Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindig- keitsgrάße
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsgröße, die die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges repräsentiert . Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielerlei Modifikationen bekannt.
Aus der DE 197 13 251 AI ist ein Verfahren zur Ermittlung einer die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges beschreibenden Größe bekannt. Bei diesem Verfahren werden für wenigstens zwei Rader die Geschwindigkeiten ermittelt. In Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines einzigen ausgewählten Rades wird die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschreibende Große ermittelt. Die Auswahl des zur Ermittlung der die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschreibenden Größe benötigten Rades erfolgt wenigstens in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Fahrzeuges, der wenigstens durch die Geschwindigkeiten von wenigstens zwei Rädern und einer in Abhängigkeit wenigstens dieser Geschwindigkeiten ermittelten Größe, die eine die Beschleunigung des Fahrzeuges beschreibende Größe darstellt, beschrieben wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zur Stützung der Referenzgeschwindigkeit lediglich ein
einziges Rad des Fahrzeuges herangezogen wird. Dadurch kann es bei einem Wechsel des ausgewählten Rades zu einem Übergang in der Referenzgeschwindigkeit kommen, den die tatsächlich vorliegende Fahrzeuggeschwindigkeit nicht aufweist.
Aus der DE 44 28 347 C2 ist eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Schaltungsanordnung weist ein Fuzzy-System auf, dem als Eingangsgroßen relative Differenzwerte der Radgeschwindig- keiten gegenüber der zu einem vorherigen Abtastzeitpunkt ermittelten Geschwindigkeit eingegeben werden. Mit Hilfe des Fuzzy-Systems werden Gewichtsfaktoren für die einzelnen Rad¬ geschwindigkeiten berechnet. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird als gewichteter Mittelwert der vier Radgeschwin- digkeiten berechnet. D.h. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges entspricht direkt dem gewichteten Mittelwert, eine Stutzung wird nicht vorgenommen.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und e ne Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsgröße, die die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges repräsentiert, zu schaffen, mit dem eine präzisere Ermittlung dieser Geschwindigkeitsgröße ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängiegn Ansprüche gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemaße Verfahren betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsgroße, die die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges repräsentiert. Hierzu werden Radge- schwindigkeitsgroßen ermittelt, die jeweils die Geschwindig- keit eines Rades beschreiben. Ferner werden Gewichtungsgro-
ßen für die einzelnen Radgeschwindigkeitsgroßen ermittelt werden. In Abhängigkeit der mit den Gewichtungsgroßen gewichteten Radgeschwindigkeitsgroßen wird durch Mittelwertbildung eine Stutzgroße ermittelt. Die Geschwindigkeitsgroße wird in Abhängigkeit der Stutzgroße ermittelt.
Durch die Mittelwertbildung, mit der eine Stützgröße ermittelt wird, und durch die Ermittlung der Geschwindigkeitsgrö- ße in Abhängigkeit der Stützgröße, wird eine Verbesserung der Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße erreicht. Aufgrund der Mittelwertbildung geht nicht nur die Geschwindigkeit eines Rades ein, sondern es gehen die Geschwindigkeiten mehrerer Räder ein, wobei je nach Eignung des Rades für die Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße, die Geschwindigkeit des Rades gewichtet wird. Dadurch daß die Geschwindigkeitsgröße in Abhängigkeit der Stützgröße ermittelt wird, diese Vorgehensweise wird als Stützung der Geschwindigkeitsgröße bezeichnet, kann nochmals eine Bewertung vorgenommen werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungs- gemäßen Vorrichtung sind folgende weitere vorteilhafte Verbesserungen verbunden:
-Verbesserung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeitsbildung (Referenzbildung) in FDR-Systemen, wie sie beispielsweise in der in der Automobiltechnischen Zeitschrift (ATZ) 96,
1994, Heft 11, auf den Seiten 674 bis 689 erschienen Veröffentlichung „FDR - Die Fahrdynamikregelung von Bosch" beschrieben sind. -Verbesserung der Referenzbildung aufgrund einer vollständi- gen Funktionalität in allen Fahrsituationen bei extremen
Allrad-Fahrzeugen mit bis zu 50%/50% Antriebsverteilung und begrenzten Momentenkopplungen in den Differential - Getrieben. -Verbesserung der Robustheit des Algorithmus für die Refe- renzbildung gegenüber fehlerbehafteten Eingangssignalen,
wie sie beispielsweise bei toleranzbehafteten Pulsrädern an Drehzahlfühlern auftreten können. -Verbesserung der Übertragbarkeit der Referenzbildung . Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf beliebige Antriebskon- zepte (Heckantrieb, Frontantrieb, Allrad mit Mitteldifferential, Allrad mit Torsen-Differential , Allrad m t Visco- Sperre, etc.) ohne jegliche Veränderungen übertragen werden. Die Information, ob ein Rad angetrieben wird oder nicht, wird nicht benötigt. Das System ist auch m Off- Road-Fahrzeugen zur Aufrechterhaltung einer ABS- und ASR- Funktion im Gelände geeignet.
Ferner besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Referenzbildung auch bei Ausfall von Lenkwinkel-, Querbeschleuni- gungs-, Giergeschwmdigkeits- und Motormomentensignal anwendbar st und somit m Rückfallebenen von FDR-Systemen einsetzbar ist. Es reicht aus, wenn als Eingangsgroßen die Radgeschwindigkeiten und der vom Fahrer eingestellte Vordruck verbleiben. Die ausgefallenen Eingangsgrößen können über Modellbildung aus den Radgeschwindigkeiten ermittelt werden. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß der Algorithmus für die Referenzbildung hauptsächlich von den Radge- schwmdigkeiten bzw. deren Ableitungen und weniger von den Signalen Fbi] und MMot abhängt. Somit ist auch ein Einsatz m Systemen möglich, m denen lediglich die Radgeschwmdig- keiten und die Radbremskräfte m Bremssituationen sowie eine grobe Abschätzung der Giergeschwindigkeit vorhanden sind, wie es beispielsweise m Rückfallebenen von FDR-Systemen der
Die auf einer Fuzzy-Logik basierende Radstabilitätsbetrach- tung wird anstelle einer scharfen Logik, wie sie beispielsweise m der DE 197 13 251 AI beschrieben ist, eingesetzt. Ferner wird die Korrektur der geschätzten Fahrzeuggeschwm- digkeit mit einer stützenden Radgeschwindigkeit um eine kon-
tinuierliche Beeinflussung der Stärke der Korrektur erweitert .
Mit Hilfe eines Fuzzy-Ansatzes wird eine stützende Radge- schwmdigkeit aus allen vier Radgeschwindigkeiten gebildet. Zusätzlich wird die Wahrscheinlichkeit für die Eignung der stützenden Radgeschwindigkeit bestimmt, mit der dann z.B. die Koeffizienten für einen Kalman-Bucy-Filter berechnet werden.
Die Betrachtung nur der einen Hälfte der Fuzzyflzierung (keine Betrachtung des Komplements) mit der Skalierung auf eine Wahrscheinlichkeit vereinfacht die Berechnungen wesentlich und macht eine Defuzzyflzierung und eine Verknüpfung von Fuzzy-Sets m vektoπeller Form überflüssig. Dadurch kann Rechenkapazität und Speicherkapazität eingespart werden.
Weitere Vorteile sowie vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen, wobei auch eine beliebige Kombination der Unteransprüche denkbar ist, der Zeichnung sowie der Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels entnommen werden. Der Wortlaut der Unteransprüche soll Teil der Beschreibung sein.
Zeichnung
Die Zeichnung besteht aus den Figuren 1 bis 6. In den Figuren 1 und 2 ist mit Hilfe von Blockschaltbildern die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. In den Figuren 3 und 4 ist das m der erfindungsgemäßen Vorrichtung ablaufende er- fmdungsgemäße Verfahren dargestellt. In der Figur 5, die aus den Teilfiguren 5a bis 5h besteht, sind verschiedene Zugehörigkeitsfunktionen der Fuzzyregelung dargestellt, die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde1Iegt . In Figur 6
ist eine Funktion dargestellt, die im Rahmen der Fuzzyrege- lung zur Filterung von Größen verwendet wird.
Ausführungsbeispiel
In Figur 1 ist in allgemeiner Form ein Steuergerät 107 dargestellt. Bei diesem Steuergerät handelt es sich bespiels- weise um ein Steuergerät, welches im Rahmen einer Fahrdynamikregelung eingesetzt wird. Bezüglich weiterführender De- tails sei an dieser Stelle auf die vorstehend erwähnte Veröffentlichung „FDR - die Fahrdynamikregelung von Bosch" verwiesen. Dem Steuergerät werden verschiedene Eingangsgrößen zugeführt :Dιe mit Hilfe eines Querbeschleunigungssensors 101 ermittelte Querbeschleunigung aq, die mit Hilfe eines Gier- ratensensors 102 ermittelte Gierrate omega des Fahrzeuges, die mit Hilfe von Raddrehzahlsensoren 103ιι ermittelten Rad- geschwmdigkeiten vij , den mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors 104 ermittelten Lenkwinkel sowie den vom Fahrer eingestellten, mit Hilfe eines Drucksensors 105 ermittelten Vordruck Pvor . Ferner wird dem Steuergerät ein Kupplungsmoment MMot des Motors, welches von einer Motorsteuereinheit 106 bereitgestellt wird, zugeführt. Ausgehend von diesen Eingangsgrößen erzeugt das Steuergerät gemäß dem m ihm abgelegten Regelkonzept Ansteuersignale SI für die ihm zugeordneten Ak- tuatoren 108. Bei den Aktuatoren handelt es sich beispielsweise um Mittel zur Beeinflussung des vom Motor abgegebenen Moments und/oder um den Rädern des Fahrzeugs zugeordnete Bremsen, wobei die Bremsen Teil einer hydraulischen, einer elektrohydraulischen, einer pneumatischen, einer elektrop- neumatischen oder einer elektromechanischen Bremsanlage sein können. Ausgehend von den Aktuatoren 108 werden dem Steuergerät Signale S2 zugeführt, die dem Steuergerät eine Information über den Betriebszustand der Aktuatoren gibt.
Vorstehend wurde für die Raddrehzahlsensoren die abkürzende Schreibweise 103ij verwendet. Dabei gibt der Index i an, ob es sich um ein Vorderrad (v) oder um ein Hinterrad (h) handelt. Der Index j zeigt an, ob es sich um ein rechtes (r) bzw. um ein linkes (1) Fahrzeugrad handelt. Diese Schreibweise ist für sämtliche Größen bzw. Blöcke, für die sie verwendet wird, identisch.
Nachfolgend wird Figur 2 beschrieben. In Figur 2 sind zum einen ein Reglerkern 208 sowie die erfindungswesentlichen
Komponenten 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 209 sowie 210 dargestellt .
Dem Reglerkern 208 werden die Radgeschwindigkeitsgroßen vij , der Lenkwinkel delta, die Gierrate omega des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung aq, der vom Fahrer eingestellte Vordruck Pvor, das Kupplungselement MMot des Motors, die ermittelte Geschwindigkeitsgröße vRef sowie die Signale S2 zugeführt . Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Steuergerät 107 um ein Steuergerät zur Regelung der Fahrdynamik des Fahrzeugs, mit dem die Gierrate des Fahrzeugs geregelt wird. Hierzu wird die dem Reglerkern 208 zugeführte Gierrate omega mit einem zugehörigen Sollwert verglichen. Dieser Sollwert wird mit Hilfe eines geeigneten Fahrzeugmodells in Abhängig- keit der Geschwindigkeitsgröße vRef und des Lenkwinkels delta ermittelt. Aus der Regelabweichung, die sich aus der gemessenen Gierrate omega und dem zugehörigen Sollwert ergibt, wird ein Sollgiermoment, welches zur Reduzierung der Regelabweichung auf das Fahrzeug aufzubringen ist, ermittelt. Dieses Sollgiermoment wird in Sollschlupfänderungen für die einzelnen Räder umgesetzt. Ausgehend von diesen Sollschlupfänderungen werden Sollschlupfwerte für die einzelnen Räder ermittelt, die mit Hilfe eines unterlagerten Bremsschlupfreglers eingestellt werden. Hierzu wird der jeweilige Sollschlupf ert mit dem jeweils vorliegenden Schlupf ert
verglichen und m Abhängigkeit der sich daraus ergebenden Abweichung wird die jeweilige Bremse des Rades angesteuert. Wie man diesen Ausführungen entnimmt, kommt der Geschwindigkeitsgröße vRef eine große Bedeutung zu. Zum einen geht sie m die Ermittlung des Sollwertes für die Gierrate ein. Zum anderen wird die Geschwindigkeitsgröße vRef zur Ermittlung der Schlupfwerte benötigt. Aus diesem Grund ist eine zuverlässige Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße vRef erforderlich, so daß die tatsächlich vorliegende Fahrzeuggeschwm- digkeit möglichst genau beschrieben wird. Neben den unterlagerten Bremsschlupfregier weist der Reglerkern 208 auch einen unterlagerten Antriebsschlupfregier auf. Sofern erforderlich, werden durch den Antriebsschlupfregier auch Rege- lungsemgπffe durchgeführt . Die vorstehend beschriebene An- Steuerung erfolgt mit Hilfe der Signale SI.
Der Reglerkern 208 ermittelt verschiedene Größen bzw. Signale, die anderen Blöcken zur Verfügung gestellt werden. Zum einen handelt es sich um die an dem jeweiligen Rad bzw. Rei- fen auftretenden Rad- bzw. Reifenkrafte . So wird im Reglerkern 208 m Abhängigkeit des vom Fahrer eingestellten Vordruckes Pvor, dem Kupplungsmoment MMot sowie der jeweiligen Radgeschwindigkeitsgröße vij die Bremskraft Fbij zwischen dem Reifen und der Fahrbahn m Rollrichtung ermittelt. Hier- zu wird für das jeweilige Rad der Drallsatz ausgewertet. Die Bremskraft Fbij wird ausgehend vom Reglerkern 208 den Blόk- ken 201, 204, 206 sowie 207 zugeführt. Die Aufstandskraft bzw. Normalkraft Fm des jeweiligen Rades wird im Reglerkern 208 in Abhängigkeit des vom Fahrer eingestellten Vor- druckes Pvor, dem Kupplungsmoment MMot, der Querbeschleunigung aq sowie der Gierrate omega ermittelt. Die Aufstands- kraft Fnij wird dem Block 201 zugeführt. Die Bremskraft Fsij zwischen dem jeweiligen Reifen und der Fahrbahn quer zur Rollrichtung wird im Reglerkern 208 m Abhängigkeit der Querbeschleunigung aq, der Gierrate omega sowie des Lenkwm-
kels delta ermittelt. Die Bremskraft Fsij wird dem Block 204 zugeführt. Zum anderen handelt es sich um im Reglerkern 208 intern erzeugte Signale bzw. Größen, die zu S3 zusammengefaßt sind und die dem Block 206 zugeführt werden. Im emzel- nen sind dies folgende Signale bzw. Großen: Eine Größe
FMotr, die den Ausfall der MotormomentInformation anzeigt, d.h. die anzeigt, daß die Größe MMot nicht zur Verfugung steht. Eine Größe ASR, die anzeigt, daß ein Regelungsem- gπff vorliegt, mit dem an wenigstens einem Antriebsrad der Antriebsschlupf geregelt wird. Eine Größe Mmot*uege, die das Produkt aus dem Kupplungsmoment MMot des Motors und der Ge- samtübersetzung uege aus Getriebe und Differential darstellt und dem vom Motor an den Antriebsradern erzeugten Antriebs - moment entspricht. Die Größe uege wird beispielsweise m Ab- hangigkeit der Motordrehzahl und der Kardandrehzahl abgeschätzt. Größen ABSij , die anzeigen, an welchem Rad ein Re- gelungsemgriff zur Regelung des Bremsschlupfes durchgeführt wird. Ein Signal FDRaus , mit dem angezeigt wird, daß der Fahrer das Regelungssystem durch Betätigung eines im Fahrga- straum angebrachten Tasters passiv geschaltet hat. Ein Signal EnNlABS, mit dem angezeigt wird, daß der Notlauf ABS aktiviert ist. Liegt ein Notlauf ABS vor, so werden beispielsweise die Knickpunkte der Fuzzy-Sets modifiziert.
In dem Block 201 wird für die jeweiligen Räder m Abhängigkeit der Bremskraft Fbij , der Aufstandskraft Fnij und der Radgeschwindigkeitsgroßen vij eine lineare Schlupfkorrektur durchgeführt. Aus den dem Block 201 zugeführten Radgeschwindigkeitsgroßen vij werden schlupfbereinigte Radgeschwmdig- keitsgrößen vij λ (k-1) ermittelt. Hierzu wird für die einzelnen Rader zunächst der jeweils vorliegende Reibungswert m Abhängigkeit der jeweiligen Bremskraft Fbij und der jeweiligen Aufstandskraft Fnij ermittelt. Unter der Annahme, daß sich das jeweilige Rad im linearen Teil der μ-Schlupf-Kurve befindet, kann der am Rad vorliegende Schlupf über eine Ge-
radengleichung aus dem ermittelten Reibwert und der bekannten Reifensteifigkeit ermittelt werden. Die schlupfbereinigten Radgeschwindigkeitsgroßen vιj'(k-l) ergeben sich gemäß
.., .. .. vij der Gleichung vij (k — 1) = , wobei lambdaij der ermit-
1 - lambdaij telte Schlupf ist . Die schlupfbereinigten Radgeschwindigkeitsgroßen vij ' (k-1) werden dem Block 202 zugeführt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die der jeweiligen Größen angefügten Klammern den jeweiligen Zeitschrift darstellen, vi (k-1) stellt somit die schlupfbereinigten Radgeschwindigkeitsgroßen zum Zeitschritt (k-1) dar.
Im Block 202 wird m Abhängigkeit der ihm zugeführten Gierrate omega sowie des ihm zugeführten Lenkwinkels delta für die schlupfbereinigten Radgeschwindigkeitsgroßen vij λ (k-1) eine geometrische Transformation auf den Mittelpunkt der Hinterachse des Fahrzeugs durchgeführt. Durch die geometrische Transformation werden die m den Radgeschwindigkeitsgroßen enthaltenen Geschwmdigkeitsanteile, die auf eine Be- wegung des Fahrzeugs, insbesondere auf die Drehbewegung des Fahrzeugs um seine Hochachse, zurückgehen, eliminiert. Die Eliminierung ist Grundlage dafür, eine zuverlässige Geschwindigkeitsgröße ermitteln zu können, die die tatsächlich vorliegende Geschwindigkeit des Fahrzeugs m einem guten Ma- ße repräsentiert. Für die Vorderräder erfolgt die Transformation mit Hilfe der Gleichung
.,,,, ,x vvi' (k - l) - (l\ + 12) - omega - sm(delta) Spurw vvf'(k - l) = —— — -±— omega cos(delta) 2
und für die Hinterräder mit Hilfe der Gleichung
vhj"(k - 1) = vhf(k - 1) ± PU™ omega .
Die Größe 11 stellt den Abstand der Hinterachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs und die Größe 12 den der Vorderachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs dar. Die Größe Spurw entspricht der Spurweite des Fahrzeugs. Für die kurveninneren Räder wird das Pluszeichen und für die kurvenäußeren Räder das Minuszeichen verwendet. Die transformierten Radgeschwindigkeitsgroßen vij % * (k-1) werden ausgehend vom Block 202 dem Block 203 zugeführt.
Im Block 204 werden m Abhängigkeit der ihm zugeführten
Bremskräfte Fbij und Fsij , der Geschwindigkeitsgröße vRef(k- 1) sowie dem Lenkwinkel delta eine die Fahrzeugbeschleuni- gung beschreibende Größe axModell (k) ermittelt. Bei dieser Größe handelt es sich um eine Modellbeschleunigung, die mit Hilfe des Impulssatzes m Fahrzeuglängsrichtung unter Berücksichtigung der am Fahrzeug angreifenden Langskräfte ermittelt wird. Als Langskräfte sind neben den Bremskräften Fbij und Fsi auch Windwiderstandskräfte zu berücksichtigen.
Die Größe axModell (k) wird mit Hilfe der Gleichung
axModell{k) = — { (Fsvl + Fsvr)- s (delta) - (Fbvl + Fbvr) cos(delta) - mf
(Fbhl + Fbhr)- cw - p A vref{k -
}
ermittelt. Für die Fahrzeugmasse mf wird ein Schätzwert eingesetzt. Der letzte Term in der geschweiften Klammer reprä- sentiert den Einfluß der Windkraft auf ein fahrendes Fahrzeug. Die Größe axModell (k) wird ausgehend vom Block 204 den Blöcken 203 und 206 zugeführt.
Im Block 203 werden zum einen aus den transformierten Radge- schwmdigkeitsgrößen vij ' ' (k-1) extrapolierte Radgeschwindigkeitsgroßen vij x ' ' (k) und zum anderen aus der Geschwindigkeitsgröße vRef (k-l) eine extrapolierte Geschwindigkeitsgröße vRef'(k) ermittelt. In beiden Fällen erfolgt die Extrapolation m Abhängigkeit der geschätzten Fahrzeugbe-
schleunigung . Die geschätzte FahrZeugbeschleunigung setzt sich aus der modellgestützten Fahrzeugbeschleunigung axModell (k) und einer Größe axθff(k-l), die einen Fehleroffset der modellgestützten Fahrzeugbeschleunigung beschreibt, zu- sammen. Die Ermittlung der extrapolierten Geschwindigkeits- größe vRef'(k) erfolgt mit Hilfe der Gleichung
vref(k) = vref(k - \) + T0 - axoff(k -1) + TO- axModell (k)
Die Ermittlung der extrapolierten Radgeschwindigkeitsgroßen vij ' ' λ (k) erfolgt entsprechend. In vorstehender Gleichung stellt die Größe TO die Abtastzeit dar. Die Größe vRef'(k) wird den Blöcken 206 und 209, die Größen vij ' x λ (k) werden dem Block 206 zugeführt.
Im Block 205, der eine Signalverarbeitung darstellt, werden aus den Radgeschwindigkeitsgroßen vij zum einen erste Größen vijp ermittelt, die die erste Ableitung d (vij) /dt der Radgeschwindigkeitsgroßen vij bzw. die Radbeschleunigung be- schreiben. Zum anderen werden zweite Größen vijpp ermittelt, die die zweite Ableitung d2 (vij ) /dt2 der Radgeschwindigkeitsgroßen vij bzw. die Gradienten der jeweiligen Radbeschleunigung vijp beschreiben. Sowohl die Ermittlung der ersten Größen als auch die der zweiten Größen erfolgt mit Hil- fe eines FIR-Filters, welches allgemein durch die Gleichung
N yn — 2 a k ' x -k beschrieben ist. Die Koeffizienten ak sind ent- sprechend der zu ermittelnden Größe vijp bzw. vijpp geeignet zu wählen. Vorteilhafterweise wird ein FIR-Filter vierter Ordnung verwendet, wobei auch ein FIR-Filter anderer Ordnung bzw. ein anders realisiertes und ebenfalls geeignetes Filtermittel verwendet werden kann. Sowohl die Größen vijp als vijpp werden ausgehend vom Block 205 dem Block 206 zugeführt .
Im Block 207 werden die bei aktiven Bremsschlupfregier eventuell durchgeführten Anpassungsphasen, bei denen einzelne Räder gezielt unterbremst werden, ausgewertet. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, daß die gezielt unterbremsten Räder zur Ermittlung der Radgeschwindigkeitsgröße gut geeignet sind.
In diesem Zusammenhang wird im Block 207 m Abhängigkeit der ihm zugeführten Radgeschwindigkeitsgroßen vij und der Bremskräfte Fbi eine Zeitgröße tAnpassungij ermittelt, die die Zeitdauer der Anpassungsphase des jeweiligen Rades be- schreibt, sofern dieses Rad unterbremst wird. Die Ermittlung der Zeitgröße tAnpassungij wird m Abhängigkeit der Bremskraft Fbij gestartet. Bei einer Unterbremsung wird der Bremsdruck und somit auch die Bremskraft Fbi des entsprechenden Rades abgesenkt. Folglich stellt eine Abnahme der Bremskraft Fbij den Startzeitpunkt für die Ermittlung der Zeitgröße dar. Die Ermittlung der Zeitgröße ist beendet, wenn m Abhängigkeit der Radgeschwindigkeit festgestellt wird, daß sich das entsprechende Rad stabil verhält. Hierzu kann beispielsweise das zeitliche Verhalten der Radgeschwm- digkeitsgröße vij ausgewertet werden. Die Zeitgröße tAnpassungij ist durch eine Obergrenze m ihrem Wert begrenzt. Die Zeitgröße wird dem Block 206 zugeführt.
Im Block 206 findet eine Radstabilitatsbetrachtung statt, die auf einer Fuzzy-Logik basiert. Auf die konkrete Vorgehensweise w rd m Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 ausfuhrlich eingegangen. Als Eingangsgrößen für die Radstabilitatsbetrachtung dienen die Größen vij λ * ' (k) , vRef ' (k) , axModell (k) , axθff(k-l), Fbi , vi p, vijpp, tAnpassungij sowie verschiedene zu S3 zusammengefaßte Größen bzw. Signale. Mit Hilfe der im Block 206 implementierten Fuzzy-Logik wird eine Stützgröße vStütz(k) und eine Bewertungsgröße Fstutz(k) ermittelt, die beide dem Block 209 zugeführt werden.
Im Block 209 wird m Abhängigkeit der ihm zugeführten Größen vStütz(k) und Fstütz (k) eine Korrektur der Geschwindigkeitsgröße vRef (k) gemäß nachfolgender Gleichung
vref(k) = vref'(k) + kovx ■ (vstutz(k) - vref(k - 1))
durchgeführt. Die Größe kovx wird m geeigneter Weise aus der Bewertungsgröße Fstütz (k) ermittelt. Die m er Gleichung dargestellte Vorgehensweise wird als Stützung der Geschwm- digkeitsgröße vRef durch die Stützgröße vStütz bezeichnet. Die im Block 209 ermittelte Geschwmdigkeitsgröße vRef (k) wird den Blöcken 208 und 210 zugeführt.
In entsprechender Weise wird im Block 209 die Größe axOff (k) gemäß der Gleichung
axoff(k) ■ T0 = T0 ■ axoff(k - 1) + koaxoff ■ (vstutz(k) - vref(k - 1))
ermittelt. Auch diese Vorgehensweise stellt eine Stützung dar. Der Faktor koaxOff wird ebenfalls m geeigneter Weise aus der Bewertungsgröße Fstütz ermittelt. Die Größe axOff (k) wird dem Block 210 zugeführt.
Der Block 210 stellt ein an sich bekanntes Speichermittel dar, mit dessen Hilfe die Größen axOff und vRef eines vorherigen Zeitschrittes bereitgestellt werden. D.h. wird im Block 209 die Geschwmdigkeitsgröße vRef für den Zeitschritt k ermittelt, so stellt der Block 210 die Geschwindigkeitsgröße vRef und die Größe axOff des vorigen Zeitschrittes k-1 zur Verfügung. Die vom Block 210 zur Verfügung gestellte Größe axOff (k-1) wird den Blöcken 203, 206 und 209 zugeführt, die vom Block 210 zur Verfügung gestellte Größe vRef (k-1) wird den Blöcken 203, 204 sowie 209 zugeführt.
Der in den Blöcken 203 (Extrapolation) und 209 (Korrektur bzw. Stützung) stattfindenden Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße vRef und der im Block 209 stattfindenden Ermitt-
lung der Größe axOff (Korrektur bzw. Stützung) , liegt die
Anwendung eines stationären zeitdiskreten Kalman-Bucy-
Filters zugrunde. Solch ein Filter wird allgemein durch die
Gleichung
x(k) = F - x(k - l) + y(k) + K{z(k) - H(F ■ x(k - 1) + y(k)}
beschrieben. In dieser Gleichung stellt x(k) den gesuchten Zustand zum Zeitschritt k dar,- Ff stellt die Dynamikmatrix des Systems dar; y(k) stellt die Eingangsgröße dar; K stellt eine Bewertungsmatrix dar; z (k) stellt die Größe dar, mit der gestützt wird; H stellt eine Ausgangsmatrix dar.
Der Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße liegt ein System zweiter Ordnung zugrunde. Dieses System besteht aus einem Modell für die Geschwindigkeitsgröße vRef und einem Modell für den Fehlerterm T0*axOff, mit dem unbekannte Fehler der Beschleunigungsgröße axModell sowie dem Modellansatz kompensiert werden. Gemäß dieses Ansatzes stellt sich der gesuchte Zustand als x = [vref,axoff - Tθ] und die Eingangsgröße als y = [axModell - T 0.0 dar. An dieser Stelle sei bemerkt, daß die Geschwindigkeitsgröße vRef die Fahrzeuglängsgeschw dig- keit im Mittelpunkt der Hinterachse darstellt. Im Modellansatz wird die Gescnw digkeitsgröße vRef als Integral der Fahrzeugbeschleunigung gewählt. Dieser Ansatz läßt sich durch folgende Gleichung
vref(k) = vref(k - 1) + TO ■ axoff(k - 1) + 7D • axModell(k)
beschreiben. Als Modellansatz für den Fehlerterm T0*axOff wird eine Nulldynamik gemäß der Gleichung
axoff(k) • 7Tj = axoff(k - 1) • T0
gewählt. Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Ansätzen bzw. Definitionen ergeben sich für die Geschwindigkeitsgroße vRef und den Fehlerterm T0*axOff folgende Schätzgleichungen :
vref(k) = vref(k - 1) + 7Tj • axoff(k - 1) + TO ■ axModell(k) + kovx ■ (vstutz(k) - vref(k - 1))
axoff(k) - T0 = T0 - axoff(k - 1) + koaxoff ■ (vstutz(k) - vref(k - 1))
Diese Schätzgleichungen können aus den im Zusammenhang mit den Blöcken 203 und 209 aufgeführten Gleichungen hergeleitet werden .
Die beiden den Schätzgleichungen enthaltenen Größen kovx bzw. koaxOff werden in an sich bekannter Weise entsprechend einem Berechnungsverfahren für ein Kalmann-Bucy-Filter aus der Bewertungsgröße Fstütz ermittelt. Wie diesen beiden Schatzgleichungen zu entnehmen ist, wird die jeweilige Korrektur bzw. Stützung durch den Faktor kovx bzw. durch den Faktor koaxOff beeinflußt. Zusammenfassend kann festgehalten werden: Mit Hilfe der Bewertungsgrόße Fstütz wird die Stärke der Korrektur bzw. Stützung beeinflußt.
Mit Hilfe der Größe FStütz wird die Starke der durchzufüh- renden Korrektur bzw. Stutzung der Geschwindigkeitsgröße vref bestimmt. Aus FStütz wird mit Hilfe einer funktionalen Abhängigkeit ein Maß für das System- und Meßrauschen ermittelt. Hieraus ergibt sich dann eine zeitlich veränderliche Matrix K, die den stationären Filter adaptiv an die Unsi- cherheit der „Meßgröße" vStütz anpaßt. Die funktionale Abhängigkeit der Rauschgrößen von FStütz und daraus über den Kaiman-Ansatz die Koeffizienten kovRef und koaxOff der Kal- man-Matrix zur Beobachtung von vRef und axOff können mittels zweier Kennlinien mit beliebig vielen Punkten für jeweils einen stationären Kaiman-Filter realisiert werden.
Im folgenden wird Figur 3 beschrieben, die mit Hilfe eines Flußd agrammes die im Block 206 ablaufende, auf einer Fuzzy- Logik basierende Radstabilitätsbetrachtung darstellt. Die Radstabilitätsbetrachtung beginnt mit einem Schritt 301, an
den sich ein Schritt 302 anschließt. Im Schritt 302 wird eine Fahrzeugbewegungsgröße BEW bereitgestellt, die zumindest die Fahrzeugbewegung m Längsrichtung charakterisiert. Die Bereitstellung der Fahrzeugbewegungsgröße BEW wird m Zusam- menhang mit Figur 4 ausführlich beschrieben. An dieser Stelle sei lediglich erwähnt, daß die Fahrzeugbewegungsgröße wenigstens m Abhängigkeit der Radgeschwindigkeitsgroßen vij und/oder der zeitlichen Ableitungen vijp der Radgeschwindigkeitsgroßen und/oder Abhängigkeit der die Längsbeschleu- nigung des Fahrzeugs beschreibenden Größe axModell und/oder einer Größe ASR, die eine durchgeführte Antriebsschlupfrege- lung anzeigt, ermittelt wird. Anschließend an den Schritt 302 wird ein Schritt 303 ausgeführt.
Wie schon erwähnt, wird die Radstabilitätsbetrachtung mit
Hilfe einer Fuzzy-Logik ausgeführt. Eine Fuzzy-Logik ist im allgemeinen folgendermaßen aufgebaut: Für eine linguistische Variable, beispielsweise die Radgeschwindigkeit oder die Radbeschleunigung werden Zugehörigkeitsfunktionen, sogenann- te Fuzzy-Sets definiert bzw. aufgestellt. Mit Hilfe der Zugehörigkeitsfunktionen findet eine Fuzzyfikation der der Fuzzy-Logik zugeführten Eingangswerte, die scharfe Zahlen darstellen, statt. D.h. die Eingangswerte werden auf die linguistische Werteskala abgebildet. An die Fuzzyfikation schließt sich für gewöhnlich ein „approximatives Schließen" (Fuzzy-Reasonmg) an, d.h. mit Hilfe von linguistischen Variablen werden zur Beschreibung des Systemverhaltens eine Reihe von Aussagen getroffen, die für bestimmte Eingangs - wertkombmationen die dazu zugehörenden Ausgangswertkombma- tionen m Form von IF ...THEN....Regeln festlegen. Anschließend daran wird üblicherweise eine Defuzzyfikation vorgenommen, d.h. aus der unscharfen Ausgangsmenge wird über die einzelnen Stellgrößen ein scharfer Einstellwert erzeugt. Hierzu wird für gewöhnlich die Fläche unter den Kurvenver- laufen der Zugehörigkeitsfunktionen herangezogen.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Vorgehensweise unterscheidet sich von der bei einer Fuzzy-Logik herkömmlichen Vorgehensweise wie folgt: Da die für das e- weilige Rad gesuchte Ausgangsgröße, die mit der Radstabilitätsbetrachtung ermittelt werden soll eine Wahrscheinlichkeit (Gewichtungsgröße Fradij) und kein Stellsignal ist, mit dem beispielsweise ein Regler angesteuert wird und dessen Wert einer definierten Reaktion entsprechen muß, genügt es, nur die interessierende eine Hälfte der Fuzzy-Sets zu betrachten bzw. zu berechnen. Das Komplement der Fuzzy-Sets muß nicht betrachtet werden. Diese Vorgehensweise hat folgenden großen Vorteil: Da die erhaltenen linguistischen Variablen bereits Wahrscheinlichkeiten mit der entsprechenden Skalierung sind, entfällt eine anschließende Defuzzyflzie- rung, die meist den größten Aufwand darstellt. Es werden somit nur skalare Signale miteinander verknüpft. Zur Verknüpfung der linguistischen Variabein werden beispielsweise folgende m der Fuzzy-Logik bekannte Operatoren verwendet: xl+x2
Fuzzy-UND: y = Gamma * MIN(xl,x2) + (1-Gamma) *
2 xl+x2 Fuzzy-ODER: y = Gamma * MAX(xl,x2) + (1-Gamma) *
mit Gamma e [0,1]
Dabei stellen die Größen xl bzw. x2 Eingangsgrößen dar, die Größe y stellt die Ausgangsgröße dar. Für die einzelnen Ver- knüpfungen wird der Größe Gamma ein fest vorgegebener Wert zugewiesen.
Zur Berechnung der linguistischen Variabein werden folgende Fuzzy-Sets verwendet: „klein" (Figur 5a) „am kleinsten" (Figur 5f) , „groß" (Figur 5b) , „am größten" (Figur 5g) , „kleiner als" (Figur 5c), „größer als" (Figur 5d) , „nahe bei" (Figur 5e) und „am nächsten bei" (Figur 5h) . Auf die
einzelnen Fuzzy-Sets wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 5 noch ausführlich eingegangen.
Im Schritt 303 findet eine Auswahl eines Satzes von Regeln in Abhängigkeit der Fahrzeugbewegungsgröße BEW statt . Somit werden unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrsituation, die durch die Fahrzeugbewegungsgröße BEW beschrieben wird, die Gewichtungsgrößen Fradij gebildet, welche die Eignung der jeweiligen Radgeschwindigkeitsgröße vij zur Korrektur bzw. Stützung der Geschwindigkeitsgröße vRef darstellt.
Zeigt die Fahrzeugbewegungsgröße BEW an, daß die Fahrsi ua- tion Beschleunigung vorliegt, so wird nachfolgender Satz Regeln ausgewählt :
FRadij = (FRadij aus reiner Stabilitatsbetrachtung (FRStij)) oder (Fradij aus Situationsbetrachtung (FRSii ) ) oder (FRadij aus zeitlicnem Unsicherheitster (FRZιj)ι FRStij = (Betrag vijpp klein) und / (Betrag vijpp am Kleinsten)
Oder (Abstand vi ppmm zu vijppmax klein)) und (Betrag vi p klein) und ( (vijp nahe bei axModell+axOff (nicht cei FMotr) ) oder (Betrag axOff groß (nicnt bei FMotr))) und / ( (vij ' ' ' nahe bei vRef) und / (vi ' ' ' am Nächsten bei vRef')
Oder (Abstand vi mm zu vijmax klein) ) ' Oder ( (vi ' ' ' kleiner als vRef' (vi ' ' ' > 2*vιjMm) ) und (Fbij klein (vi ' ' ' > 2'vι Mm))))
FRSnj = (vi ' ' ' nahe bei vRef) und (vi ' ' ' kleiner als vRef') und (Anzahl Rader mit [vij ' ' ' kleiner als vRef] grc3)
FRZij = (UnsicherneitsTerm groß) und ( ( (vij ' ' ' kleiner als vRef) und (Fbi klein)) oder ( (vij ' ' ' nahe bei vRef) und (Betrag vi p klein)))
Zeigt die Fahrzeugbewegungsgröße BEW an, daß die Fahrsicua- tion Verzögerung vorliegt, so wird folgender Satz Regeln ausgewählt :
FRadij = ( (FRadij aus reiner Stabilitatsbetracntung (FRStij ) ) und (FRadij aus Situationsbetrachtung (FRSnj))) oder (FRadij aus Unterbremsbetrachtung (FRUbFi ) ) oder (FRadij aus zeitlichem Unsicnerheitsterm (FRZιj)ι
FRStij = (Betrag vijpp klein) und ( (Betrag vijpp am Kleinsten)
Oder (Abstand vi ppmin zu vijppmax klein)) und (Betrag vijp klein) und (vi p nahe bei axModell+axOff (nicrt bei [FMotr und 'ABS!)) und I (vij ' ' ' am Größten) oder (Abstand vi mm zu vijmax klein) )
FRSnj = ( (vij ' ' ' kleiner vRef') und (vi p klein) und ( (vij ' ' ' am Größten) oder (Abstand vijmm zu vijmax klein)) und (Betrag vijpp klein (vi ' ' ' > 2*vιjMιn)) und (Anzahl Rader mit [Betrag vijpp sehr klein] groß
(vi ' ' ' > 2*v Mm) ) ) oder ( (vij ' ' ' großer als vRef') und (Fbi groß) und (vi p groß) und ( (vij ' ' ' nahe bei vRef') oder (Abstand vijmm zu vijmax klein))) oder ( (tAnpassungij groß (Rad m Anpassung) ) und (vijp klein) und ( (vi "' am Größten) oder (Abstand vijmm zu vijmax klein) ) ) oder l (vij ' ' ' nahe bei vRef') und (vijp groß) und (Anzahl ABS geregelter Rader klein))
FRUbFi = (Betrag vi p klein) und (Anstand vijmm zu vijmax klein) und (Abstand vijpmm zu vijpmax klein) und (Abstand vijppmm zu vijppmax klein) und (vij ' ' ' kleiner als vRef ' (vi > 2*v jMιn) )
FRZij = (UnsicherheitsTerm groß) und (vij ' ' ' kleiner als vRef') und ( (vij ' ' ' am Größten) oder (Abstand vijmax zu vijmin klein)
Zeigt die Fahrzeugbewegungsgroße BEW an, daß eine sonstige Fahrsituation vorliegt, so wird folgender Satz Regeln ausgewählt :
Fradij = (FRadij aus reiner Stabilitatsbetrachtung (FRStij ) ) oder (Fradij aus Situationsbetrachtung (FRSnj, nur bei FMotr) ) oder (Fradij aus zeitlichem Unsicherheitsterm (FRZij)
FRStij = (Betrag vijpp klein) und ( (Betrag vijpp am Kleinsten) oder (Abstand vijppmm zu vijppmax klein)) und (Betrag vijp klein) und (vijp nahe bei axModell+axOff (nicht bei FMotr)) und ( ( (vi ' ' ' nahe bei vRef'i und ( (vi ' ' ' am Nächsten bei vRef') oder (Abstand vijmm zu vi mas klein))) oder ( (vij ' ' ' kleiner als vRef') und (Abstand vijmm zu vijmax klein)))
FRSnj = (vij ' ' ' nahe bei vRef) und (vi ' ' ' kleiner als vRef) und (Anzahl Rader mit [vij ' ' ' kleiner als vRef] groß)
FRZij = Null
Anschließend an den Schritt 303 wird em Schritt 304 ausgeführt, m welchem für die einzelnen Räder mit Hilfe des ausgewählten Satzes von Regeln die Gewichtungsgrößen FRad ermittelt werden.
Die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Gewichtungsgrößen Fradij soll exemplarisch mit Hilfe des Satzes Regeln, der für die Fahrsituation Beschleunigung verwendet wird, erklärt werden. Die mit Hilfe dieses Satzes ermittelte Größe Fradij setzt sich aus mehreren Einzelgewichtungsgrößen bzw. Einzel - Wahrscheinlichkeiten zusammen, d.h. die Gewichtungsgröße Fradij ergibt sich als logische Verknüpfung von mehreren Einzelgewichtungsgrößen. Im betrachteten Fall setzt sich die Gewichtungsgröße Fradij aus folgenden Emzelgewichtungsgrö- ßen zusammen: Einer Stabilitätsgröße FRStij , die em Maß für die Stabilität des jeweiligen Rades darstellt und die reine Stabilität des jeweiligen Rades beschreibt. Die Größe FRStij wird m erster Linie in Abhängigkeit der Radgröße vijpp ermittelt. Einer Situationsgröße FRSnj , die die aktuelle Si- tuation der Räder beschreibt. In diese Situationsgröße geht zumindest die Lage der jeweiligen Radgeschw digkeitsgröße vi bzgl . der Geschwindigkeitsgröße vRef em und/oder wieviele der Fahrzeugräder eine vorgegebene Bedingung erfüllen. Im vorliegenden Fall geht die Anzahl der Räder em, deren Radgeschwmdigkeitsgröße vij kleiner als die Geschwindigkeitsgröße vRef ist. Einer Gütegröße FRZij , die em Maß für die Güte der in den zurückliegenden Zeitschritten ermittelten Gewichtungsgrößen FRadij darstellt. Die Gutegröße FRZij stellt einen integralen Unsicherheitsterm der wahrsche li- chen Fehlerbehaftung der Geschwindigkeitsgröße vRef dar. Die Bedeutung der Größe FRZij kann folgendermaßen beschrieben werden: Ist die Bewertungsgröße Fstütz längere Zeit klein, so wird die Geschwindigkeitsgröße vRef m erster Linie durch Extrapolation ermittelt. Da die Information der einzelnen Räder, die durch die Stützung die Geschwindigkeitsgröße
vRef eingehen würde, lediglich in einem sehr geringen Maße berücksichtigt wird, kann es zu einer fehlerbehafteten Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße vRef kommen. Um diese Unzulänglichkeit erkennen zu können und um ihr entgegenwirken zu können, wird die Größe FRZij ermittelt. Den wichtigsten Anteil zu der Gewichtungsgröße trägt die Stabilitätsgröße bei. Für die Stabilitätsgröße wird in erster Linie die Regel (Betrag vijpp klein) ausgewertet. Je kleiner vijpp ist, desto größer ist der sich für diese Regel ergebende Wert und um so stärker wird dieses Rad zur Stützung der Geschwmdigkeitsgröße herangezogen. Sich so verhaltende Räder können allerdings auch aufgrund von Reglereingriffen auftreten. Da diese Räder nicht als stationär anzusehen sind und sich somit zur Stützung der Geschwindigkeitsgröße vref weniger gut eignen, werden die anderen beiden Einzelgewichtungsgrößen verwendet, mit denen solche Räder erkannt werden können.
Im Zusammenhang mit der Fahrsituation Verzögerung wird ferner eine Einzelgewichtungsgröße FRUBFij ermittelt bzw. aus- gewertet, die die für das jeweilige Rad vorliegende Anpas- sungsphase bzw. das Unterbremsen beschreibt.
Verschiedene Regeln weisen in geschweifte Klammern eingefaßte Ausdrucke auf, die teilweise negiert sind und teilweise nicht negiert sind. Als Beispiel für eine Regel mit einem negierten Ausdruck sei [vijp nahe bei axModell+axOff {nicht bei FMotr}] angeführt. Die in der geschweiften Klammer enthaltene Große FMotr zeigt an, ob die Motormoment-Information ausgefallen ist oder nicht. Die Regel (vijp nahe bei axMo- dell+axOff) wird nur dann ausgewertet, wenn die Motormoment- Information nicht ausgefallen ist. Bei anderen negierten Ausdrucken erfolgt die Auslegung entsprechende. Als Beispiel für einen nicht negierten Fall sei [vij λ λ λ kleiner als vRefΛ {vij,,Λ > 2*vijMin}] angeführt. Die Regel (vij x kleiner
als vRefΛ) wird nur dann ausgewertet, wenn die Bedingung {vij,,Λ > 2*vijMin} erfüllt ist.
Die Bestimmung des Wertes der Gewichtungsgroße Fradij er- folgt folgendermaßen: Zunächst werden für die Stabilitats- große FRStij, für die Situationsgroße FRSiij und für die Gutegroße FRZij die jeweiligen Werte ermittelt. Die dabei angewandte Vorgehensweise soll anhand der Gutegroße FRZij dargestellt werden. Die Gutegroße FRZij setzt sich aus den Re- geln
(UnsicherheitsTerm groß) (El)
(vij Λ Λ λ kleiner als vRefλ) (E2)
(Fbij klein) (E3) (vij λ λ Λ nahe bei vRefΛ) (E4) und
(Betrag vijp klein) (E5)
zusammen.
Zunächst werden die Regeln (El) bis (E5) ausgewertet. Dies erfolgt mit Hilfe der in Figur 5 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen. Dabei nehmen die Regeln und somit auch die Einzelgewichtungsgrößen bzw. die Gewichtungsgrößen beliebige Werte zwischen 0 und 1 an.
Als Beispiel sei an dieser Stelle die Auswertung der Regel (E3) beschrieben, für die die in Figur 5a dargestellte Zugehörigkeitsfunktion zu betrachten ist. Die Bremskraft Fbij stellt die Eingangsgröße dar. Zur Ermittlung des Ergebnisses der Regel wird der Wert der Bremskraft Fbij auf die Abszisse aufgetragen. Das Ergebnis der Regel ergibt sich als Schnittpunkt der durch den Abszissenpunkt gehenden Senkrechten mit der Zugehörigkeitsfunktion. In entsprechender Weise werden die Ergebnisse der restlichen Regeln ermittelt. Die Einze- lergebnisse werden in entsprechender Weise unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Fuzzy-Operatoren zu der Güte-
große FRZij verknüpft. In entsprechender Weise werden auch die Stabilitätsgröße FRStij und die Situationsgröße FRSiij ermittelt. Die drei Größen FRStij, FRSiij und FRZij werden jeweils über den Fuzzy-Operator „oder" zu der Gewichtungs- große Fradij verknüpft.
Zusammenfassend kann festgehalten werden: Zunächst werden für die Regeln mit Hilfe der Zugehörigkeitsfunktionen die Ergebnisse ermittelt. Aus diesen Ergebnissen werden unter Verwendung der Fuzzy-Operatoren die Einzelgewichtungsgrößen ermittelt, aus denen wiederum, ebenfalls unter Verwendung der Fuzzy-Operatoren die Gewichtungsgröße ermittelt wird.
Die vorstehenden Ausfuhrungen gelten in entsprechender Weise auch für die Satze von Regeln, die für die Fahrsituationen Verzögerung und „sonstige Fahrsituation" angewendet werden.
An dieser Stelle seien einige Regeln herausgegriffen: -Vor der Auswertung der Regel [Abstand vijppmin zu vijppmax klein] sind zunächst die Größen vijppmm und vijppmax zu ermitteln und aus diesen dann die Differenz zu bestimmen. -Die Auswertung der Regel [Anzahl Räder mit [vij λ λ λ kleiner als vRef ' ] groß] läuft folgendermaßen ab: Für sämtliche Räder wird zunächst das Ergebnis der Regel [vij ' v ' kleiner als vRefv] ermittelt. Die Ergebnisse werden aufsummiert. Diese Summe wird mit Hilfe der in Figur 5b dargestellten Zugehörigkeitsfunktion ausgewertet . -Für die Auswertung der Regel [Anzahl ABS geregelter Räder klein] wir zunächst anhand der in S3 enthaltenen Signale bzw. Größen ABSij ermittelt, wieviele der Räder sich in einer ABS-Regelung befinden. Der sich dabei ergebende Wert wird mit Hilfe der in Figur 5a dargestellten Zugehörigkeitsfunktion ausgewertet.
Die in den Regeln verwendeten Minimal- bzw. Maximalwerte, beispielsweise vijppmin und vijppmax, werden mit Hilfe geeigneter und aus dem Stand der Technik bekannter Speicherund Vergleichsmittel ermittelt. Zusammenfassend seien an dieser Stelle die Eingangsgroßen, die für die Radstabilitätsbetrachtung ausgewertet werden aufgeführt: axoff, vij,, λ, vijp, vijpp, Fbij und tAnpassungij. Bei der Darstellung der verschiedenen Satze von Regeln wurde bei den einzelnen Großen der Übersichtlichkeit halber auf die Angabe des jeweiligen Zeitschrittes verzichtet.
Anschließend an den Schritt 304 wird ein Schritt 305 ausgeführt, in dem die Größen f (Fradij) ermittelt werden. Diese Ermittlung erfolgt mit Hilfe der in Figur 6 dargestellten Funktion, wobei die Größe x das Eingangssignal darstellt, welches mit Hilfe des Verlaufes der Funktion f (x) bewertet wird. Der Verlauf der Funktion f (x) ist abschnittsweise definiert: Zwischen den Abszissenwerten 0 und Kxl nimmt die Funktion f (x) den Wert 0 an, zwischen den Abszissenwerten Kxl und Kx2 weist die Funktion f (x) die Steigung Kx2/(Kx2- Kxl) auf und zwischen den Asbzissenwerten Kx2 und 1 hat die Funktion f (x) die Steigung der ersten Winkelhalbierenden. Dieser Verlauf bewirkt, daß kleine Werte der Eingangsgröße ausgeblendet (Werte zwischen 0 und Kxl) bzw. gedämpft (Werte zwischen Kxl und Kx2 ) werden.
An den Schritt 305 schließt sich ein Schritt 306 an, in dem zum einen die Stützgröße vstütz und zum anderen die Bewertungsgröße Fstütz ermittelt wird. Die Stützgröße wird m Ab- hängigkeit der Größen f (Fradij), d.h. aus den mit der Funktion f (x) bewerteten Gewichtungsgrößen Fradij und den schlupfkorrigierten und transformierten Radgeschwindigkeitsgroßen vij ' ' % ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise gemäß der Funktion
Σ ( vi] " ' * ( f ( FRadi j ) ) 2 ) vstüt z =
Σ ( f (FRadij) )2 wobei die Summenbildung über alle Räder erfolgt.
Die Bewertungsgröße Fstütz wird m Abhängigkeit der Größen f (Fradij), beispielsweise gemäß der Beziehung FStütz = a*MAX(f (FRadij) )+ (1-a) *MIN(Σ(f (FRadij) ) ,1)
ermittelt. Die Bewertungsgröße Fstütz repräsentiert die Wahrscheinlichkeit der Eignung der Größe vstutz zur Stutzung der Geschwindigkeitsgröße vref. In erster Linie hangt die Größe Fstütz vom Maximum der Fradij ab, d.h. von der Gewich- tungsgröße des Rades, welches am besten für die Ermittlung der Größe vstütz geeignet ist, und somit auch den größten Beitrag zu der Größe vstütz beiträgt. Die Summen- und Maxi- mumbildung erfolgt über alle Räder.
Anschließend an den Schritt 306 wird em Schritt 307 ausgeführt, m welchem eine Größe UnsicherheitsTerm ermittelt wird. Die Größe UnsicherheitsTerm wird Abhängigkeit der Bewertungsgröße ermittelt, beispielsweise gemäß der Beziehung UnsicherheitsTerm = MAX(0, UnsicherheitsTerm (k-1)
- KAb * (Fstütz - P_FRefP) für Fstütz >= P_FRefP
- KAn * (Fstütz - P_FRefP) für Fstütz < P_FRefP ) mit P_FRefP e [0,1].
Die Größe UnsicherheitsTerm dient der Abschätzung der möglichen Fehlerbehaftung der Geschwindigkeitsgröße vref. Die Größe UnsicherheitsTerm ist em integrales Maß dafür, daß bereits längere Zeit kleine Werte von Fstütz zu keiner ausreichenden Korrektur der Geschwmdigkeitsgröße geführt ha-
ben. In obiger Gleichung sind K/An und KAb zu applizierende Verstärkungsfaktoren, wobei KAn << KAb zu wählen ist.
In dem auf den Schritt 307 folgenden Schritt 308 wird die Geschwindigkeitsgröße vref in Abhängigkeit der Stützgröße vstütz und der Bewertungsgröße Fstütz ermittelt . Diese Ermittlung erfolgt unter Verwendung der bereits weiter oben aufgeführten Gleichungen. Neben den beiden Größen vstütz und Fstütz gehen in die Ermittlung der Geschwindigkeitsgröße vref außerdem noch die Größen axModell und axoff ein.
Anschließend an den Schritt 308 wird erneut der Schritt 302 ausgeführt, d.h. es wird ausgehend von dem aktuellen Zeit- schritt die Geschwindigkeitsgröße vref für den nachfolgenden Zeitschritt ermittelt.
Nachfolgend wird auf Figur 4 eingegangen. In dieser Figur ist die im Schritt 302 stattfindende Bereitstellung der Fahrzeugbewegungsgroße BEW dargestellt. Die Bereitstellung bzw. Ermittlung der Fahrzeugbewegungsgroße BEW beginnt mit einem Schritt 401, an den sich ein Schritt 402 anschließt, in welchem die Größe BEW initialisiert wird, d.h. ihr der Wert 0 zugewiesen wird. An den Schritt 402 schließt sich em Schrit 403 an, in dem mit Hilfe der Abfragen
Verzögerung = (nicht ASR) und ( ( (Mi ttelwert vij ' ' ' < vRef ) und (Mi ttelwert vijp < P_aRadmVerz) Oder (axModell < P_axVerz) Oder (Anzanl Rader im ABS > 2) )
ermittelt wird, ob für das Fahrzeug die Fahrsituation Verzögerung vorliegt. Wird im Schritt 403 festgestellt, daß die Fahrsituation Verzögerung vorliegt, so wird anschließend an den Schritt 403 ein Schritt 404 ausgeführt. In diesem
Schritt wird der Größe BEW der Wert V zugewiesen. An den Schritt 404 schließt sich ein Schritt 408 an, mit dem die Bereitstellung der Größe BEW beendet wird. Wird dagegen im
Schritt 403 festgestellt, daß die Fahrsituation Verzögerung nicht vorliegt, so wird anschließend an den Schritt 403 ein Schritt 405 ausgeführt, in dem durch Auswertung der Abfragen
Beschleunigung = (nicht Verzögerung) und ( ( (Mi ttelwert vij ' ' ' > vRef ')
Und (Mi ttelwert vijp > P_aRadmBeschl ) ) oder ( ( (MMot *ueGe > P_MkaHalbBeschl )
Oder ( ASR Und (axModell > P_axBeschl) ) ) und (axModell+axOff > P_axBeschl ) ) oder ( FdrAus und (MMot *ueGe > P^MkaHalbBeschlFdrAus) ) )
ermittelt wird, ob für das Fahrzeug die Fahrsituation Beschleunigung vorliegt. Wird im Schritt 405 festgestellt, daß die Fahrsituation Beschleunigung vorliegt, so wird anschließend an den Schritt 405 ein Schritt 406 ausgeführt. In diesem Schritt wird der Größe BEW der Wert B zugewiesen. An- schließend an den Schritt 406 wird der Schritt 408 ausgeführt. Wird dagegen im Schritt 405 festgestellt, daß die Fahrsituation Beschleunigung nicht vorliegt, was gleichbedeutend damit ist, daß weder die Fahrsituation Verzögerung noch die Fahrsituation Beschleunigung sondern eine „sonstige Fahrsituation" vorliegt, so wird anschließend an den Schritt 405 ein Schritt 407 ausgeführt, in dem der Größe BEW der Wert S zugewiesen wird. Nach dem Schritt 407 wird der Schritt 408 ausgeführt.
Die in den Schritten 403 und 405 stattfindende Ermittlung der Fahrsituation wird mit einer diskreten Logik durchgeführt. Die dabei verwendeten Größen P_aRadmVerz, P_axVerz, P_aRadmBeschl, P_MKaHalbBeschl , P_axBeschl, P_axBeschl, P_MKaHalbBeschlFdrAus sind zu applizierende Parameter. Im wesentlichen werden in den Schritten 403 und 405 die Radgeschwindigkeiten, die zeitlichen Ableitungen der Radgeschwindigkeiten, eine Längsbeschleunigungsgröße und eine Größe ASR, die anzeigt ob gemäß einer Antriebsschlupfregelung Eingriffe durchgeführt werden, ausgewertet. Denkbar wäre auch
die Bestimmung der Fahrsituation mit Hilfe der Fuzzy- Methode .
Im folgenden wird die Figur 5 beschrieben, die aus den Teil- figuren 5a bis 5h besteht. In diesen Teilfiguren sind verschiedene bei der Radstabilitätsbetrachtung eingesetzte Zugehörigkeitsfunktionen (Fuzzy-Sets) dargestellt. Im wesentlichen kommen drei verschiedene Kategorien von Zugehörigkeitsfunktionen zum Einsatz. Die beiden fest parameterisier- te Fuzzy-Sets „klein" und „groß" stellen eine erste Kategorie von Fuzzy-Sets dar. Bei diesen beiden Fuzzy-Sets sind die Werte Kxl und Kx2 und somit auch der Übergang zwischen den Ordiantenwerten 0 und 1 fest vorgegeben. Zu einer zweiten Kategorie von Fuzzy-Sets können die Fuzzy-Sets „kleiner als", „größer als" und „nahe bei" zusammengefaßt werden. Bei diesen Fuyy-Sets handelt es sich um durch zeitlich veränderliche Zustandsgrößen beeinflußte parameterisierte Fuzzy- Sets. Dieser Sachverhalt soll für das Fuzzy-Set „kleiner als" erläutert werden. Wird beispielsweise überprüft, ob die „Radgeschwmdigkeitsgröße vij kleiner als die Geschwindigkeitsgröße vref" ist, so stellt in diesem Fall die Zustands- größe vref den Bezug für das Fuzzy-Set dar, d.h. der Wert der Geschwindigkeitsgröße vref legt den Wert Bezug auf der Abszisse fest. Die Lage der beiden Knickpunkte ergibt sich dann durch die fest vorgegebenen Abstandswerte Kxl und Kx2. Für die beiden anderen Fuzzy-Sets ist eine entsprechende Vorgehensweise anzuwenden. Eine dritte Kategorie von Fuzzy- Sets stellen die Fuzzy-Sets „am kleinsten", „am größten" und „am nächsten bei" dar. Bei diesen Fuzzy-Sets handelt es sich um adaptive Fuzzy-Sets, welche ausschließlich durch die relative Lage der einzelnen radindividuellen Zustandsgrößen parameterisiert sind und somit eine dynamische Charakteristik aufweisen. Aufgrund der linguistischen Werte sind in diesen drei Fällen für die Ermittlung der Zugehörigkeits- funktion jeweils sämtliche Räder des Fahrzeuges zu berück-
sichtigen. Am Beispiel des Fuzzy-Sets „am kleinsten" soll die Generierung des Fuzzy-Sets dargestellt werden. Wird beispielsweise überprüft, ob die Radgeschwmdigkeitsgröße vij am kleinsten ist, so werden zunächst die beiden Größen MAX(x) und MIN(x) ermittelt. MAX(x) stellt den maximalen Wert und MIN(x) den minimalen Wert aller Radgeschwindigkeitsgroßen dar. Ausgehend von diesen beiden Werten wird die gewichtete Differenz Kxl * (MAX(x) - MIN(x)) gebildet. Diese Vorgehensweise stellt eine Normierung dar, denn das Fuzzy- Set weist lediglich den Abszissenbereich auf, der durch die zu bewertende Eingangsgröße vorgegeben wird. Als Eingangsgröße für dieses Fuzzy-Set sind dann relative Eingangsgrößen zu verwenden .
Für die m der Anmeldung aufgeführten Gleichungen bzw. Beziehungen soll folgende Vereinbarung gelten: Die Gleichungen bzw. Beziehungen geben zwar jeweils eine konkrete Rechenvorschrift an, gemäß der eine Größe aus verschiedenen Eingangsgrößen ermittelt wird. Dennoch soll m der Anmeldung für e- de der Gleichungen bzw. Beziehungen auch die allgemeine Abhängigkeit, d.h. die von der konkreten Rechenvorschrift losgelöste Abhängigkeit der zu ermittelnden Größe von den Eingangsgrößen enthalten sein.
Abschließend sei bemerkt, daß die m der Beschreibung gewählte Form der Ausführungsbeispiele sowie die m den Figuren gewählte Darstellung keine einschränkende Wirkung auf die erfmdungswesentliche Idee haben soll.