JP3190330B2 - フリクションのある調整装置の制御方法 - Google Patents
フリクションのある調整装置の制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念による、フリクション
のある調整装置の制御方法に関する。“Einfuehrung in
die Regelungtechnik",章:Zeitoptimaler Regler,Leon
ard著から、サブタイム最適化カスケード制御器が公知
である。これの位置制御器は非線型増幅素子として、時
間最適化制御器から導出したルート曲線を有している。
この曲線はリミットサイクルを回避するため、小さい制
御偏差に対して線形領域を有している。所要の小信号ダ
イナミック特性に起因する高い増幅度によって、センサ
ノイズおよびアナログ／ディジタル変換器ノイズと共
に、定常動作状態で許容できない高いシステム負荷とノ
イズが発生する。
のある調整装置の制御方法に関する。“Einfuehrung in
die Regelungtechnik",章:Zeitoptimaler Regler,Leon
ard著から、サブタイム最適化カスケード制御器が公知
である。これの位置制御器は非線型増幅素子として、時
間最適化制御器から導出したルート曲線を有している。
この曲線はリミットサイクルを回避するため、小さい制
御偏差に対して線形領域を有している。所要の小信号ダ
イナミック特性に起因する高い増幅度によって、センサ
ノイズおよびアナログ／ディジタル変換器ノイズと共
に、定常動作状態で許容できない高いシステム負荷とノ
イズが発生する。
本発明の課題は、時間最適化された大信号特性と良好
な小信号特性および障害信号特性と相俟って、システム
負荷が小さくなるような、特に目標位置での位置不安定
性の小さくなるような、フリクションのある調整装置の
制御方法を提供することである。
な小信号特性および障害信号特性と相俟って、システム
負荷が小さくなるような、特に目標位置での位置不安定
性の小さくなるような、フリクションのある調整装置の
制御方法を提供することである。
発明の利点 本発明の方法は、回転型調整装置にも並進運動型調整
装置にも同様に適する。制御偏差が小さいときに摩擦に
整合した、位置制御器の非線型特性曲線によって、シス
テム負荷およびノイズの発生が格段に低減される。位置
制御器の非線型特性曲線は次のように設定されている。
すなわち、制御偏差が設定可能な目標領域の外側にある
場合に、調整装置に供給される量の値により力または回
転トルクが得られるように設定されている。この力また
は回転トルクは調整装置を付着状態または付着トルクか
ら引き離すのに十分な大きさであり、その際調整装置の
運動エネルギーは目標領域でゼロにすることができる。
装置にも同様に適する。制御偏差が小さいときに摩擦に
整合した、位置制御器の非線型特性曲線によって、シス
テム負荷およびノイズの発生が格段に低減される。位置
制御器の非線型特性曲線は次のように設定されている。
すなわち、制御偏差が設定可能な目標領域の外側にある
場合に、調整装置に供給される量の値により力または回
転トルクが得られるように設定されている。この力また
は回転トルクは調整装置を付着状態または付着トルクか
ら引き離すのに十分な大きさであり、その際調整装置の
運動エネルギーは目標領域でゼロにすることができる。
本発明の方法は特に、コンピュータ上に実現するのに
適する。というのは、例えば表形式でファイルすること
ができるか、または関数関係で表すことのできる非線型
特性曲線が設定されるだけだからである。
適する。というのは、例えば表形式でファイルすること
ができるか、または関数関係で表すことのできる非線型
特性曲線が設定されるだけだからである。
本発明の方法の有利な実施例および発展形態は従属請
求項から明かである。
求項から明かである。
特に有利には、引き続く大信号領域と比較して低い勾
配を小信号動作に相応する領域に設定する。この手段に
より、大信号動作から小信号動作へ移行する際に、調整
装置を適時に制動することができる。
配を小信号動作に相応する領域に設定する。この手段に
より、大信号動作から小信号動作へ移行する際に、調整
装置を適時に制動することができる。
さらに有利には、積分成分を位置制御器で付加的に使
用する。目標領域内の非線型特性曲線がゼロとは異なる
勾配を有するという手段と関連して、積分成分が定常状
態での精度を高める。
用する。目標領域内の非線型特性曲線がゼロとは異なる
勾配を有するという手段と関連して、積分成分が定常状
態での精度を高める。
有利な構成は、積分成分を制御偏差に依存して変化す
るのである。その際有利には、設定可能な制御偏差の外
では積分成分をゼロに低減するのである。この手段によ
り、大信号特性および小信号特性の最適化が可能であ
る。
るのである。その際有利には、設定可能な制御偏差の外
では積分成分をゼロに低減するのである。この手段によ
り、大信号特性および小信号特性の最適化が可能であ
る。
本発明の方法はフリクションのあるいずれの調整装置
の制御にも適する。ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロ
ッドの調整および自動車車台機構の制御部はここでは例
として挙げているだけである。
の制御にも適する。ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロ
ッドの調整および自動車車台機構の制御部はここでは例
として挙げているだけである。
本発明の方法を以下、図面に基づき詳細に説明する。
実施例 図１は、フリクションのある調整装置を有する制御装
置のブロック回路図、図２は、位置制御器の非線型特性
曲線を示す線図、図３は、積分成分と制御偏差との関数
関係を示す線図である。
置のブロック回路図、図２は、位置制御器の非線型特性
曲線を示す線図、図３は、積分成分と制御偏差との関数
関係を示す線図である。
図１に示された制御装置は、出力量Xiを所定の位置目
標値Xsに依存して制御する。出力量Xiはフリクションの
ある調整装置10の位置実際値に相応する。差分形成器11
は位置目標値Xsと位置実際値Xiから制御偏差Δｘを求
め、この制御偏差は位置制御器12に供給される。位置制
御器12は非線型特性曲線を備えた部分13と積分成分を備
えた部分14を有する。部分13と14の出力側は加算器15で
加算され、引続き入力量Ns、Vsとして調整装置10に供給
される。
標値Xsに依存して制御する。出力量Xiはフリクションの
ある調整装置10の位置実際値に相応する。差分形成器11
は位置目標値Xsと位置実際値Xiから制御偏差Δｘを求
め、この制御偏差は位置制御器12に供給される。位置制
御器12は非線型特性曲線を備えた部分13と積分成分を備
えた部分14を有する。部分13と14の出力側は加算器15で
加算され、引続き入力量Ns、Vsとして調整装置10に供給
される。
図２は非線型特性曲線20を示す。この特性曲線は図１
の部分13に含まれている。非線型特性曲線20は制御偏差
Δｘとフリクションのある調整装置10の入力量Ns、Vsと
の関数関係を示す。特性曲線20は少なくとも３つの区間
から合成される。小さな制御偏差Δｘは目標領域21|Δx
|≦|x1|内にある。目標領域21では、入力量Ns、Vsの値
は値22より低い。値22はフリクションのある調整装置10
の摩擦トルクまたは摩擦力に相応する。この限界は図２
に破線で示されている。目標領域21には第２の領域|x1|
＜｜Δx|≦|x2|が続いている。入力量Ns、Vsの値は摩擦
トルクまたは摩擦力の限界22よりも上側にある。特性曲
線はこの領域では、第３の領域24よりも小さな勾配を有
している。第３の領域は比較的に大きな制御偏差｜Δx|
＞|x2|の方向で続いている。領域｜Δx|≦|x2|は小信号
領域として、領域｜Δx|＞|x2|は大信号領域として表す
ことができる。制御器12がソフトウェアとしてコンピュ
ータ内で実現されている場合、連続的特性曲線20の代わ
りに離散的値25が用いられる。
の部分13に含まれている。非線型特性曲線20は制御偏差
Δｘとフリクションのある調整装置10の入力量Ns、Vsと
の関数関係を示す。特性曲線20は少なくとも３つの区間
から合成される。小さな制御偏差Δｘは目標領域21|Δx
|≦|x1|内にある。目標領域21では、入力量Ns、Vsの値
は値22より低い。値22はフリクションのある調整装置10
の摩擦トルクまたは摩擦力に相応する。この限界は図２
に破線で示されている。目標領域21には第２の領域|x1|
＜｜Δx|≦|x2|が続いている。入力量Ns、Vsの値は摩擦
トルクまたは摩擦力の限界22よりも上側にある。特性曲
線はこの領域では、第３の領域24よりも小さな勾配を有
している。第３の領域は比較的に大きな制御偏差｜Δx|
＞|x2|の方向で続いている。領域｜Δx|≦|x2|は小信号
領域として、領域｜Δx|＞|x2|は大信号領域として表す
ことができる。制御器12がソフトウェアとしてコンピュ
ータ内で実現されている場合、連続的特性曲線20の代わ
りに離散的値25が用いられる。
図３は、制御偏差Δｘと積分成分の積分係数KIとの関
数関係を示す。積分成分は図１の制御器12の部分14に含
まれている。積分係数KIは積分器の時定数TIの逆数に相
応する。積分係数KIは制御偏差Δｘに依存する。所定の
限界｜Δx|≦|x3|以下ではKIは所定の値まで上昇し、制
御偏差｜Δx|＞|x3|の際にゼロへ移行する。
数関係を示す。積分成分は図１の制御器12の部分14に含
まれている。積分係数KIは積分器の時定数TIの逆数に相
応する。積分係数KIは制御偏差Δｘに依存する。所定の
限界｜Δx|≦|x3|以下ではKIは所定の値まで上昇し、制
御偏差｜Δx|＞|x3|の際にゼロへ移行する。
本発明の方法を図１および図２に基づき詳細に説明す
る。図１に示された制御装置はフリクションのある調整
装置10を含む。調整装置はここでは詳細に示されていな
い。制御量Xiは、制御偏差Δｘの際にできるだけ短時間
で新たな目標値Xsに一致させるべき位置である。これは
回転型調整装置にも並進運動型調整装置にもあてはま
る。回転型装置10の入力量は例えば、所定の調整回転数
Nsの設定値であり、並進運動型装置10の入力量は例え
ば、調整速度Vsの設定値である。詳細には説明しない下
位制御回路は、回転型装置の場合、例えば駆動モータに
対する差動回転数制御器および電流制御器である。
る。図１に示された制御装置はフリクションのある調整
装置10を含む。調整装置はここでは詳細に示されていな
い。制御量Xiは、制御偏差Δｘの際にできるだけ短時間
で新たな目標値Xsに一致させるべき位置である。これは
回転型調整装置にも並進運動型調整装置にもあてはま
る。回転型装置10の入力量は例えば、所定の調整回転数
Nsの設定値であり、並進運動型装置10の入力量は例え
ば、調整速度Vsの設定値である。詳細には説明しない下
位制御回路は、回転型装置の場合、例えば駆動モータに
対する差動回転数制御器および電流制御器である。
図２によれば、制御偏差Δｘに依存して入力量Ns、Vs
に対する値が所定の非線型特性曲線20に基づいて求めら
れる。本発明で重要なことは非線型特性曲線20を次のよ
うに設定することである。すなわち、制御偏差Δｘが所
定の目標領域21の外側にある場合、入力量Ns、Vsの大き
さによって回転トルクまたは力を生じ、この回転トルク
または力は調整装置10を付着トルクまたは付着状態から
引き離すのに十分であり、調整装置10の運動エネルギー
が目標領域21でゼロになり得るように設定するのであ
る。そのためには単に、調整装置10の摩擦トルクまたは
摩擦力の知識が必要なだけであり、摩擦トルクまたは摩
擦力は例えば実験的に求めることができる。図２にはこ
の値22が破線で示されている。目標領域21内のNs、Vsに
対する値は値22よりも下側にある。積分成分が位置制御
器12に設定されていない限り、特性曲線20は目標領域21
内では勾配を有しない。この手段により、制御装置は目
標領域21内では完全に静止し、エネルギーを消費しな
い。
に対する値が所定の非線型特性曲線20に基づいて求めら
れる。本発明で重要なことは非線型特性曲線20を次のよ
うに設定することである。すなわち、制御偏差Δｘが所
定の目標領域21の外側にある場合、入力量Ns、Vsの大き
さによって回転トルクまたは力を生じ、この回転トルク
または力は調整装置10を付着トルクまたは付着状態から
引き離すのに十分であり、調整装置10の運動エネルギー
が目標領域21でゼロになり得るように設定するのであ
る。そのためには単に、調整装置10の摩擦トルクまたは
摩擦力の知識が必要なだけであり、摩擦トルクまたは摩
擦力は例えば実験的に求めることができる。図２にはこ
の値22が破線で示されている。目標領域21内のNs、Vsに
対する値は値22よりも下側にある。積分成分が位置制御
器12に設定されていない限り、特性曲線20は目標領域21
内では勾配を有しない。この手段により、制御装置は目
標領域21内では完全に静止し、エネルギーを消費しな
い。
第２および第３の領域23、24では入力量Ns、Vsの値
は、調整装置の運動エネルギーを目標領域21内でゼロに
することができるように設定されている。非線型特性曲
線20は第２の領域23で勾配ゼロまたは所定の値を有する
ことができる。有利には第２の領域23での勾配は常に、
第３の領域24での勾配よりも小さい。この手段により、
調整装置10に対する次のような制動領域が得られる。す
なわち、装置10が大信号動作に相応する第３の領域24か
ら比較的に小さな制御偏差Δｘへ向かう場合に、適時の
制動に作用するような制動領域が得られる。第３の領域
24の勾配を第２の領域23で前もって低減しないと、オー
バシュートの恐れが生じる。
は、調整装置の運動エネルギーを目標領域21内でゼロに
することができるように設定されている。非線型特性曲
線20は第２の領域23で勾配ゼロまたは所定の値を有する
ことができる。有利には第２の領域23での勾配は常に、
第３の領域24での勾配よりも小さい。この手段により、
調整装置10に対する次のような制動領域が得られる。す
なわち、装置10が大信号動作に相応する第３の領域24か
ら比較的に小さな制御偏差Δｘへ向かう場合に、適時の
制動に作用するような制動領域が得られる。第３の領域
24の勾配を第２の領域23で前もって低減しないと、オー
バシュートの恐れが生じる。
位置制御器12の静的非線型特性曲線は有利には、図１
の部分14によって補充される。この部分14は積分成分を
有している。積分成分は定常精度を高める。特に有利に
は、積分成分を制御偏差Δｘに依存して設定するのであ
る。制御偏差Δｘと積分成分の係数KIとの関係は図３に
示されている。係数KIは積分器の時定数TIの逆数であ
る。特性曲線は有利には次のように設定される。すなわ
ち、KIの最大値が制御偏差Δｘ＝０のときに発生し、所
定の値|x3|の上側では制御偏差Δｘがゼロに移行するよ
う設定される。限界値|x3|は例えば小信号領域｜Δx|≦
|x2|にある。値|x3|の第１の可能位置が図２に例として
示されている。しかし値|x3|は、大信号動作に相応する
第３の領域24の開始個所にあってもよい。この領域でゼ
ロに低減された積分成分は、制御偏差Δｘが大きい場合
に過度に高い値Ns、Ｖへ不必要に積分を重ねることを回
避する。
の部分14によって補充される。この部分14は積分成分を
有している。積分成分は定常精度を高める。特に有利に
は、積分成分を制御偏差Δｘに依存して設定するのであ
る。制御偏差Δｘと積分成分の係数KIとの関係は図３に
示されている。係数KIは積分器の時定数TIの逆数であ
る。特性曲線は有利には次のように設定される。すなわ
ち、KIの最大値が制御偏差Δｘ＝０のときに発生し、所
定の値|x3|の上側では制御偏差Δｘがゼロに移行するよ
う設定される。限界値|x3|は例えば小信号領域｜Δx|≦
|x2|にある。値|x3|の第１の可能位置が図２に例として
示されている。しかし値|x3|は、大信号動作に相応する
第３の領域24の開始個所にあってもよい。この領域でゼ
ロに低減された積分成分は、制御偏差Δｘが大きい場合
に過度に高い値Ns、Ｖへ不必要に積分を重ねることを回
避する。
部分14が設けられている場合だけ必要となる加算器15
は、部分13と14の出力値を加算し、量Ns、Vsに対する値
を入力量として調整装置10に出力する。
は、部分13と14の出力値を加算し、量Ns、Vsに対する値
を入力量として調整装置10に出力する。
従い位置制御器12全体は２つの特性曲線、１つの積分
部および１つの加算部を有するだけである。従いこの方
法がコンピュータ上に実現されれば僅かな計算時間しか
必要ない。積分成分なしで済ます場合は、１つの特性曲
線、積分部および加算部が省略される。
部および１つの加算部を有するだけである。従いこの方
法がコンピュータ上に実現されれば僅かな計算時間しか
必要ない。積分成分なしで済ます場合は、１つの特性曲
線、積分部および加算部が省略される。
本発明の方法はフリクションのある調整装置10全体を
制御するのに適する。このような調整装置に対する例と
してここでは、ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロッド
および自動車車台機構の制御部が挙げられる。
制御するのに適する。このような調整装置に対する例と
してここでは、ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロッド
および自動車車台機構の制御部が挙げられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−209822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−239310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/12 305 G05B 11/36 G05D 3/14
Claims (7)
- 【請求項１】調整装置に供給される量（Ns、Vs）の値を
制御偏差（Δｘ）に依存して求める非線型位置制御器を
有する、フリクションのある調整装置の制御方法におい
て、 位置制御器（12）の非線型特性曲線は次のように設定さ
れている、すなわち、制御偏差Δｘが設定可能な目標領
域（21）の外側にあるとき、前記量（Ns、Vs）の値によ
って、付着トルクまたは付着状態から引き離すのに十分
な大きさの回転トルクまたは力が発生され、 当該量（Ns,Vs）の値は、目標領域（21）内では消失す
る運動エネルギーが生じるような目標回転数または目標
速度に相応する、 ことを特徴とする調整装置の制御方法。 - 【請求項２】非線型特性曲線（20）は第２の設定可能領
域（23）内で、第３の領域（24）よりも低い勾配を有し
ている請求項１記載の方法。 - 【請求項３】位置制御器（12）は積分成分を含む請求項
１または２記載の方法。 - 【請求項４】非線型特性曲線（20）は目標領域（21）内
でゼロとは異なる勾配を有する請求項３記載の方法。 - 【請求項５】積分係数（KI）は制御偏差｜Δx|に依存し
て変化する請求項３または４記載の方法。 - 【請求項６】設定可能な制御偏差｜Δx|≧|x3|外では、
積分係数（KI）はゼロに低減される請求項５記載の方
法。 - 【請求項７】ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロッドお
よび／または自動車車台機構の制御部に使用する請求項
１から６までのいずれか１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3932061A DE3932061C1 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | |
| DE3932061.8 | 1989-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05500720A JPH05500720A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3190330B2 true JP3190330B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=6390201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51210590A Expired - Fee Related JP3190330B2 (ja) | 1989-09-26 | 1990-09-07 | フリクションのある調整装置の制御方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0494164B1 (ja) |
| JP (1) | JP3190330B2 (ja) |
| KR (1) | KR0158186B1 (ja) |
| DE (2) | DE3932061C1 (ja) |
| ES (1) | ES2074580T3 (ja) |
| RU (1) | RU2099768C1 (ja) |
| WO (1) | WO1991005297A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8438447B2 (en) | 1997-11-13 | 2013-05-07 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for time efficient retransmission using symbol accumulation |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4128434A1 (de) * | 1991-08-27 | 1993-03-04 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Kraftstoffeinspritzvorrichtung |
| DE19647219C2 (de) * | 1996-11-15 | 2002-07-18 | Hella Kg Hueck & Co | Verfahren zur Reibungskompensation an einem reibungsbehafteten, lagegeregelten System |
| DE102007009368B4 (de) * | 2007-02-23 | 2015-03-26 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Regeln einer Position und Antrieb zum Bewegen eines Objektes |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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