TWI421657B - 具有局部性的特性場的傳輸元件 - Google Patents

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TWI421657B TW095135946A TW95135946A TWI421657B TW I421657 B TWI421657 B TW I421657B TW 095135946 A TW095135946 A TW 095135946A TW 95135946 A TW95135946 A TW 95135946A TW I421657 B TWI421657 B TW I421657B
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Description

具有局部性的特性場的傳輸元件
本發明關於一種具有至少一輸入端(E)及一輸出端(A)的傳輸元件，其中該傳輸元件有一種在施加在該輸入端的輸入值(R)以及可由輸出端檢出的輸出值(t)之間的函數關係[t=F(R)]，且其中該函數關係[t=F(R)]儲存在一特性場(7)中。
在利用特性場(F)(Kennfeld)將一脈波寬度調變(PWM)的信號作用調節時，調整值(t)依一調節值(R)而定作調整；其中存在一函數關係：t=F(R)常在硬體中實現(Implementierung)時，亦即不使用軟體演算法以計算t時，一般對一定數目的支援位置(Stützstellen)N，該值F(RN )係已準備就緒(bereithalten)者，而對所有的中間值，係將F(R)放到相鄰的支援位置，或利用近似法形成一中間值。
如果此調節值R不映射(abbilden)出求出所需之鍵入比(脈波負載比)(Tastverhältnis，英：key-in ratio或pulse duty ratio)的所有相關影響例如利用溫度過程、電路的不同的建檔(它受調整值控制)，或類似方式，則該特性場需參數化。這點用以下方式達成：將可程式化的參數形成的所有值F(RN )在一記憶體(RAM)中建檔，或者將常數形式的特性場FX (RN )的多個X衍生(vorhalten)在硬體中的一非揮發性 記憶體(ROM)中，且經由一可程式化的參數將所需之特性場選出。
目前用於將特性場建檔的習知電路需要很大的硬體成本。因此本發明的在於將一可程式化的特性場在硬體中實現的作業作最佳化，使得特性場有高度映射的準確性，且所需之可程式化的參數與常數的數目很小，因此硬體成本及費用可減少。
這種目的係利用一種傳輸元件造成，該傳輸元件至少一輸入端(E)及一輸出端(A)，其中該傳輸元件有一種在施加在該輸入端的輸入值(R)以及由輸出端可檢出的輸出值(t)之間的函數關係[t=F(R)]，且其中該函數關係[t=F(R)]儲存在一特性場(7)中，其中，該特性場(7)由至少一個具一下限及一上限的區域構成，其中有一函數值與該下限配合，有一函數值與該上限配合，且在下限與上限之間將輸出值(t)用內插法求出。此特性場宜由數個區域構成，它們涵蓋輸入值的整個值域，在此，調節值的值域分割成所要選的數目的區域，其上下限為一定或可程式化。在一區域中，該鍵入比利用具有可程式化的參數的線性內插法形成。在此，在一區域中，內插的鍵入比的計算，係連續地直接地由該量化的「後調節值」(Nachregelgröße)達成，以檢出類比的調整值。在此，所需之可程式化參數(它們同時須在硬體中準備就緒)，例如暫存格或記憶格(Speicherzelle)(RAM)不再與所選之支援位置的數目有關，而係只與所選區域數 目有關。近似法的準確性可在嚴格範圍中利用較大數目的區域提高，其中該個別之特性場的較高準確性的區域可在一參考值(Führungsgröße，英：referonce magnitade)(受控變數要跟隨的預設值)的不同區域中。此外，在鍵入比連續內插時，不需一硬體乘法器，只需一加法器。因此整體上在硬體中安裝的作業最小且因此較廉價。
在本方法的進一步細化點中，這些區域互相連續地互相過渡進入到對方中。因此輸出值的大小，從一區域到一區域係平穩變化而無驟然躍進。先前區域的上限以及隨後區域的下限係相同者，在此，不管第一區域及最後區域如何，只將下限與上限儲存。如果只有具有輸出值大小的下限被儲存，則將下一區域的下限當作上限，只有最後一個區域(其後不再接其他區域)也具有一上限。如果只將上限用的輸出值儲存，則甚佳。
該傳輸元件宜包含數個特性場，它們可經由至少一參數選出。舉例而言，這些參數可更含有一溫度過程、電路不同的建檔(它們被受控變數控制)，或類似物。利用這些參數，可將儲存在RAM或ROM中的不同特性參數選出。
函數值的內插宜為線性者，因此，舉例而言，也可將各區域將數個支援位置儲存，例如可作一多項式內差法。
該傳輸元件宜包含一個具一量化器(Quantisierer)的△Σ變換器(Delta-Sigma-Umsetzer)，其中，在量化器中產生的量化信號用於直接控制該調整值的連續趨近。
上述的目的也可利用一種用於操作一傳輸元件的方法 達成，該傳輸元件具有至少一輸入端及一輸出端的傳輸元件，其中該傳輸元件有一種在施加在該輸入端的輸入值以及由輸出端可檢出的輸出值之間的函數關係，且其中該函數關係[t=F(R)]儲存在一特性場中，其特徵在：該特性場(7)由至少一個具一下限及一上限的區域(bi)構成，其中有一函數值與該下限配合，有一函數值與該上限配合，且在下限與上限之間將輸出值(t)用內插法求出。
以下利用圖式詳細說明本發明的一實施例。
一受控變數(Regelgröße)R的值域(見圖2)係依所需之解析度(Auflösung，英：resolution)而定用系統中n個插值點映射，並利用類比/數位轉換器呈數位化的值的形式存在系統中。
特性場Fx (R)[其中，x={1…特性場數目}]依圖1分劃成近似區域bi [I=(1…m)]，對於各區域bi儲存以下之可程式化的參數：
--調節值R(Nn)的極限值N(bi )適用於參數bi ，換言之，當N(bi )<R<N(bi+1 )時在bi 中作趨近。
--如果R=N(bi )，則調整值t的開始值K(bi )，
--如果n=N(bi+1 )-1，則區域bi 的值E(bi )。
如果Fx (R)經常連續，則可省卻參數E的建檔，如此，僅僅Fx (bimax )=Fx [N(b(i+1) )]
--提高P(bi )以計算在極限N(bi )<Rn <N(bi+1 )中的調整值，其中 F(R)=P(bi )＊ [n-N(bi )]+K(bi )]或F(R)=P(bi )＊ [n-N(bi+1 )-n]+E(bi )]
圖1顯示一特性場的例子，它具有四個區域b1 、b2 、b3 、b4 。對於各區域bi 、各設定一開始值K(bi )及一終值E(bi )。如果個別的區域連續地互相過渡到對方中，例在從區域b1 、過渡到b2 的情形，則先前的區域的終值與隨後區域的開始值相等。因此以下例子，區域b1 的終值E(b1 )與區域b2 的開始值K(b2 )相同。如果過渡係不連續者，例在在區b2 過渡到區域b3 ，以及區域b3 過渡到區域b4 的情形，則將各區域的開始值K(bi )與終值E(bi )儲存。在開始值K(bi )與終值E(bi )之間，將調整值F內插。在此情形中，選擇一種線性的內插。但此處基本上也可用其他內插法，例如多項式內插、或三角函數內插或類似者。上升值(Steigung)P(bi )可由開始值及終值及領導值的相關值計算，或者呈額外的資料組形式存在特性場中。在此情形中，屬於各區域bi 者有一下限N(bi )、一上限N(bi+1 )、一開始值K(bi )、一終值E(bi )及一上升值P(bi )。
圖2顯示一本發明的控制程序的方塊圖。一參考值R位於一輸入端E，且放到一個習知的△Σ變換器(1)。此△Σ變換器(1)包含一減法器(2)、一量化器(3)、一積分器(4)及一數位/類比轉換器(5)。在積分器(4)的輸出端(6)為數位化的信號。量化器(3)的信號加到一加法器(Summierer)(9)，調整值t位於加法器(9)的輸出端A。利用此數位化信號R將實際的趨近範圍bi 從一特性場(7)選出，且開始值K(bi ) 終值E(bi )及上升值P(bi )可用於計算調整值。當趨近範圍bi 更換時，將加法器(9)先用一開始值K(bi )或終值E(bi )預載(vorladen，英：pre-load)。
調節的輸出值的產生方法(PWM鍵入比或類似者)係利用實際區域bi 的參數連續趨近直接由類比/數位轉換器的量化的△資訊達成，以檢出調節值。參數的選擇係藉著將受控變數(n)的數位值與趨近區域N(bi )的極限值作比較而達成。圖3顯示該方法的一流程圖，由步驟(101)開始，決定該A/D轉換器的量化△資訊。在步驟(102)，由該量化的△資訊將一近似區域bi 從特性場(7)選出。在步驟(103)決定開始值K(bi)、終值E(bi )及上升值P(bi )。在步驟(104)利用先前決定的開始值K(bi)、終值E(bi)、與上升值P(bi)用累數器(9)決定受控變數t。
(1)‧‧‧△Σ變換器
(2)‧‧‧減法器
(3)‧‧‧量化器
(4)‧‧‧積分器
(5)‧‧‧數位/類比轉換器
(6)‧‧‧積分器(4)的輸出端
(7)‧‧‧特性場
(9)‧‧‧加法器
(101)(102)(103)(104)‧‧‧步驟
圖1本發明一特性場之場圖，圖2係本發明的控制裝置草圖圖3係該方法的流程圖。

Claims (7)

  1. 一種具有至少一輸入端(E)及一輸出端(A)的傳輸元件，其中該傳輸元件有一種在施加在該輸入端的輸入值(R)以及由輸出端可檢出的輸出值(t)之間的函數關係[t=F(R)]，且其中該函數關係[t=F(R)]儲存在一特性場(7)中，其特徵在：該特性場(7)由至少一個具一下限[N(bi )]及一上限[N(bi+1 )]的區域(bi)構成，其中有一函數值{t(i)=F[N(bi )]}與該下限[N(bi )]配合，有一函數值{t(i+1)=F[N(bi+1 )]}與該上限配合，且在下限與上限之間將輸出值(t)用內插法求出，該特性場由數個區域構成，且該傳輸元件包含一個△Σ變換器(1)，該△Σ變換器具有一量化器(3)及一積分器(4)，其中在量化器(3)中產生的量化信號直接用於控制該調整值(t)的一連續趨近作業。
  2. 如申請專利範圍第1項之傳輸元件，其中：該可在輸出端檢出的輸出值(t)為一脈波寬度調變的信號。
  3. 如申請專利範圍第2項之傳輸元件，其中：該區域(bi )互相連續地過渡到對方中。
  4. 如申請專利範圍第3項之傳輸元件，其中：只將下限[N(bi )]或上限[N(bi+1 )]儲存。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之傳輸元件，其中：該傳輸元件包含數個特性場(7)，其可經由至少一參數選出。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之傳輸元件，其中： 該內插法為線性者。
  7. 一種用於將一傳輸元件操作的方法，該傳輸元件具有至少一輸入端(E)及一輸出端(A)的傳輸元件，其中該傳輸元件有一種在施加在該輸入端的輸入值(R)以及由輸出端可檢出的輸出值(t)之間的函數關係[t=F(R)]，且其中該函數關係[t=F(R)]儲存在一特性場(7)中，其特徵在：該特性場(7)由至少一個具一下限[N(bi )]及一上限[N(bi+1 )]的區域(bi)構成，其中有一函數值{t(i)=F[N(bi )]}與該下限[N(bi )]配合，有一函數值{t(i+1)=F[N(bi+1 )]}與該上限配合，且在下限與上限之間將輸出值(t)用內插法求出。
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