KR20020008209A - 가동 부품 조정용 프로세스의 전자적 모니터링 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협착 현상 방지를 보장하기 위해, 특히 자동차의 윈도우 및 선루프와 같은 가동 부품 조정용 프로세스를 전자적으로 모니터링하고 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 상기 프로세스의 입력 및 출력 변수 특성을 인식 장치(16)에 입력하는 단계와, 상기 인식 장치(16)에 저장되어 있으며 상기 프로세스를 표현하는 모델의 대표 프로세스 변수를 발견하고 최적화하는 단계와, 상기 인식 장치(16)에 저장된 프로세스 변수와 비교함으로써 상기 대표 변수를 평가하는 단계와, 상기 비교에 기초하여 상기 프로세스용 보정 변수를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 보정 변수를 상기 프로세스에 입력함으로써 상기 프로세스에 영향을 미치는 단계를 적어도 포함한다.

Description

가동 부품 조정용 프로세스의 전자적 모니터링 및 제어 방법{Method Of Electronically Monitoring And Controlling A Process For The Adjustment Of Mobile Parts}

협착 현상 방지를 실현하기 위한 현재까지 공지된 방법은 대략 직접 방법과 간접 방법으로 분류된다.

직접 방법에서는 협착력이 대응적으로 배치된 센서에 의해 명시적으로 측정되고 소정의 임계치를 초과할 경우에는 구동 장치는 정지되거나 역전된다. 이 경우 흔히 스토퍼의 패킹 내에 통합되어 있는 소위 센서 스트립이 이용된다. 직접 방법의 결점은 높은 계기 비용 및 변화 프로세스에 대한 비교적 낮은 신뢰성과 내구성에 있다.

널리 이용되고 있는 간접 방법은, 힘과 관련되어 있는 다른 측정 변수를 평가하는 것에 기초를 두고 있다. 이러한 측정변수들은 전형적으로 구동 장치를 통해 흐르는 전류, 가동 부품의 작동 속도 또는 구동 장치의 회전 부재의 회전 속도이다.

간접 방법은, 힘과 관련되어 있는 측정 변수가 협착의 경우에도 또한 변화되기 때문에 협착 상태의 조기 인식에 적당하다는 사실을 이용한다. 그러나 이 방법도 역시 높은 비용을 요구하고 원칙적으로 외부 영향의 변화에 대해 취약하다. 그래서 예컨대 자동차의 움직임, 온도나 기후 변동 또는 프로세스 변화가 함께 고려되어야 한다.

양 방법을 조합하는 경우에는, 실질적으로 신뢰성은 상승될 수 있지만 당연히 기술적 비용도 더욱 상승한다.

본 발명은 협착 현상 방지(anti-jam protection)를 보장하기 위해, 특히 자동차의 윈도우 및 선루프(sun roof)와 같은 가동 부품 조정용 프로세스를 전자적으로 모니터링하고 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 본 발명에 의한 프로세스의 경과를 도시하는 도면.

도 2는 제 2 실시예에 따른 본 발명에 의한 프로세스의 경과를 도시하는 도면.

도 3은 프로세스 실시예들을 이용하기 위한 장치를 도시하는 도면.

독립항의 특징을 가진, 가동 부품을 조정하는 프로세스를 전자적으로 모니터링하고 제어하는 방법은, 방법을 실시하는데 기술적 비용은 적게 들면서 훨씬 더 큰 신뢰성뿐만 아니라 훨씬 더 높은 감도와 신속성도 또한 달성된다는 이점을 갖는다.

상기 방법은, 조정 프로세스의 물리적 기술에 기초를 두고 있지만 완전히 새로운 기술에 기초를 두고 있다. 상기 기술은, 이동 과정을 완전하게 또는 적어도 대체로 기술하는 모델에 기초하여 이루어지는데, 상기 모델은 인식 장치 내에 저장된다. 상기 모델에 의해, 측정된 또한 프로세스의 입력 및 출력 변수의 고려하에 대표 프로세스 변수의 발견 및 최적화가 수행된다. 프로세스 변수의 발견은 예컨대 분석적 또는 반복적 기초 위에 행해진다.

인식 장치에 저장된 프로세스 변수들과의 비교에 의한 대표 프로세스 변수들의 평가에 의해, 프로세스 경과의 정상적 경과로부터의 편의는 명백하며 민감하게 인식될 수 있을뿐 아니라 구별적으로 해석될 수도 있다.

평가 결과에 따라 프로세스를 위한 특정 보정 변수가 발견되고, 프로세스에 공급되어 프로세스에 영향을 미친다. 프로세스 변수가 예컨대 윈도우 또는 선루프 폐쇄 과정에서 사람 손이 끼었다는 것을 나타내면, 보정 변수는, 예컨대 전자 구동 기의 역전 또는 정지가 행해지도록, 프로세스에 영향을 미친다. 그러나 부분적인 접근 곤란을 인식한 경우 모터 전류가 단시간적으로 상승되도록 프로세스에 영향을 미치는 방법도 생각해 볼 수 있다.

특정 프로세스 변수들을 발견하고 최적화 하기 위한 청구항 1에 기재된 방법은 측정된 값 경과의 실시간 평가를 위한 특별한 방법이 된다. 이 실시간 평가는, 경과를 모니터링하는데 가장 관계가 있고 중요한 정보를 포함하고 있는 직접 측정은 가능하지 않는 변수들에 대해 직접적 제어를 보장한다.

종속항들에 표시된 조치들에 의해 독립항에 의한 방법의 유리한 추가 구성들이 가능하다.

그래서 인식 장치에 저장되고 프로세스를 나타내는 모델이 기계적 또는 유압적/공압적 프로세스를 기술하는 것이면 유리한데, 이는 그래야만 비로소 이동 과정의 모니터링이 가능하기 때문이다.

더욱이 모델이 다음 일반 벡터 형의 뉴톤 방정식을 포함하면 유리하다:

상기 식에서 m은 질량, 예컨대 가동 부품의 질량이고, F는 작용하는 힘, 예컨대 가동 부품에 작용하는 힘의 합이다. 변수 F는 여러 변수들, 예컨대 위치 x 또는 x의 시간적 변화율 중 하나와 같은 상태 변수, 및 특정 감쇠 또는 마찰 변수에도 의존할 수 있다.

상기 식은 특별한 형으로 다음 형태를 취할 수 있다:

이 방정식에 의해, 감쇠도 d, 스프링 강성 c = c(t), 구동력 F_A= KㆍI 및 교란력 F_s에 놓일 수 있는 가동 부품의 운동이 기술된다.

본 발명에 의한 방법에 가장 중요한 것은, 상기 미분 방정식의 해결, 따라서 함수 x(t)의 발견에 있는 것이 아니고, 제 1 방법 실시예에서, 협착 과정의 인식 및 그것의 구별적 의미에 관계가 있는 프로세스 변수, 따라서 특히 계수(c, d) 또는 거기에 의존하는 변수의 발견과 최적화에 있다.

추가 방법 실시예에서는 계수(c, d) 대신에 적어도 하나의 출력 변수가 상기 미분 방정식 유형의 구조를 고려하여 계산되고 해당하는 측정 출력 변수와 비교된다.

그래서 실제 과정과 병행하여, 역시 정상적 경우와의 편의 및 특히 협착 과정을 확실하게 인식하게 하는 시뮬레이션이 행해진다.

이 두 방법 실시예를 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

인식 장치에 저장되는 모델의 미분 방정식은 특별한 형태에 한정되는 것이 아니고, 오직 중요한 것은, 그 식에 의해 기계적 또는 유압적/공압적 프로세스이 기술될 수 있어야 하는 것이다. 그 식은 예컨대 추가의 교란 변수도 고려할 수 있어야 하거나 다른 표현으로, 예컨대 빈도 범위로 변형될 수 있어야 한다. 이로부터는, 여러 프로세스를 기술하는 모델이 오직 데이터 필드들로 구성되고 그 데이터 필드로부터 최적의 대표 프로세스 변수가 추출되어 계산된 프로세스 변수와 비교되게 하는 것도 생각해 볼 수 있다.

추가의 이점은, 전자 구동기내 전류 구성을 기술하는 미분 방정식이 이동 과정이나 개방 및 폐쇄 과정을 기술하기 위한 모델 내에 도입되면 얻어진다.

다음 일반 형:

으로 된 구동력(F_A)에 대한 그런 종류의 방정식은 이동 과정을 기술하기 위한 기계적 변수과 전자적 변수 사이의 관계를 제공한다.

영구 여기된 직류 모터에 대한 가능한 미분 방정식은 다음 형태를 갖는다:

전류 구성에 대한 상기 식에 의해, 운동 방정식의 기계적 변수과 전자적 변수, 그러니까 전기 구동기를 통해 흐르는 전류(I), 구동기에 가해지는 전압(U) 및구동기의 저항(R), 사이의 상기 관계가 형성될 수 있다.

그래서 유리한 방법으로 본 발명 방법을 위한 입력 변수로서 전자 구동기에 가해지는 전압(U)이 사용될 수 있다.

인식 장치에 공급되는 출력 변수로서는, 전자 구동기를 통해 흐르는 전류 및/또는 가동 부품의 위치(x) 및/또는 위치(x)에 비례하는 전자 구동기의 회전 부재의 각도 위치(ψ) 및/또는 위치(x) 또는 각도 위치(ψ)의 시간 도함수 또는 상기 변수들의 적당한 조합이 적합하다.

이하에서는 프로세스 변수의 발견 및 최적화가 소위 변수 식별 모델에 기초하여 행해지는 방법의 제 1 실시예를 일반형으로 설명한다.

본 실시예의 범위 내에서 이동 프로세스 또는 개방 및 폐쇄 프로세스 변수 특성들, 즉 스프링 강성(c)과 감쇠 계수(d) 또는 그들에 의존하는 변수들이 산출되고 최적화 된다. 최적화 프로세스는 프로세스를 기술하는 모델에 기초하여 측정된 입력 변수 및 출력 변수의 고려하에 행해지는데, 인식 장치에는 측정된 출력 변수에 대응하는 출력 변수가 산출된다. 다음, 스프링 강성(c)과 감쇠 계수(d)는, 산출된 출력 변수가 실제 측정된 출력 변수에 가급적 양호하게 일치하도록 조정된다.

다르게 표현하면, 측정된 데이터에 기초하여, 아주 신뢰성 있게 정상 경과로부터의 편의, 예컨대 협착 프로세스라는 것을 결론지을 수 있게 하는 변수들의 세트가 결정되는 것이다.

두 변수(c, d), 즉 스프링 강성(c)과 감쇠 계수(d)는 협착의 경우에는 대단히 심하게 상승하여 이동 과정을 모니터링하고 협착 과정을 인식하기 위해서는 극히 적합하다. 계산 최적화된 변수들, 특히 스프링 강성(c)이 변하면, 비정상 상태, 예컨대 협착 상태가 존재하는 것으로 판단하고, 전자 구동기의 역전 또는 정지가 개시될 수 있다.

본 방법 실시예의 추가의 이점은, 관련 변수들의 최적화에 의해 협착 과정이 구별적으로 평가될 수 있다는데 있다. 예컨대 변수(c)의 절대치 또는 그것의 시간적 경과는 유연한 또는 딱딱한 물건이 끼었는지에 대한 결론을 제공한다. 그래서 예컨대 인간의 비교적 유연한 신체 부위, 예컨대 목, 또는 비교적 경질의 신체 부위, 예컨대 머리가 윈도우와 윈도우 프레임 사이에 있는지를 인식할 수 있다. 또한 인간 사지의 경우 그런 협착이 인식될 수 있도록 변수(c)의 전형적 값들이 있다.

감쇠 계수(d)의 절대치 또는 그의 시간적 경과에 따라, 예컨대 아무 긴급한 협착 위험은 없는 것으로 볼 수 있는 단순한 접근 곤란성만이 일정 지점에 존재하는지 합목적적으로 특정 시스템 변수에 대해 결론을 내릴 수 있다.

이 구별된 의미는, 명확한 협착 상황을 확실하게 인식할 수 있게 할 뿐만 아니라 그것을 제거하는 최적 조치를 포착할 수 있게 한다. 또한 이것은 시스템을 변하는 조건에 적응시킬 수 있게 또는 접근 곤란성이 비임계적일 경우에는 정지 또는 역전을 위한 임계치를 상승시킬 수 있게 한다.

두 변수 감쇠 계수(d) 및 스프링 강성(c)의 발견 및 최적화는, 추가의 교란변수(F_s), 따라서 예컨대 자동차에 기인하는 외력이 함께 결정될 때에는 더욱 개선될 수 있다. 즉 이 교란 변수를 제거하는 것이 성공할 수 있으면 보다 높은 정확도와 안정성이 달성된다.

본 방법의 제 2 적합한 실시예는, 소위 관찰 모델에 기초한 대표적 프로세스 변수의 계속적 최적화가 수행되게 하는 것이다. 본 제 2 실시예의 범주 내에서 시스템을 결정하는 변수들 스프링 강성(c)과 감쇠 계수(d)는 최적화되지 않고 특정한 적어도 한 출력 변수의 발견과 최적화가 수행된다.

본 실시예의 기초가 되는 원리는, 실제 과정에 병행하게 진행되는, 인식 장치 내에 있어 이동 과정 또는 개방 및 폐쇄 과정의 시뮬레이션이다. 이 실시간 시뮬레이션을 개시시키기 위해서는, 출력 변수를 계산하기 위한 측정된 입력 변수가 필요하다. 출력 변수의 계산은 추가적으로 측정된 출력 변수를 고려하면서 계속적으로 보정될 수 있는 것이다. 그럼으로써 시뮬레이션의 정확도는 순차적으로 상승된다.

제 1의 변수 식별 방법에서와 마찬가지로, 여기서도 계산된 시스템 변수는 측정된 시스템 변수에 최적하게 적합화 된다. 협착 과정의 실제 인식을 위해서,측정된 출력 변수과 최적화된 출력 변수 사이의 차를 나타내는 소위 나머지가 형성된다.

이 나머지는 예컨대 외부 교란력을 분리 제거함에 의해, 이 나머지가 실제 협착 과정에 대단히 민감하게 반응하고 동시에 외부 교란에 대해서는 비민감하도록 설계된다.

도면에는 본 발명에 따른 프로세스의 두 실시예가 표시되어 있는데 이하의 기재로 상세히 설명될 것이다.

가동 부품을 이동시키는 프로세스를 전자적으로 모니터링하고 제어하는 본 발명에 의한 방법의 도 1에 도시된 실시예는, 입력 변수(12)로서 전압(U)이 모니터링할 시스템(10)에 인가되어 있는 제 1 실시예를 도시한다. 출력 변수(14)는 이동시킬 부재의 위치이다. 모니터링할 시스템(10)의 입력 변수(12)와 출력 변수(14)는 인식 장치(16)에 공급된다. 상기 인식 장치(16)는 최적화 부재(18)를 포함하는데, 거기에는 기계적 프로세스를 표시하는 모델로서 다음 두 미분 방정식이 저장되어 있다:

상기에서 K는 상수이고,는 가동 부품의 속도이고, L은 구동기의 인덕턴스이고, I는 구동기내 전류이고,는 구동기 내 전류의 시간적 변화율이고, U는 구동기에 가해지는 전압이고, R은 구동기의 전기 저항이고, KㆍI는 구동력 F_A이고, d는 감쇠항(감쇠 계수)이고, c는 스프링 강성이고, F_s는 교란력이고 g는 중력 상수이다.

최적화 부재(18)의 하부 장치(20) 내에는 이 모델에 기초하여 또한 미리 주어진 제 1 세트의 변수들 스프링 강성(c), 감쇠 계수(d) 및 교란 변수(F_s)에 의해 출력 변수(14), 따라서 이동시킬 부재의 위치가 산출된다.

이 기초 위에 계산된 위치를 측정된 위치와 비교함으로써, 미리 주어진 정확도 범위에서 이 제 1 변수 세트가 프로세스의 평가를 위해 더 이용될 수 있을지 또는 변수(c, d, F_s)가 예컨대 변동하는 주위 조건으로 인해 변화된 시스템에 적합화 되어야만 할 것인지가 결정된다. 후자의 경우이라면, 산출된 시스템 거동과 산출된 위치가 측정된 시스템 거동과 측정된 위치와, 또한 소정의 정확도 범위에서 일치할 때까지 변수 세트의 최적화는 계속된다.

상기와 같이 최적화 되고 발견된 변수들은 이어서 비교 성분의 일부로서의 중간 메모리(24)에 공급된다. 이 비교 성분에는, 또한 산출된 변수 세트를 위한 비교치가 저장되어 있는 메모리(26)가 포함되어 있다.

계산되고 최적화된 변수의 평가는 메모리(26)에 기억되어 있고 각 프로세스 단계에 관련된 변수들과의 비교에 기초하여 수행된다. 거기에 따라 보정 변수(28)가 구해지고, 이것은 모니터링할 시스템(10)과 진행하는 프로세스에 공급된다. 이것이, 구해진 보정 변수(28)에 따라 더 강하게 또는 더 약하게 프로세스에 영향을 미칠 수 있게 한다. 예컨대 최적화 스프링 강성 값(c)이 메모리(26)에 저장된 스프링 강성 값(c)으로부터 심하게 편의할 경우에는 협착 과정이라고 결론지을 수 있고 도 3에 도시된 전자 구동기(34)의 역행 또는 정지가 개시된다.

도 2에는 제 2 프로세스 실시예가 도시되어 있는데, 도 1에서와 같은 위치에 대해서는 같은 번호가 사용되어 있다.

본 제 2 실시예에서는 인식 장치(16)에서 이동 프로세스가 시뮬레이트된다. 이 시뮬레이션은 측정된 입력 변수(12), 이 경우에는 전압(U), 그리고 측정된 출력변수(14), 여기서는 이동시킬 부재의 위치를 고려하여 행해지는데, 출력 변수는 계속적으로 산출되어 측정된 출력 변수(14)에 적합화 된다. 일정 범위 내에서 적합화가 최적화가 되면, 하부 장치(20) 내에서는 산출된 그리고 측정된 출력 변수들 사이의 차이(15)가 형성된다. 나머지로 칭하는 상기 차이(15)는 평가 부재(22)에 전달되고, 이 성분은 나머지에 상당하는 보정 변수(28)를 모니터링할 시스템(10)에 보낸다. 이 보정 변수(28)는 정확히 제 1 실시예에서처럼 모니터링할 프로세스에 영향을 미친다.

도 3에는 모니터링할 시스템에 대한 예로서 도어 프레임(30)과 윈도우(32)을 가진 자동차 도어(10)가 표시되어 있다. 윈도우(32)은 전자 구동 시스템(34)에 의해 구동되고 윈도우(32)의 개폐가 허용된다.

따라서 상기에 상세히 설명된 두 실시예에 의해, 자동차 도어의 도 3에 도시한 윈도우의 개폐 과정의 모니터링이 수행될 수 있다.

Claims (18)

1. 협착 현상 방지를 보장하기 위해, 자동차의 윈도우 및 선루프와 같은 가동 부품 조정용 프로세스를 전자적으로 모니터링하고 제어하는 방법으로서,

   - 프로세스의 입력 및 출력 변수 특성을 인식 장치(16)에 입력하는 단계와,

   - 상기 인식 장치(16)에 저장되어 있으며 상기 프로세스를 표현하는 모델의 대표 프로세스 변수를 발견하고 최적화하는 단계와,

   - 상기 인식 장치(16)에 저장된 프로세스 변수와 비교함으로써 상기 대표 변수를 평가하는 단계와,

   - 상기 비교에 기초하여 상기 프로세스용 보정 변수를 결정하는 단계, 및

   - 상기 결정된 보정 변수를 상기 프로세스에 입력함으로써 상기 프로세스에 영향을 미치는 단계를 적어도 포함하는, 가동 부품 조정용 프로세스의 전자적 모니터링 및 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인식 장치(16)에는 기계적 프로세스를 표현하는 모델이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 모델로서는 미분 방정식을 포함하는 하기의 일반식의 모델이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

   상기 식에서,

   m = 질량,

   = 가속도,

   F = 작용하는 힘의 합.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 모델로서는 미분 방정식을 포함하는 하기의 특정 형태의 모델이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

   상기 식에서,

   K = 상수,

   I = 전류,

   KㆍI = 구동력(F_A),

   d = 감쇠항(감쇠 계수),

   = 속도,

   c = 스프링 강성,

   F_s= 교란력,

   g = 중력 가속도.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인식 장치(16)에는 전자 구동기(34)내 전류 진행을 표현하는 모델이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 모델로서는 일반형의 하기의 방정식이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 전류 구성에 대한 방정식으로서 하기의 형태의 미분 방정식이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

   상기 식에서,

   K = 상수,

   = 가동 부품의 속도,

   L = 구동기의 인덕턴스,

   I = 구동기내 전류,

   = 구동기내 전류의 시간적 변화율,

   U = 구동기에의 전압,

   R = 구동기의 전기 저항.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 변수로서 전자 구동기(34)에 가해지는 전압(U)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 변수로서 전자 구동기(34)를 통해 흐르는 전류(I) 또는 가동 부품의 위치(x) 또는 상기 위치(x)에 비례하는 전자 구동기(34)의 회전 부재의 각도 위치(ψ) 또는 상기 위치(x) 또는 각도 위치(ψ)의 시간 도함수가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스의 모니터링을 위해 스프링 강성(c) 또는 감쇠항(d)의 최적화가 측정된 입력 변수과 출력 변수를 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 스프링 강성(c) 또는 감쇠항(d)은 그때마다 실제 계산되고 최적화된 값을 이들에 대응하는 저장된 값과 비교한 것에 기초하여 보정변수가 구해지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 스프링 강성(c) 또는 감쇠항(d)의 그때마다의 실제값 경과를 이들에 대응하는 저장된 값 경과와 비교한 것에 기초하여 보정 변수가 구해지는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 프로세스에 공급된 보정 변수가 협착 과정의 인식시에는 전자 구동기(34)가 역전되거나 정지되게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 저장된 값 또는 값 경과가 변하는 조건에 적합화되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스를 모니터링하기 위해, 추가적으로 교란 변수(F_A)의 최적화가 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스를 모니터링하기 위해 측정된 입력 변수 및 출력 변수를 고려하여 적어도 하나의 출력 변수의 최적화가 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 보정 변수로서, 실제 측정된 출력 변수과 최적화된 출력 변수 사이의 차이를 표시하는 나머지가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 나머지에 의해, 협착 과정과 기타 외부 교란의 구별된 인식이 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.