mechanical loading. Vibrations may occur which increase the load and distort the measurement result.

Die US 6,282,891 B1 beschreibt eine elektro-hydraulische Steuerung für eine mobile Arbeitsmaschine. Zum Einmessen von Kennfeldern ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Proportionalventile mit verschiedenen elektrischen Strömen C beaufschlagt werden. Dabei wird eine Positionsmessung an den über die jeweiligen Proportionalventile versorgten hydraulischen Zylinder vorgenommen. Aus der Positionskurve wird eine Fluidmenge Q errechnet, welche dem elektrischen Ansteuerstrom zugeordnet ist. Im Kennfeld wird einem Stromwert C der anteilige Wert Q% der Fluidmenge bei maximalen Ansteuerstrom zugeordnet. Es wird vorgeschlagen, eine Zeitverzögerung bei der Ventilansteuerung dadurch auszugleichen, dass ein nachfolgender, bei höherem Strom aufgenommener Q-Messwert mit dem eigentlichen Q-Messwert gemittelt wird.The US 6,282,891 B1 describes an electro-hydraulic control for a mobile work machine. For measuring characteristic maps, a method is proposed in which proportional valves with different electric currents C are applied. In this case, a position measurement is made to the supplied via the respective proportional valves hydraulic cylinder. From the position curve, a fluid quantity Q is calculated, which is assigned to the electrical drive current. In the map a current value C, the proportionate value Q% of the fluid quantity is assigned at maximum drive current. It is proposed to compensate for a time delay in valve actuation by averaging a subsequent Q measured value recorded at a higher current with the actual Q measured value.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bestimmung eines Kennfelds - insbesondere zur Verwendung bei einem hydraulischen Antrieb - zu vereinfachen.It is the object of the present invention to simplify the determination of a characteristic map, in particular for use in a hydraulic drive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Einmessverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Einmessvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.This object is achieved by a Einmessverfahren with the features of claim 1. The object is further achieved by a calibration device according to the features of claim 9.

Das erfindungsgemäße Einmessverfahren zur Bestimmung eines Kennfelds einer Steuerelektronik bzw. Regelelektronik eines hydraulischen Antriebs, bei dem ein hydraulischer Verbraucher mittels eines Stellglieds ansteuerbar ist, bei dem das Kennfeld eine Zuordnung von Stellsignalwerten zu Ansteuersignalwerten für das Stellglied angibt, und bei dem eine Position des hydraulischen Verbrauchers mittels eines Positionssensors erfassbar ist, umfasst die folgenden Schritte: Es wird eine Ansteuersignalvorgabekurve erzeugt, welche in einem Vorgabezeitraum ein vorgegebenes Ansteuersignalintervall im Wesentlichen stetig durchläuft. Weiter wird die Ansteuersignalvorgabekurve und die Geschwindigkeitskurve des hydraulischen Verbrauchers in dem Vorgabezeitraum aufgezeichnet. Die Geschwindigkeitskurve wird mit Hilfe von erfassten Positionswerten des hydraulischen Verbrauchers bestimmt. Das Kennfeld wird anhand der aufgezeichneten Ansteuersignalvorgabekurve und der aufgezeichneten Geschwindigkeitskurve berechnet.The inventive Einmessverfahren for determining a map of control electronics or control electronics of a hydraulic drive, in which a hydraulic load can be controlled by means of an actuator, in which the map indicates an assignment of control signal values to Ansteuersignalwerten for the actuator, and in which a position of the hydraulic The consumer can be detected by means of a position sensor comprises the following steps: A drive signal specification curve is generated, which passes through a predefined drive signal interval essentially continuously in a predefined period. Further, the drive signal command curve and the speed curve of the hydraulic load are recorded in the default period. The speed curve is determined by means of detected position values of the hydraulic consumer. The map is calculated from the recorded drive signal default curve and the recorded speed curve.

Dieses Verfahren erlaubt es, eine Vielzahl - wenn nicht sogar alle - der für die Berechnung des Kennfeldes benötigten Daten innerhalb eines zusammenhängenden vorgegebenen Erfassungszeitraums aufzuzeichnen. Da die Ansteuersignalvorgabekurve im Erfassungszeitraum ein Intervall durchläuft, stehen im Erfassungszeitraum eine große Zahl eng beieinander liegender Messpunkte sowohl für das Ansteuersignal als auch für die Geschwindigkeit des Verbrauchers zur Verfügung. Anstatt für jeden Ansteuersignalwert eine eigene Geschwindigkeitsmessprozedur durchzuführen, kann die Geschwindigkeitskurve und die Ansteuersignalvorgabekurve gemäß der vorliegenden Erfindung in einem kontinuierlichen Vorgang aufgezeichnet werden. Die Geschwindigkeit des Verbrauchers liegt ggf. in der Steuer- oder Regelelektronik ohnehin in Form eines Ableitungssignals der Position des Verbrauchers vor. Andernfalls lässt sie sich mit wenig Aufwand aus den Positionswerten berechnen. Mit der aufgezeichneten Geschwindigkeitskurve und der aufgezeichneten Ansteuersignalvorgabekurve liegen die zur Erzeugung des Kennfelds unmittelbar benötigten Daten bereits vor. Die Berechnung des Kennfelds aus diesen Daten gestaltet sich sehr einfach.This method makes it possible to record a large number-if not all-of the data needed to calculate the map within a coherent predetermined detection period. Since the drive signal specification curve passes through an interval during the detection period, a large number of closely spaced measurement points for both the drive signal and the speed of the consumer are available in the detection period. Instead of performing a separate speed measurement procedure for each drive signal value, the speed curve and the drive signal specification curve according to the present invention may be recorded in a continuous process. The speed of the consumer is possibly in the control or electronic control anyway in the form of a derivative signal of the position of the consumer. Otherwise, it can be calculated with little effort from the position values. With the recorded velocity curve and the recorded drive signal default curve, the data immediately required to generate the map are already present. The calculation of the map from this data is very simple.

Zur Verbesserung der erzielten Genauigkeit kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres auf statistische Methoden, beispielsweise eine Mittelwertbildung, zurückgegriffen werden. Der im Wesentlichen stetige Verlauf der Ansteuersignalvorgabekurve erlaubt es, den Messvorgang mit maßvollen Beschleunigungswerten und einer geringen mechanischen Belastung des hydraulischen Antriebs durchzuführen.In order to improve the accuracy achieved in the inventive method readily statistical methods, such as averaging, resorted. The substantially steady course of the drive signal specification curve makes it possible to perform the measurement process with moderate acceleration values and a low mechanical load of the hydraulic drive.

Da der Einmessvorgang mit wenig Aufwand durchführbar ist, kann er in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholt werden, um z.B. eine Alterung des hydraulischen Antriebs auszugleichen. Aus der Veränderung des Kennfelds kann ggf. auf den Verschleiß-Zustand des hydraulischen Antriebs geschlossen werden. Diese Information kann im Rahmen eines Condition Monitoring verwendet werden.Since the Einmessvorgang is feasible with little effort, it can be repeated at regular or irregular intervals, for. compensate for aging of the hydraulic drive. From the change of the map, it may be possible to conclude the wear state of the hydraulic drive. This information can be used as part of condition monitoring.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Einmessvorrichtung zur Bestimmung eines Kennfelds einer Steuerelektronik bzw. Regelelektronik eines hydraulischen Antriebs mittels eines Einmessverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen, welche die Steuerelektronik bzw. Regelelektronik umfasst. Die Steuerelektronik bzw. Regelelektronik ist so eingerichtet, dass zumindest die folgenden Schritte des Einmessverfahrens durch die Steuerelektronik bzw. Regelelektronik ausführbar sind: Aufzeichnen der Ansteuersignalvorgabekurve in dem Vorgabezeitraum, Erfassen von Positionswerten des hydraulischen Verbrauchers in dem Vorgabezeitraum, und Aufzeichnen der Geschwindigkeitskurve des hydraulischen Verbrauchers in dem Vorgabezeitraum mit Hilfe der erfassten Positionswerte.According to a further aspect of the invention, a calibration device for determining a characteristic diagram of a control electronics or control electronics of a hydraulic drive by means of a calibration method according to one of claims 1 to 11 is provided which comprises the control electronics or control electronics. The control electronics or control electronics are set up such that at least the following steps of the calibration process are executable by the control electronics or control electronics: recording the drive signal specification curve in the default period, detecting position values of the hydraulic load in the default period, and recording the velocity curve of the hydraulic consumer in FIG the default period with the help of the recorded position values.

Auf diese Weise kann der Einmessvorgang weitestgehend automatisiert durchgeführt werden. Der Aufwand und die Anforderungen an zusätzliche Hardware sind sehr gering, da wichtige Schritte des Einmessverfahrens bereits durch die ohnehin vorhandene Steuerelektronik bzw. Regelelektronik unter Verwendung deren üblichen Eingangs- und Ausgangsschnittstellen - z.B. der Ventilansteuerausgang, der Sollwerteingang, der Eingang für den Positionssensor - durchgeführt werden. Die Berechnung der Kennlinie kann z.B. anhand der aufgezeichneten Werte auf einem handelsüblichen Computer erfolgen.In this way, the calibration process can be carried out largely automated. The effort and the requirements for additional hardware are very low, since important steps of the calibration process already by the already existing control electronics or control electronics using their usual input and output interfaces -. the valve control output, the setpoint input, the input for the position sensor - are performed. The calculation of the characteristic may e.g. using the recorded values on a commercially available computer.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Ansteuersignalvorgabekurve durch Zuführen einer Positionsvorgabekurve an die Regelelektronik erzeugt. Dadurch wird eine ohnehin vorhandene Eingangsschnittstelle der Regelelektronik verwendet. Außerdem ist die Position des hydraulischen Verbrauchers stets durch die Positionsvorgabekurve bestimmt, d.h. die tatsächliche Position wird über die Regelelektronik der Vorgabeposition nachgeführt. Das Verhalten des hydraulischen Verbrauchers während der Aufzeichnung von Messwerten ist vorhersehbar. Es wird keinerlei zusätzliche Überwachung der Position des Verbrauchers während des Aufzeichnungsvorgangs benötigt. Dadurch kann der Einmessvorgang auf einfache und besonders sichere Weise auch an einer betriebsfertig installierten hydraulischen Anlage durchgeführt werden. Auch für mobile hydraulische Arbeitsmaschinen ist die einfache Vorhersehbarkeit der Verbraucherpositionskurve eine bedeutende Erleichterung zur Gewährleistung der Sicherheit während des Einmessvorgangs.In the present invention, the drive signal default curve is generated by supplying a position preset curve to the control electronics. As a result, an already existing input interface of the control electronics is used. In addition, the position of the hydraulic load is always determined by the position preset curve, ie the actual position is tracked via the control electronics of the default position. The behavior of the hydraulic Consumer during the recording of readings is predictable. No additional monitoring of the consumer's position during the recording process is needed. As a result, the calibration process can be carried out in a simple and particularly reliable manner even on a hydraulic system installed ready for operation. Even for mobile hydraulic machines, the ease of predictability of the consumer position curve is an important factor in ensuring safety during the calibration process.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ansteuersignalvorgabekurve im Vorgabezeitraum ein Ansteuersignalintervall aufwärts und abwärts durchläuft und bezüglich eines in diesem Ansteuersignalintervall durchschrittenen Extrempunkt im Wesentlichen symmetrisch ist. Mittels den so aufgezeichneten Kurven des Ansteuersignals und der Verbrauchergeschwindigkeit lassen sich durch Mittelwertbildung Beschleunigungseffekte im Ansteuersignal herausmitteln, so dass bei der Kennlinienberechnung eine genaue Zuordnung eines Ansteuersignalwerts zu einem Geschwindigkeitswert erfolgen kann. Vorzugsweise wird zu einem Geschwindigkeitswert ein Ansteuersignalmittelwert aus zwei dem Geschwindigkeitswert jeweils zugeordneten Werten aus einem ansteigenden und einem abfallenden Bereich der Ansteuersignalkurve gebildet und für die Berechnung des Kennfelds verwendet. Alternativ kann jedoch auch zu einem Ansteuersignalwert ein Geschwindigkeitsmittelwert aus zwei dem Ansteuersignalwert jeweils zugeordneten Werten aus einem ansteigenden und einem abfallenden Bereich der Geschwindigkeitskurve gebildet und für die Berechnung des Kennfelds verwendet werden.According to the invention, it is provided that the drive signal specification curve passes through a drive signal interval upwards and downwards in the predefined period and is substantially symmetrical with respect to an extreme point passed through in this drive signal interval. By means of the curves of the drive signal and the consumer speed thus recorded, averaging can be used to extract acceleration effects in the drive signal, so that an exact assignment of a drive signal value to a speed value can take place during the characteristic curve calculation. Preferably, a drive signal average of two values associated with the speed value from a rising and a falling range of the drive signal curve is formed at a speed value and used for the calculation of the characteristic field. Alternatively, however, a speed mean value of two values assigned to the drive signal value from a rising and a falling area of the speed curve can also be formed for a drive signal value and used for the calculation of the characteristic field.

Auf besonders einfache Weise wird die Ansteuersignalvorgabekurve und/oder die Positionsvorgabekurve gemäß einer periodischen Grundfunktion erzeugt. Vorzugsweise durchläuft die Ansteuersignalvorgabekurve und/oder die Positionsvorgabekurve in dem Vorgabezeitraum wenigstens eine, vorzugsweise aber zwei oder mehr Perioden der Grundfunktion. Geeignete Grundfunktionen sind z.B. die Kreisfunktionen, insbesondere Sinus und Kosinus. Unter Verwendung der Kreisfunktionen lassen sich kontinuierliche, sprungfreie Verläufe der Ansteuersignalvorgabekurve, der Geschwindigkeitskurve des Verbrauchers und der auf den Verbraucher wirkenden Beschleunigung erzielen.In a particularly simple manner, the drive signal specification curve and / or the position specification curve are generated in accordance with a periodic basic function. Preferably, the drive signal specification curve and / or the position specification curve in the default period undergoes at least one, but preferably two or more periods of the basic function. Suitable basic functions are, for example, the circular functions, in particular sine and cosine. Using the circular functions, continuous, non-jumper waveforms of the drive signal specification curve, the speed curve of the consumer and the acceleration acting on the consumer.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Eine weitere bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Anzahl erfasster Datenwerte der Ansteuersignalvorgabekurve und/oder der Geschwindigkeitskurve in einem Bereich eines geringen Betätigungsgrads des Stellglieds größer ist als in einem Bereich eines stärkeren Betätigungsgrads des Stellglieds. Auf diese Weise lässt sich die Genauigkeit des Kennfelds im Überdeckungsbereich des Ventils steigern. Außerdem lässt sich die Anzahl der aufgezeichneten Messwerte verringern und damit der Rechenaufwand und Speicherbedarf für die Bestimmung des Kennfelds verringern.A further preferred embodiment of the present invention provides that the number of acquired data values of the drive signal specification curve and / or the speed curve in a region of a low degree of actuation of the actuator is greater than in a region of a greater degree of actuation of the actuator. In this way, the accuracy of the map in the coverage area of the valve can be increased. Besides, lets reduce the number of recorded measured values and thus reduce the computational effort and storage requirements for the determination of the map.

Eine bereits vorhandene Steuerelektronik bzw. Regelelektronik - insbesondere wenn diese einen Mikrokontroller besitzt - benötigt nur eine geringe Anpassung um das Einmessverfahren durchzuführen, wenn neben der Steuerelektronik bzw. Regelelektronik eine Rechenvorrichtung vorhanden ist, die dazu eingerichtet ist, den Schritt des Berechnens des Kennfelds anhand der Ansteuersignalvorgabekurve und der Geschwindigkeitskurve auszuführen. In diesen Fällen reicht die in der Steuerelektronik bzw. Regelelektronik vorhandene Rechenkapazität oder Speicherkapazität üblicherweise aus, um zumindest die Erzeugung der Ansteuersignalvorgabekurve und das Aufzeichnen der Ansteuersignalvorgabekurve und der Geschwindigkeitskurve durchzuführen. Die Rechenvorrichtung benötigt neben einer Schnittstelle zur Steuerelektronik bzw. Regelelektronik keinerlei weitere Schnittstelle mit dem hydraulischen Antrieb und kann daher als marktüblicher Büro PC oder Industrie PC ausgebildet sein.An existing control electronics or control electronics - especially if they have a microcontroller - only needs a small adjustment to perform the Einmessverfahren if in addition to the control electronics or control electronics, a computing device is provided which is adapted to the step of calculating the map based on the Execute drive signal specification curve and the speed curve. In these cases, the computing capacity or storage capacity present in the control electronics or control electronics usually suffices to carry out at least the generation of the drive signal specification curve and the recording of the drive signal specification curve and the speed curve. The computing device requires in addition to an interface to the control electronics or control electronics no further interface with the hydraulic drive and can therefore be designed as a commercially available office PC or industrial PC.

Der Einmessvorgang kann noch besser automatisch abgearbeitet werden und gestaltet sich für den Bediener einfacher, wenn die Steuerelektronik bzw. Regelelektronik dazu eingerichtet ist, den Schritt des Berechnens des Kennfelds anhand der Ansteuersignalvorgabekurve und der Geschwindigkeitskurve auszuführen, vorzugsweise ebenfalls den Schritt des Erzeugens der Ansteuersignalvorgabekurve. Dies erlaubt beim Einmessvorgang zudem den Verzicht auf externe vom Bediener bereitzustellende Hardware. Zudem kann der Einmessvorgang z.B. auch vollautomatisch ohne Überwachung oder Unterstützung eines Bedieners in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen durch den hydraulischen Antrieb bzw. seine Steuerung selbst durchgeführt werden. Erfolgt die Berechnung auf dem Mikrokontroller der Regelelektronik bzw. Steuerelektronik so konzentrieren sich die erfassten Datenwerte vorzugsweise auf den Bereich eines geringen Betätigungsgrads des Stellglieds. Dadurch kann die Berechnung auch bei geringer Speicherkapazität und Rechenkapazität zügig durchgeführt werden. Der wichtige Bereich nahe der Überdeckung des Stellglieds wird dennoch genau erfasst.The calibration process can be performed even better automatically and is easier for the operator when the control electronics are adapted to perform the step of calculating the map based on the drive signal default curve and the speed curve, preferably also the step of generating the drive signal default curve. This also allows the waiver of external hardware to be provided by the operator during the calibration process. In addition, the calibration process, for example, can also be carried out fully automatically without monitoring or assistance of an operator at regular or irregular intervals by the hydraulic drive or its control itself. If the calculation is carried out on the microcontroller of the control electronics or control electronics, the acquired data values preferably concentrate on the region of a low degree of actuation of the actuator. As a result, the calculation can be carried out quickly even with low storage capacity and computing capacity. The important area near the overlap of the actuator is still detected accurately.

Eine besonders platzsparende und hoch integrierte Bauform eines hydraulischen Antriebs wird erzielt, wenn die Steuerelektronik bzw. Regelelektronik auf dem Gehäuse des Stellglieds des hydraulischen Antriebs angeordnet ist. Zusammen mit der Fähigkeit zur automatischen Ermittlung des Kennfelds kann ein hydraulischer Antrieb als vollständige, kompakte und vor allem selbstkonfigurierende Baueinheit zur Verfügung gestellt werden.A particularly space-saving and highly integrated design of a hydraulic drive is achieved when the control electronics or control electronics is arranged on the housing of the actuator of the hydraulic drive. Together with the ability to automatically determine the map, a hydraulic drive as a complete, compact and above all self-configuring unit can be provided.

Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.Hereinafter, the present invention and its advantages will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figures.

Es zeigen:

Fig. 1: ein einfaches Schaltbild eines hydraulischen Antriebs, auf dem das erfindungsgemäße Einmessverfahren durchführbar ist, mit einer Regelelektronik, einem durch die Regelelektronik angesteuerten Proportionalventil und einen hydraulischen Verbraucher,
Fig. 2: die Grundzüge eines Ablaufschemas für das erfindungsgemäße Einmessverfahren, und
Fig. 3: einen zeitlichen Verlauf einer Positionskurve des hydraulischen Verbrauchers, einer Ansteuersignalvorgabekurve und einer Geschwindigkeitskurve des hydraulischen Verbrauchers.

Show it:

Fig. 1: a simple circuit diagram of a hydraulic drive on which the Einmessverfahren invention is feasible, with a control electronics, a controlled by the control electronics proportional valve and a hydraulic consumer,
Fig. 2: the basic features of a flow chart for the Einmessverfahren invention, and
Fig. 3: a time course of a position curve of the hydraulic consumer, a Ansteuersignalvorgabekurve and a speed curve of the hydraulic consumer.

In der Figur 1 ist ein elektrohydraulischer Antrieb 1 dargestellt, der eine geregelte hydraulische Achse 3 sowie eine Druckmittelversorgung 5 und Druckmittelrückführung umfasst. Die hydraulische Achse 3 besitzt als ihre wesentlichen Komponenten eine Regelelektronik 7, ein Propörtionalventit 9 üblicher Bauart - z.B. ein Ventil vom Typ 4WRSE der Firma Bosch Rexroth AG - und einen Hydrozylinder 11. Die Position der Kolbenstange des Hydrozylinders 11 wird über einen Positionssensor 12 erfasst und an die Regelelektronik 7 zurückgemeldet.In the FIG. 1 an electro-hydraulic drive 1 is shown, which comprises a controlled hydraulic axis 3 and a pressure medium supply 5 and pressure medium return. The hydraulic axis 3 has as its essential components a control electronics 7, a Propörtionalventit 9 conventional design - eg a valve type 4WRSE Bosch Rexroth AG - and a hydraulic cylinder 11. The position of the piston rod of the hydraulic cylinder 11 is detected by a position sensor 12 and reported back to the control electronics 7.

Neben dem Eingang 14 für den Messwert des Positionssensors 12 verfügt die Regelelektronik 7 über einen Sollwerteingang 16 und über eine Schnittstelle 18 zur Anbindung einer zusätzlichen Einmesshardware. Dabei handelt es sich im beschriebenen Ausführungsbeispiel um einen Industrie PC 20.In addition to the input 14 for the measured value of the position sensor 12, the control electronics 7 has a setpoint input 16 and an interface 18 for connecting an additional calibration hardware. In the described exemplary embodiment, this is an industrial PC 20.

In der Regelelektronik 7 sind der Sensoreingang 14 und der Sollwerteingang 16 auf ein Additionsglied 22 geführt. Des weiteren kann dem Additionsglied 22 das Signal eines internen Sollwertgenerators 24 zugeführt sein. Das vom Additionsglied 22 erhaltene Regeldifferenzsignal wird einer Regelstufe 26 zugeführt. Die Regelstufe 26 enthält eines oder mehrere von an sich bekannte Regelgliedern, z.B. einen P-Regler, einen PID-Regler oder einen PDT1-Regler. Das von der Regelstufe 26 erhaltene Stellsignal wird durch ein weiteres Additionsglied 30 geführt und dabei im Rahmen einer Zustandsrückführung mit einem Geschwindigkeitssignal aus einem Ableitungsglied 28 modifiziert. Das so modifizierte Stellsignal 32 ist einem Kennlinienglied 34 zugeführt. Durch das Kennlinienglied 34 wird Signalwerten des Stellsignals 32 ein jeweiliger Signalwert als Ansteuersignal 36 für das Proportionalventil 9 zugeordnet. Das Kennlinienglied 34 ist für den Normalbetrieb so eingestellt, dass die Gesamtverstärkung der Kette aus dem Kennlinienglied 34, dem Proportionalventil 9 und dem Hydrozylinder 11 möglichst unabhängig von der Amplitude des Stellsignals 32 ist.In the control electronics 7, the sensor input 14 and the setpoint input 16 are routed to an addition element 22. Furthermore, the addition element 22 may be supplied with the signal of an internal setpoint generator 24. The control difference signal obtained by the addition element 22 is fed to a control stage 26. The control stage 26 includes one or more control members known per se, e.g. a P-controller, a PID controller or a PDT1 controller. The control signal obtained from the control stage 26 is passed through a further addition element 30 and thereby modified in the context of a state feedback with a speed signal from a derivative element 28. The thus modified control signal 32 is fed to a characteristic element 34. By the characteristic element 34 signal values of the control signal 32, a respective signal value is assigned as a drive signal 36 for the proportional valve 9. The characteristic element 34 is set for normal operation so that the overall gain of the chain from the characteristic element 34, the proportional valve 9 and the hydraulic cylinder 11 is as independent as possible of the amplitude of the control signal 32.

Die Regelelektronik 7 ist durch einen Mikrokontroller implementiert. Neben den zuvor beschriebenen Reglerkomponenten besitzt dieser eine Ablaufsteuerung zur Ausführung von Programmen (nicht dargestellt) und einen Datenspeicher 40. In dem Datenspeicher 40 können Signalwerte des Ansteuersignals 36 und Signalwerte eines Geschwindigkeitssignals des Hydrozylinders 12 - in diesem Beispiel das Ausgangssignal des Ableitungsglieds 28 - aufgezeichnet werden. Der Datenspeicher 40 kann vom Industrie PC 20 über die Schnittstelle 18 ausgelesen werden. Der Mikrokontroller lässt es weiterhin zu, eine im Kennlinienglied 34 abgelegte Zuordnungskennlinie neu zu beschreiben. Dies erfolgt ebenfalls über die Schnittstelle 18 mit vom Industrie PC 20 eingespielten Daten. Gegebenenfalls kann ein vorgegebenes intern erzeugtes Ansteuersigrial 38 an das Proportionalventil 9 ausgegeben werden.The control electronics 7 is implemented by a microcontroller. In addition to the previously described controller components, the latter has a sequence controller for executing programs (not shown) and a data memory 40. In the data memory 40, signal values of the drive signal 36 and signal values of a speed signal of the hydraulic cylinder 12 -in this example, the output signal of the derivative member 28- can be recorded , The data memory 40 can be read by the industrial PC 20 via the interface 18. The microcontroller also allows it to rewrite an assignment characteristic stored in the characteristic element 34. This also takes place via the interface 18 with data recorded by the industrial PC 20. Optionally, a predetermined internally generated Ansteuersigrial 38 are output to the proportional valve 9.

Die Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Einmessverfahren, welches zur Ausführung auf dem elektrohydraulischen Antrieb 1 vorgesehen ist. In der Figur 3 sind zugehörige Signalkurven dargestellt.The FIG. 2 shows a flow chart for a Einmessverfahren which is provided for execution on the electro-hydraulic drive 1. In the FIG. 3 associated signal curves are shown.

Das Einmessverfahren wird durch einen Bediener des Antriebs 1 oder automatisch, z.B. als Teil eines Initialisierungsablaufes gestartet. Im Kennlinienglied 34 ist zunächst eine vorläufige Zuordnungskennlinie gespeichert, z.B. eine lineare Stellsignal - Ansteuersignal Zuordnung.The calibration procedure is performed by an operator of the drive 1 or automatically, e.g. started as part of an initialization process. In the characteristic element 34, first a provisional assignment characteristic is stored, e.g. a linear actuating signal - drive signal assignment.

In einem ersten Schritt s1 wird ein Ansteuersignal 36 (durchgezogene Kurve 50 in Figur 3) erzeugt. Die Erzeugung des Ansteuersignals 36 erfolgt dadurch, dass durch den Signalgenerator 24 eine Sinus-Signalkurve erzeugt wird, welche dem Additionsglied 22 als intern vorgegebenes Sollwertsignal 25 zugeführt ist. Der Hydrozylinder 11 unterliegt dabei einer Positionsregelung. Nach dem Starten des Signalgenerators folgt der Hydrozylinder 11 der Positionsvorgabe durch das Sollwertsignal 25 des Signalgenerators 24. Ein Positions- oder Geschwindigkeitssprung, der ggf. beim Starten des Signalgenerators in der Regelschleife auftritt, ist nach einer kurzen Einregelphase abgebaut. Die Positionskurve des Hydrozylinders 11 ist die gestrichelte Linie 52 in Figur 3. Das mit Hilfe des Rückkopplungsmechanismus der Regelschleife - aus den Komponenten 7, 9, 11 und 12 gebildet - erzeugte Ansteuersignal 36 durchläuft mit einer Phasenverschiebung zum zyklischen Sollwertsignal bzw. der Positionskurve 52 des Hydrozylinders 11 die ebenfalls zyklische Funktionskurve 50. Durch die zeitliche Ableitung der Positionskurve 52 erhält man die strichpunktierte Geschwindigkeitskurve 54. Die Geschwindigkeitskurve 54 wird dabei gleitend durch das Ableitungsglied 28 aus den Positionsmesswerten des Sensors 12 ermittelt.In a first step s1, a drive signal 36 (solid curve 50 in FIG FIG. 3 ) generated. The generation of the drive signal 36 takes place in that a sine-wave signal curve is generated by the signal generator 24, which signal is fed to the adder 22 as an internally preset desired value signal 25. The hydraulic cylinder 11 is subject to a position control. After starting the signal generator of the hydraulic cylinder 11 follows the position specification by the setpoint signal 25 of the signal generator 24. A position or speed jump, which may occur when starting the signal generator in the control loop is reduced after a short Einregelphase. The positional curve of the hydraulic cylinder 11 is the dashed line 52 in FIG FIG. 3 , With the aid of the feedback mechanism of the control loop - formed from the components 7, 9, 11 and 12 - generated drive signal 36 passes through with a phase shift to the cyclic setpoint signal or the position curve 52 of the hydraulic cylinder 11, the likewise cyclic function curve 50. By the temporal derivative of the position curve 52, the dash-dotted velocity curve 54 is obtained. The velocity curve 54 is thereby determined in a sliding manner by the derivative element 28 from the position measured values of the sensor 12.

In einem nächsten Schritt s2 werden Werte der Ansteuersignalkurve 50 im Speicher 40 aufgezeichnet. Ein einem weiteren Schritt s3 werden Werte der Geschwindigkeitskurve 54 im Speicher 40 aufgezeichnet. Das Aufzeichnen einzelner Ansteuersignalwerte und Geschwindigkeitswerte erfolgt dabei möglichst zeitgleich. Das Zeitintervall, in dem die Aufzeichnung durchgeführt wird, beginnt nach der zuvor beschriebenen Einregelphase. Die Aufzeichnung der Ansteuersignalwerte und Geschwindigkeitswerte wird für mindestens eine Periode der Ansteuersignalkurve 50 durchgeführt. Üblicherweise werden jedoch mehrere Perioden der Ansteuersignalkurve 50 und der Geschwindigkeitskurve 54 aufgezeichnet.In a next step s2, values of the drive signal curve 50 are recorded in the memory 40. In a further step s3, values of the speed curve 54 are recorded in the memory 40. The recording of individual control signal values and speed values takes place at the same time as possible. The time interval in which the recording is carried out begins after the adjustment phase described above. The record of Drive signal values and speed values are performed for at least one period of the drive signal curve 50. Usually, however, several periods of the drive signal curve 50 and the speed curve 54 are recorded.

Nach einer vorbestimmten Aufzeichnungsdauer oder Periodenzahl der aufgezeichneten Kurven wird die Aufzeichnung beendet und in einem Schritt s4 eine neue Zuordnungskennlinie des Kennfeldes 34 berechnet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die aufgezeichneten Kurven dazu aus dem Speicher 40 über die Schnittstelle 18 auf den Industrie PC 20 übertragen. Auf dem Industrie PC 20 erfolgt aus den aufgezeichneten Kurven die Berechnung der Zuordnungskennlinie. Die berechnete Zuordnungskennlinie wird über die Schnittstelle 18 an das Kennfeld 34 als neue Zuordnungskennlinie übertragen und ersetzt die vorläufige Zuordnungskennlinie.After a predetermined recording period or period number of the recorded curves, the recording is terminated and in a step s4, a new mapping characteristic of the map 34 is calculated. In the described embodiment, the recorded curves are for this purpose transferred from the memory 40 via the interface 18 to the industrial PC 20. On the industrial PC 20, the calculation of the assignment characteristic is carried out from the recorded curves. The calculated assignment characteristic is transmitted via the interface 18 to the characteristic field 34 as a new assignment characteristic and replaces the provisional assignment characteristic.

Die Berechnung der Zuordnungskennlinie des Kennfelds 34 erfolgt nach der Maßgabe, dass ein möglichst linearen Zusammenhang zwischen dem Stellsignal 32 und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Zylinders 11 erhalten wird.The calculation of the assignment characteristic of the characteristic map 34 takes place according to the proviso that a possible linear relationship between the actuating signal 32 and the actual speed of the cylinder 11 is obtained.

In dem hydrautischen System aus dem Proportionalventil 9 und dem Hydrozylinder 11 folgt die Geschwindigkeit des Hydrozylinders 11 nahezu unmittelbar einem Ansteuersignalwert des Proportionalventils 9. Daher kann durch einen Vergleich der Ansteuersignalkurve 50 und der Geschwindigkeitskurve 54 zu gleichen Zeitpunkten eine Zuordnung zwischen einem Ansteuersignalwert und einem Geschwindigkeitswert auf einfache Weise ermittelt werden.In the hydraulic system of the proportional valve 9 and the hydraulic cylinder 11, the speed of the hydraulic cylinder 11 almost immediately follows a drive signal value of the proportional valve 9. Therefore, by comparing the drive signal curve 50 and the speed curve 54 at the same time, an association between a drive signal value and a speed value can occur easy way to be determined.

Ein gewisses Vorteilen der Geschwindigkeitskurve 54 bei Abbremsvorgängen bzw. ein Nacheilen bei Beschleunigungsvorgängen ist durch die Massenträgheit des Zylinders, ggf. durch die Massenträgheit einer Last und durch die Ölfeder bedingt. Außerdem kommen in der Abweichung der beiden Kurven 54 und 50 voneinander die nichtlineare Ansteuersignal - Öffnungsquerschnitt Relation des Proportionalventils 9 und die ggf. unsymmetrische Flächengestaltung des Hydrozylinders 11 zum Ausdruck.A certain advantage of the speed curve 54 during braking or lagging during acceleration is due to the inertia of the cylinder, possibly by the inertia of a load and by the oil spring. In addition, in the deviation of the two curves 54 and 50 from each other, the non-linear control signal - opening cross-section relation of the proportional valve 9 and the possibly asymmetrical surface design of the hydraulic cylinder 11 expressed.

Betrachtet man das Ansteuersignal, so enthält dieses bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit und auch bei einer Erniedrigung der Geschwindigkeit Signalanteile, die auf die Beschleunigungsvorgänge zurückgehen. Diese beschleunigungsbedingten Signalanteile besitzen eine zu den Extrempunkten der Ansteuersignalkurve 50 bzw. der weitgehend phasengleichen Geschwindigkeitskurve 54 ungerade Symmetrie.If the drive signal is considered, it contains signal components when the speed is increased and the speed is reduced. which go back to the acceleration processes. These acceleration-related signal components have an odd symmetry with respect to the extreme points of the drive signal curve 50 or the largely in-phase velocity curve 54.

Durch Bildung eines Mittelwerts zweier Ansteuersignalwerte bei gleicher Verbrauchergeschwindigkeit, jedoch bei unterschiedlichem Vorzeichen der Beschleunigung, können Beschleunigungseffekte bei der Berechnung des Kennfelds unterdrückt werden. Die benötigten Ansteuersignalwerte werden dem ansteigenden Abschnitt und dem fallenden Abschnitt einer halben Periode der Ansteuersignalkurve entnommen. Bei dieser Art der Berechnung kann eine hohe Genauigkeit in der Zuordnung von einer Verbrauchergeschwindigkeit zu einem Ansteuersignalwert erreicht werden.By forming an average of two drive signal values at the same consumer speed, but with different signs of the acceleration, acceleration effects can be suppressed in the calculation of the map. The required drive signal values are taken from the rising portion and the falling portion of half a period of the drive signal curve. In this type of calculation, a high accuracy in the assignment of a consumer speed to a Ansteuersignalwert can be achieved.

Alternativ kann die Mittelung auch über zwei Geschwindigkeitswerte erfolgen, die bei gleichem Ansteuersignalwert, aber unterschiedlichem Vorzeichen der Beschleunigung erfasst sind. Diese Art der Berechnung ist einfacher, weil das zur Verfügung stehende Intervall von Ansteuersignalwerten vorab festgelegt ist. Daher ist diese Berechnungsmethode eher für Systeme mit geringer Rechen- und Speicherkapazität geeignet.Alternatively, the averaging can also take place via two speed values which are detected with the same drive signal value but different signs of the acceleration. This type of calculation is simpler because the available interval of drive signal values is predetermined. Therefore, this calculation method is more suitable for systems with low computational and storage capacity.

Die nichtlineare Ansteuersignal - Öffnungsquerschnitt Relation des Proportionalventils 9 und die ggf. unsymmetrische Flächengestaltung des Hydrozylinders 11 fließen dagegen auch bei der beschriebenen Mittelwertbildung in die Berechnung des Kennfelds ein, da diese Effekte einen Anteil der Geschwindigkeitskurve mit bezüglich der Extrempunkte gerader Symmetrie bilden. Die Berücksichtigung der nichtlineare Ansteuersignal - Öffnungsquerschnitt Relation des Proportionalventils 9 und die ggf. unsymmetrische Flächengestaltung des Hydrozylinders 11 ist für die Kennfeldberechnung ausdrücklich erwünscht, um mittels des Kennfelds einen möglichst linearen Zusammenhang zwischen dem Stellsignal 32 und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Zylinders 11 zu gewährleisten.By contrast, the nonlinear drive signal-opening cross-section relation of the proportional valve 9 and the possibly asymmetrical surface design of the hydraulic cylinder 11 also flow into the calculation of the characteristic map in the averaging described, since these effects form a proportion of the velocity curve with respect to the extreme points of straight symmetry. The consideration of the non-linear control signal-opening cross-section relation of the proportional valve 9 and the possibly asymmetrical surface design of the hydraulic cylinder 11 is expressly desired for the map calculation in order to ensure by means of the map a linear relationship between the control signal 32 and the actual speed of the cylinder 11.

Wenn zur Berechnung der Zuordnungskennlinie aufgezeichnete Signalwerte aus mehreren Perioden der Ansteuersignalkurve 50 und der Geschwindigkeitskurve 54 vorhanden sind können einem bestimmten Ansteuersignalwert mehrere Messwerte für die Verbrauchergeschwindigkeit zugeordnet werden. Durch die Mittelwertbildung über mehr als 2 Messwerte, z.B. 4, 6 oder 8 Werte lässt sich die Genauigkeit erhöhen. Weiterhin bietet es sich an, Ansteuersignalkurven und.zugehörige Geschwindigkeitskurven für mehrere unterschiedliche Frequenzen des Sollwertsignals 25 aufzuzeichnen. Dadurch können unterschiedliche Amplitudenintervalle für die Ansteuersignalkurve 50 und die Geschwindigkeitskurve 54 des hydraulischen Verbrauchers vermessen werden. Insbesondere erlaubt ein niederfrequentes Sollwertsignal 25 das genaue Vermessen des hydraulischen Systems bei geringen Ansteuersignalamplituden und kleinen Verbrauchergeschwindigkeiten, also nahe des Überdeckungsbereichs des Proportionalventils 9. Der Einfluss von Beschleunigungseffekten ist bei Verwendung eines niederfrequenten Sollwertsignals 25 minimal. Zufriedenstellende Berechnungsergebnisse erhält man z.B. bei Aufzeichnung von jeweils mindestens 2 Signalperioden der Ansteuersignalkurve 50 und der Geschwindigkeitskurve 54 für 3 verschiedene Frequenzen des Sollwertsignals 25, wobei sich die höchste Frequenz an der technisch maximal erzielbaren Geschwindigkeit des Hydrozylinders 11 orientiert.If signal values recorded for calculating the assignment characteristic curve comprise several periods of the drive signal curve 50 and the speed curve 54, a plurality of measured values for the consumer speed can be assigned to a specific control signal value. By averaging over more than 2 measured values, eg 4, 6 or 8 values, the accuracy can be increased. Furthermore, it makes sense to record drive signal curves and associated speed curves for a plurality of different frequencies of the setpoint signal 25. As a result, different amplitude intervals for the drive signal curve 50 and the speed curve 54 of the hydraulic consumer can be measured. In particular, a low-frequency setpoint signal 25 allows precise measurement of the hydraulic system at low drive signal amplitudes and small consumer speeds, ie near the coverage area of the proportional valve 9. The influence of acceleration effects is minimal when using a low-frequency setpoint signal 25. Satisfactory calculation results are obtained, for example, when recording at least 2 signal periods of the control signal curve 50 and the speed curve 54 for 3 different frequencies of the setpoint signal 25, wherein the highest frequency based on the maximum technically achievable speed of the hydraulic cylinder 11.

Im Folgenden werden weitere Varianten des Ausführungsbeispiels beschrieben, die durch die vorliegende Erfindung umfasst sind.In the following, further variants of the embodiment are described, which are encompassed by the present invention.

Der hydraulische Verbraucher kann unter Anderem ein linear bewegbarer Hydrozylinder oder ein hydraulischer Rotationsmotor sein. Abhängig von der Art des hydraulischen Verbrauchers kommt ein entsprechender Positionssensor zum Einsatz, d.h. ein linearer Wegsensor oder ein Drehwinkelsensor.The hydraulic consumer may be, inter alia, a linearly movable hydraulic cylinder or a hydraulic rotary motor. Depending on the type of hydraulic consumer, a corresponding position sensor is used, i. a linear displacement sensor or a rotation angle sensor.

Das Einmessverfahren lässt sich unabhängig von der verwendeten Regelstufe 26 bzw. unabhängig von dem im Normalbetrieb verwendeten Regelkonzept durchführen. Während des Einmessverfahrens muss lediglich ein Positionssignal vorliegen. Für die zuvor beschriebene Erzeugung des Ansteuersignals 36 muss ein Positionsregelkreis für den hydraulischen Verbraucher geschlossen sein. Im Normalbetrieb selbst kann der hydraulische Verbraucher auch im Rahmen einer offenen Steuerkette angesteuert werden. Weiterhin können auch kaskadierte Regelungen - z.B. ein unterlagerter Geschwindigkeitsregler-, eine Zustandsrückführung und Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsvorsteuermechanismen verwendet werden. Die Regelung kann sich auch auf die durch den hydraulischen Verbraucher aufgebrachte Kraft beziehen. Dabei wird vorzugsweise die Druckdifferenz über den Verbraucher als Maß für die Kraft gemessen.The calibration procedure can be carried out independently of the control stage 26 used or independently of the control concept used in normal operation. During the calibration procedure, only one position signal must be present. For the above-described generation of the drive signal 36, a position control loop for the hydraulic consumer must be closed. In normal operation itself, the hydraulic consumer can also be controlled in the context of an open timing chain. You can also continue cascaded controls - eg, a subordinate speed controller, state feedback, and speed or acceleration pilot mechanisms are used. The control may also refer to the force applied by the hydraulic load. In this case, the pressure difference across the load is preferably measured as a measure of the force.

Das Ansteuersignal 36 braucht nicht innerhalb einer Regelschleife erzeugt werden. Das Ansteuersignal 36 kann z.B. intern nach einer Vorgabe, z.B. einem Sinus-Signal, erzeugt werden und als internes Ansteuersignal 38 eingespeist werden. Die Aufzeichnung der Ansteuersignalvorgabekurve gemäß den Patentansprüchen erschöpft sich dann in der Übernahme vorhandener numerischer Signalvorgabewerte des Ansteuersignal 38 von einem Signalgenerator. Weiter ist es bei dieser Art der Erzeugung des Ansteuersignals 36 nicht notwendig eine Positionsregelschleife zu schließen. Das Einmessverfahren kann auch mit einer offenen Steuerkette durchgeführt werden. Lediglich die Erfassung von Positionswerten des hydraulischen Verbrauchers zur Erstellung einer Geschwindigkeitskurve muss gewährleistet sein. Allerdings sollte die Position des Verbrauchers überwacht werden, um die Einhaltung eines gewissen Positionsintervalls zu gewährleisten. Bei einem Rotationsantrieb, bei dem als Verbraucher ein hydraulischer Rotationsmotor zum Einsatz kommt entfällt ggf. diese Notwendigkeit.The drive signal 36 need not be generated within a control loop. The drive signal 36 may be e.g. internally according to a specification, e.g. a sine signal, are generated and fed as an internal drive signal 38. The recording of the Ansteuersignalvorgabekurve then depletes in the adoption of existing numerical signal default values of the drive signal 38 from a signal generator. Further, in this way of generating the drive signal 36, it is not necessary to close a position control loop. The calibration procedure can also be performed with an open timing chain. Only the detection of position values of the hydraulic consumer to create a speed curve must be guaranteed. However, the position of the consumer should be monitored to ensure compliance with a certain position interval. In the case of a rotary drive in which a hydraulic rotary motor is used as the consumer, this necessity may be eliminated.

Das Stellglied gemäß den Patentansprüchen kann unter Anderem ein Proportionalventil, ein getaktetes Schaltventil, das Volumenstellelement einer Verstellpumpe oder das Volumenstellelement eines hydraulischen Rotationsmotors sein.The actuator according to the claims may be, inter alia, a proportional valve, a clocked switching valve, the volume adjusting element of a variable displacement pump or the volume adjusting element of a hydraulic rotary motor.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektrohydraulischer AntriebElectrohydraulic drive
33: Hydraulische AchseHydraulic axis
55: DruckmittelversorgungPressure medium supply
77: Regelelektronikcontrol electronics
99: Proportionalventilproportional valve
1111: Hydrozylinderhydraulic cylinders
1212: Positionssensorposition sensor
1414: Sensoreingangsensor input
1616: SollwerteingangSetpoint input
1818: Schnittstelleinterface
2020: Industrie PCIndustry PC
2222: Additionsgliedaddition element
2424: SollwertgeneratorSetpoint generator
2525: SollwertsignalSetpoint signal
2626: Regelstufecontrol stage
2828: Ableitungsglieddissipation element
3030: Additionsgliedaddition element
3232: Stellsignalactuating signal
3434: KennliniengliedCharacteristic element
3636: Ansteuersignalcontrol signal
3838: Ansteuersignalcontrol signal
4040: Datenspeicherdata storage
5050: AnsteuersignalkurveAnsteuersignalkurve
5252: Positionskurveposition curve
5454: Geschwindigkeitskurvespeed curve

Claims

Measuring method for determining a family of characteristics of open-loop control electronics or closed-loop control electronics of a hydraulic drive, in which a hydraulic load can be driven using an actuator, in which the family of characteristics indicates an assignment of actuating signal values to drive signal values for the actuator, and in which a position of the hydraulic load can be detected using a position sensor, characterized by the following steps of:
generating a drive signal predefined curve which substantially continuously passes through a predefined drive signal interval in a predefined time period,

recording the drive signal predefined curve in the predefined time period,

recording position values for the hydraulic load in the predefined time period,

recording a speed curve of the hydraulic load in the predefined time period with the aid of the recorded position values, and

calculating the family of characteristics using the recorded drive signal predefined curve and the recorded speed curve of the hydraulic load,

characterized in that

the drive signal predefined curve is generated by supplying a position predefined curve to the closed-loop control electronics,

in that the drive signal predefined curve runs up and down through a drive signal interval in the predefined time period and is substantially symmetrical with respect to a bend point which is passed through in this drive signal interval, and in that

the position predefined curve is generated according to a periodic basic function.
Measuring method according to Claim 1, characterized in that the drive signal predefined curve and the position predefined curve pass through at least one, preferably two or more periods of the basic function in the predefined time period.
Measuring method according to Claim 1 or 2, characterized in that the basic function is a circular function.
Measuring method according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the drive signal values for the actuator are each a measure of the speed of the hydraulic load.
Measuring method according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the speed curve is obtained by numerically differentiating the recorded position values.
Measuring method according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that the number of recorded data values of the drive signal predefined curve and/or of the speed curve is greater in an area of a low degree of actuation of the actuator than in an area of a greater degree of actuation of the actuator.
Measuring method according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that, for a speed value, a drive signal average value is formed from two values from a rising area and a falling area of the drive signal curve, which are each assigned to the speed value, and is used to calculate the family of characteristics.
Measuring method according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that, for a drive signal value, a speed average value is formed from two values from a rising area and a falling area of the speed curve, which are each assigned to the drive signal value, and is used to calculate the family of characteristics.
Measuring device for determining a family of characteristics of open-loop control electronics or closed-loop control electronics of a hydraulic drive using a measuring method according to one of Claims 1 to 8, which device comprises the open-loop control electronics or closed-loop control electronics, characterized in that the open-loop control electronics or the closed-loop control electronics are set up in such a manner that at least the following steps of said measuring method can be carried out by the open-loop control electronics or closed-loop control electronics:
recording the drive signal predefined curve in the predefined time period,

recording position values for the hydraulic load in the predefined time period,

recording the speed curve of the hydraulic load in the predefined time period with the aid of the recorded position values, and

generating the drive signal predefined curve by generating a position predefined curve.
Measuring device according to Claim 9, characterized in that, in addition to the open-loop control electronics or closed-loop control electronics, there is a computing device which is set up to carry out the step of calculating the family of characteristics using the drive signal predefined curve and the speed curve.
Measuring device according to Claim 9, characterized in that the open-loop control electronics or closed-loop control electronics are set up to carry out the step of calculating the family of characteristics using the drive signal predefined curve and the speed curve.
Measuring device according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the open-loop control electronics or closed-loop control electronics are arranged on the housing of the actuator of the hydraulic drive.