WO2011032586A1 - Verfahren zur steuerung eines bediensystems und bediensystem - Google Patents

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servo motor
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Anton Weldin
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an operating system according to the preamble of claim 1 and an operating system according to the preamble of claim 19.
  • an operating system for a gas, braking and steering system (X-by- wire) for wheel-driven land vehicles which has electronically controlled servomotors as actuators for controlling the control systems of a vehicle for the "steering, accelerating and braking" functional areas.
  • These actuator servomotors are operated by a user via an operating device arranged in the vehicle with corresponding operating elements
  • each actuator servomotor is redundant and, with its associated redundant actuator servomotors, forms a group of actuator servomotors, such as joysticks or mini-wheels, within given operating parameters defining certain operating states of the vehicle common transmission and a common power output device provided to transmit the engine power of the actuator servomotors of the entire group to the same to be triggered control system of the vehicle.
  • AEVIT Such control systems are known by the name AEVIT or by the name SPACE DRIVE.
  • the AEVIT system is a position-oriented operating system, ie the position of a control element is "retracted” by an actuator servomotor.
  • the position of the associated actuator servomotor can be limited due to the limited dynamics
  • the operating element "overtakes" the actuator servomotor and the associated control system, for example the steering system and thus the wheel position. This leads to the loss of a synchronized position of the control element and the actuator servomotor or of the control system.
  • Both systems have in common that in the case of a double operation, that is, when used with two operating devices, for example for driving school purposes, the operating elements of the two operating devices are not guided synchronously. This means, for example, if the first operating device of the trainee is activated, and only the trainee can trigger a change in position of an actuator servomotor that the driving instructor his second operating Device must synchronously carry. If the synchronous entrainment of the deactivated operating device is not or not sufficiently accurate, when the activation of the operating device is switched from the first to the second during the next input to the second operating device, an automatic steering operation with usually a fixed steering angle speed can occur , Before switching the activation, the actuator servomotor is in the position predetermined by the first operating device. If the second operating device was not synchronously carried, it specifies a different position at the time of the changeover, which the actuator servomotor then moves as fast as possible on the next input as a new starting position.
  • so-called feedback servomotors are often used in X-by-wire systems to generate forces and moments on the operating elements.
  • force feedback it is attempted to simulate the forces and moments actually acting on the control system on the operating element, in order to achieve an improved feel and also a certain resistance for a more precise guidance.
  • the invention is based on the object to provide an aforementioned method for controlling an operating system and such a Whysys- sem with which problems of the prior art can be eliminated and in particular a comfortable and safe control is possible.
  • An operating system for controlling at least one control system for guiding a vehicle or a machine by means of an operating device, preferably for controlling an acceleration, braking and / or steering system, with at least one actuator-servomotor and at least one operating device.
  • each actuator servomotor has at least one position sensor and is controlled by an associated servo control unit.
  • each operating device has at least one operating element and is for detecting at least one respective force applied to a control element and its direction or at least one with the force and their size correlated to their direction.
  • At least one force applied to at least one operating element and its direction or at least one correlating variable is detected, preferably amplified and at least one associated servo-control unit in a first control loop as a command variable for position control or regulation forwarded an actuator servo motor.
  • the associated desired position is determined by at least one servo control unit in correlation to the received reference variable as a manipulated variable for the associated actuator servomotor and the associated actuator servomotor driven with this manipulated variable.
  • this associated actuator servomotor drives the position specified by the manipulated variable.
  • an operating device is additionally provided with at least one operating control unit, at least one position transmitter for detecting the position of at least one operating element and at least one feedback servomotor for controlling, preferably positioning, at least one operating element.
  • the position of at least one actuator servomotor is detected and forwarded by its associated servo control unit in a second control loop as a command variable for position control or regulation of at least one associated control element at least one operating device, preferably the signal strengthened the reference value.
  • At least one control unit as a receiver is then in correlation to the received command value of the second control loop, the target position as a control variable for minimum least one associated feedback servomotor determined.
  • At least one associated feedback servomotor is controlled with this manipulated variable and moves to the predetermined position by the manipulated variable so as to set the associated position of at least one operating element.
  • the position of the operating element is determined by the position of the actuator servomotor and adjusted by a corresponding position controller and not vice versa. In this way, there is a feedback or force feedback from the actuator servomotor to the control.
  • a required computational effort or a complex software correction for generating the force to be fed back can be dispensed with or is reduced to a minimum. If the force feedback according to the force feedback principle, so for a brake pedal through the circular movement curve of the brake pedal for a fine and especially linear force control a complex correction with prior determination of various braking points, etc. required. Since the maximum dynamics of a control element are significantly greater than the dynamics of the actuator servomotor and the associated control system, it is not possible to override the control element by means of the actuator servomotor.
  • the force applied to the operating element or fed back must, so to speak, "run along”. If the force is not applied continuously, because, for example, the operator's hand stops, the force decreases by moving the lever by changing the position of the actuator servomotor in the direction of the applied force until it becomes almost zero. This achieves the desired position value of the actuator servomotor.
  • the magnitude of at least one operating element, which correlates with the force and its direction is the required power requirement of the associated feedback actuator, which is required under the action of the force applied to the operating element for setting the position specification.
  • a torque sensor or a force sensor is used to detect the force and its direction. In a particularly advantageous embodiment, the torque or force sensor is evaluated in addition to the power requirement.
  • At least one detected force and its direction or at least one correlating variable, which is applied to at least one operating element are evaluated by the operating control unit.
  • the reference variable is already output as a converted position value and forwarded to the servo control unit.
  • each actuator servomotor is advantageously present redundantly and, with its associated redundant actuator servomotors, forms a group of actuator servomotors.
  • a common gear and a common power output device is provided to transmit the motor power of the actuator servomotors of the entire group to the same control system to be controlled.
  • the command value of the first control loop for position control is forwarded to at least one associated servo control unit of at least one group of actuator servomotors with a common output.
  • the associated target position is determined as a manipulated variable for the associated group of actuator servomotors of at least one servo-control unit in correlation to the received command variable of a first control loop and controlled the group according to this manipulated variable.
  • the individual actuator Servo motors of this group to the predetermined by the manipulated variable position.
  • the large guide of the second control loop for position control or regulation of at least one control element is forwarded to at least one associated control unit control at least one group of feedback servomotors with a common output.
  • feedback servomotors are redundant due to the prescribed safety requirements and together with their associated redundant feedback servomotors form a set of feedback servomotors.
  • the associated desired position is determined as a manipulated variable for the associated group of feedback servomotors by at least one operating control unit in correlation to the received reference variable, and the feedback servomotors of this group are controlled by this manipulated variable. Subsequently, the feedback servomotors of this group drive the position predetermined by the manipulated variable and thus set the associated positions of at least one operating element.
  • At least one further actuator servomotor or at least one further group of actuator servomotors is actuated by means of a first operating device with at least one operating element, advantageously by a differently directed movement.
  • a first operating device with at least one operating element, advantageously by a differently directed movement.
  • a steering system of a vehicle is actuated by means of one of the actuator servomotors or a group of actuator servomotors.
  • an acceleration and braking system is actuated by means of one of the actuator servomotors or a group of actuator servomotors. driven.
  • a steering system of a vehicle is controlled by means of an actuator servomotor or a group of actuator servomotors and an acceleration and braking system by means of another actuator servomotor or another group of actuator servomotors.
  • an actuator servo motor or a feedback servo motor from the following group: electronically controlled servomotor, hydraulic actuator or pneumatic actuator.
  • a plurality of actuator servomotors or a plurality of groups of actuator servomotors and thus a plurality of control systems are actuated with a control element of an operating device.
  • the steering system and the acceleration and braking system are controlled by a control element.
  • the actuator servomotors or the groups of actuator servomotors of the individual control systems are controlled by means of different operating elements.
  • the controls of the individual control systems for example a mini steering wheel for the steering system and a joystick for the acceleration and braking system, are preferably arranged in a common operating device.
  • the inventive method for controlling an operating system does not necessarily have to be used to fully control a control system of a vehicle. It is also conceivable only the use, for example, as a support system, which is used for example only to reduce the steering forces.
  • a correlation between the manipulated variable and the reference variable of the first control loop for position control or regulation of an actuator servomotor or a group of actuator servomotors is parameterizable.
  • this sets a system rigidity or gear ratio for adaptation, in particular the response to the capabilities of a user, preferably for adaptation to the Abilities of a disabled user.
  • an operating device between the control element and the feedback servomotor has a transmission for adapting the transmission ratios.
  • the position control or regulation of at least one actuator servomotor or at least one group of actuator servomotors preferably takes place only within certain operating parameters as a function of an operating state of the vehicle or of the machine.
  • the adjustable positions are thus limited to the respective operating state.
  • these limits can be parameterized.
  • at least one control unit is designed such that the parameters, for example for setting system rigidities, transmission ratios, etc., can be adapted to the individual user by means of commercially available application software or by "flashing".
  • each Aktor Serovmotor and its power supply, the associated power electronics and the channels to the servo control unit, the servo control units, the operating control units and the feedback servomotors are operated redundantly and simultaneously. If a component fails, the function of this component is completely taken over by the corresponding associated redundant component.
  • the monitoring of a failure or the detection of an error in the control of a control system by means of an additional to the associated redundant control units of a monitoring control unit.
  • the operating system is operated with a redundant voltage supply with a first main voltage source and with at least one second substitute voltage source.
  • the substitute voltage source is preferably designed to be controllable and has interfaces for communication and diagnosis.
  • the control systems of a vehicle such as the steering system and the acceleration and braking system are each supplied separately with voltage and the voltage at both voltage sources is monitored by means of the monitoring control unit.
  • the current of the individual servomotors is detected separately in at least one group of servomotors and used as a control variable for a uniformly distributed load of the servomotors of this group.
  • Hall effect sensors are preferably used.
  • position detection preferably potentiometers, optical sensors, or Hall effect angle sensors are used.
  • the current position for the limited maintenance of the availability of the operating system is determined by means of mathematical models in case of failure of a sensor, preferably in case of failure of a position detection. Preferably, therefore, the availability can be maintained permanently restricted, but at least temporarily.
  • an operating system is operated with more than one operating device, wherein according to the invention only one specification of a single activated operating device and its operating elements is implemented. In this case, the specification of the activated operating device is implemented.
  • the detected position of the actuator servo motor associated therewith or the actuator servomotors of the associated group is forwarded as a reference variable of the second control loop to the associated control units of all control devices.
  • the desired position is then determined as a manipulated variable for the associated feedback servomotors or for the associated group of feedback servomotors in correlation to the received reference variable.
  • the associated feedback servomotors are controlled with this manipulated variable and drive to the specified position and set with it the position of the associated controls of all operating devices. This means that by means of a force applied to a control element of the activated operating device and its direction with a corresponding correlation, a position specification is made and implemented on the associated actuator servomotor. This position is then forwarded or fed back as a reference variable via the second control circuit to the associated control units of all operating devices.
  • the setpoint position is determined as the manipulated variable for the associated feedback servomotors of all operating devices by the associated operator control units.
  • the feedback servomotors are then controlled with this manipulated variable and drive to the specified position. In this way, it is ensured that the associated controls of all operating devices are synchronously carried.
  • it is preferably displayed which operating device is activated.
  • an acceleration occurring due to a disturbance event is regulated by means of an additional actuator of the operating device, which can move the operating element accordingly.
  • the occurring acceleration by means of an additional acceleration sensor, preferably by means of acceleration sensors in each axis, detected and adjusted so that no force is generated on the control element by the disturbance event.
  • the control element is preferably moved in space in all three axes.
  • a mode for measuring the force of the user is adjustable in the operating system. In this mode, the power of the user can be determined and displayed.
  • the determined value for the automatic parameterization of the correlation between the manipulated variable and the reference variable of the first control loop are used for the position control of an actuator servomotor or a group of actuator servomotors.
  • the operating system for example, for physically disabled people with muscle weakness individually adjusted and parameterized so that a slight force on the control already leads to a change in position.
  • a reset algorithm which resets the actuator servomotors in a defined, parameterizable position, if necessary, preferably in the zero position, in a steering system, for example, the straight-ahead position.
  • Each actuator servomotor has at least one position sensor and is controlled by an associated servo control unit.
  • Each operating device has at least one operating element and is designed to detect at least one respective force applied to a control element and its direction, or at least one variable correlating with the force and its direction. It is designed to carry out a method for controlling such an operating system with a reference variable as a position specification in a first control loop.
  • the operating system has an operating device with additionally at least one operating control unit, at least one position transmitter for detecting the position with at least one operating element and at least one feedback servomotor for activation, preferably for positioning, at least one operating element. It is designed to carry out a method for controlling such an operating system with a guide variable as a position specification in a second control loop.
  • the operating system has all components redundant.
  • each actuator servomotor and its power supply as well as the power electronics and channels to the control units are designed to be redundant.
  • the servo controllers, the operator control units and the feedback servomotors are redundant.
  • the components are each arranged or connected to one another such that in the event of a component failure, their functions can be transferred to the corresponding associated redundant component, preferably completely.
  • all the control units are arranged in a central control unit.
  • at least one control unit has at least one redundant output, in particular the central control unit. This redundant output is preferably designed for the direct control of at least one further system.
  • at least one control unit has at least one FlexRay and one CAN interface. A wireless signal transmission, for example by radio, is advantageous.
  • at least one control unit preferably the central control unit, is designed to control further control systems, in particular from the following group:
  • the operating system has at least one acceleration sensor, preferably at least one for each axis in space, and at least one additional actuator.
  • the actuator By means of the actuator, at least one operating element is movable in at least one of the three axes in the space to compensate for an acceleration occurring due to a disturbance event.
  • FIG. 1 shows an operating system with an operating device with two control elements for controlling two control systems
  • the operating system 50 shows schematically an operating system 50 with an operating device 1 1 for controlling two control systems 23 and 123.
  • the operating device 1 1 has two operating elements 12 and 1 12.
  • the operating element 12 is designed as a joystick and the operating element 1 12 as a mini steering wheel.
  • the control element 12 has a detection unit for receiving the applied force F and its direction and the control element 1 12 a detection unit for receiving an applied torque M and its direction.
  • the operating system 50 also has a first group 18 of actuator servomotors AS1 and AS1 'for controlling a control system 23, for example an acceleration and braking system.
  • the operating system 50 has a second group 1 18 of actuator servomotors AS2 and AS2 'for controlling a control system 123, for example a steering system.
  • the exemplary embodiment shown has two servo control units 17 and 17 for controlling the associated group of actuator servomotors 18 and 1 18. From each actuator servomotor A1, ⁇ 1 ', A2 and A2', its position a 'or "or ⁇ ' or ⁇ " is detected by means of a respective associated position sensor 20 or 22 or 120 or 122. The control of the group 18 with the actuator servomotors AS1 and AS1 'by means of the control element 12 and the control of the group 1 18 with the actuator servomotors AS2 and AS2' by means of the control element 1 12th
  • a desired position or ⁇ is determined as a manipulated variable for the actuator servomotors AS1 and AS1 'or AS2 and AS2' and the group 18 or 1 18 with the corresponding manipulated variable or ⁇ controlled as a position specification.
  • the actuator servomotors AS1 and AS1 'or AS2 and AS2' then drive the predetermined position or ⁇ accordingly and thus trigger the control system 23 or 123.
  • the use of an additional position controller for each actuator servomotor AS1 is particularly advantageous , AS1 ', AS2 and AS2' instead of the simple position sensor 20, 22, 120 and 122 as shown in this embodiment.
  • the operating elements 12 and 12 of an operating device 11 should be selected according to their suitability. By means of an operating device 11 shown here, it is particularly advantageous to control the steering element of a vehicle with the operating element 12, shown here schematically only as a control system 123, and to control the acceleration and braking system with the operating element 12, for example.
  • Each control system 13 or 113 has an operating control unit 15 or 15, a feedback servomotor FS1 or FS2 and a position controller 16 or 16, respectively.
  • Fig. 1 the principle of operation of this invention generated force feedback is shown.
  • the detected positions a 'and “or ⁇ ' and ⁇ " of a group of actuator servomotors 18 and 1 18 are used as a reference variable a1 and 01, respectively, to the associated control unit 15 or 15 in a second control circuit 25 forwarded.
  • the associated desired position a2 or ⁇ 2 of the associated feedback servomotor FS1 or FS2 is determined by the respective operating control unit 15 or 15 and the associated feedback Servo motor FS1 or FS2 activated accordingly to assume the setpoint positions.
  • a position regulator 16 or 16 is present for improving the position accuracy for each feedback servomotor FS1 or FS2.
  • each operating device 21 1 or 31 1 in each case only one operating element 212 or 312, which are designed here as mini wheels for a steering system.
  • FIG. 2 a shows, for example, the state of a part of an operating system 150, with the activated operating device 21 1 with the operating element 212 and a deactivated operating device 31 1 with the operating element 312. The moment M applied to the operating element 212 and its direction or a correlating quantity is forwarded to the associated servo control unit 217 of the associated actuator servo group 218.
  • the information of the deactivated operating device 31 1 is transmitted by the Servo control unit 217 is not used to determine the desired position ⁇ as a manipulated variable for the group 218 of the actuator servomotors.
  • the servo control unit 217 accepts only the information about the moment M exerted on the operating element 212 of the activated operating device 21 1 and its direction, and uses this to determine the associated desired position 5 as manipulated variable for the actuator servomotors of the group 218.
  • the actuator servomotors The group 218 now drive to the predetermined target position 5 and pass on their position detection unit, the determined actual position 51 to the drive systems 213 and 313 of the controls 212 and 312 on. These then determine the required setpoint position 52 'as a manipulated variable for the respective feedback servomotor of the operating elements 212 or 312 and thus perform the position of both operating elements 212 and 312 synchronously. Since also the deactivated operating element 312 is tracked in its position, there can also not be any loss of position between the deactivated operating element 312 and the associated group 218 of actuator-servomotor motors and thus of the controlled control system.
  • FIG. 2 b shows, analogously to FIG. 2 a, the state in which the operating device 31 1 is activated and the operating device 21 1 is deactivated.
  • the information transmitted from the operating element 212 becomes Momentenein Sign M is not used to determine the desired position as a manipulated variable for the group 218 of actuator servomotors, but the information on the moment action M 'of the control element 312.
  • the servo control unit 217 thus passes as a manipulated variable, the target position 5' to the group 218th from actuator servomotors on.
  • the exemplary embodiments shown here each show a separate operating element for a control system, for example a steering system or an acceleration and braking system.
  • a control system for example a steering system or an acceleration and braking system.
  • several control systems can also be controlled by means of a control element. It is advantageous to combine all the control units into a central control unit.
  • the detection of the applied force and its direction or a correlating size does not take place by means of separate force or torque sensors, but via the power requirement of the associated feedback servomotors of the controls.

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines Bediensystems (50) und ein Bediensystem (50) zur Ansteuerung eines Steuersystems (23) eines Fahrzeugs mittels einer Bedienvorrichtung (11) weisen einen Aktor-Servomotor (AS1) mit einem Positionsgeber (20) und eine Servo-Steuereinheit (17) auf. Die Bedienvorrichtung (11) weist ein Bedienelement (12) auf und ist zur Erfassung einer aufgebrachten Kraft F und ihrer Richtung ausgebildet. Bei dem Verfahren wird die aufgebrachte Kraft F und ihre Richtung erfasst und in einem ersten Regelkreis (24) als Führungsgröße zur Positionsregelung an eine Servo-Steuereinheit (17) weitergeleitet, wobei von dieser die Soll-Position (α) als Stellgröße für den Aktor-Servomotor (AS1) ermittelt wird und der zugehöriger Aktor-Servomotor (AS1) diese Soll-Position (α) anfährt. Die Position (α') wird in einem zweiten Regelkreis 25 als Führungsgröße weitergeleitet und ein Feedback-Servomotor (FS1) fährt diese an und stellt dadurch die Position des Bedienelementes (12) ein und erzeugt so eine Kraftrückkopplung.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung eines Bediensvstems und Bediensvstem Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bediensystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Bediensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19. Aus der DE 10 2004 051 078 A1 ist ein Bediensystem für ein Gas-, Brems- und Lenksystem (X-by-wire) für radgetriebene Landfahrzeuge bekannt, das als Aktoren zur Ansteuerung der Steuersysteme eines Fahrzeugs für die Funktionsbereiche „Lenken, Beschleunigen und Bremsen" elektronisch angesteuerte Servomotoren aufweist. Diese Ak- tor-Servomotoren werden von einem Benutzer über eine im Fahrzeug angeordnete Bedienvorrichtung mit entsprechenden Bedienelementen, beispielsweise Joysticks oder Minilenkrädern, innerhalb vorgegebener Betriebsparameter, welche bestimmte Betriebszustände des Fahrzeugs definieren, angesteuert. Aus Sicherheitsgründen ist jeder Aktor- Servomotor redundant vorhanden und bildet mit seinen zugehörigen redundanten Aktor-Servomotoren eine Gruppe von Aktor-Servomotoren. Für eine solche Gruppe ist ein gemeinsames Getriebe und eine gemeinsame Kraftabgabeeinrichtung vorgesehen, um die Motorleistung der Aktor-Servomotoren der gesamten Gruppe auf dasselbe anzusteuernde Steuersystem des Fahrzeugs zu übertragen.
Aus der DE 10 2006 062 300 A1 ist eine Schaltung sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Bediensystems als Gas-, Brems- und Lenksystems eines Fahrzeugs bekannt.
Solche Bediensysteme sind unter der Bezeichnung AEVIT oder unter der Bezeichnung SPACE DRIVE bekannt. Das AEVIT-System ist ein positionsorientiertes Bediensystem, d.h. die Position eines Bedienelementes wird von einem Aktor-Servomotor „nachgefahren". Wird das Bedienelement beliebig schnell über den gesamten möglichen Auslenkbereich bewegt, kann die Position des zuge- hörigen Aktor-Servomotors aufgrund der begrenzten Dynamik des Gesamtsystems nicht ausreichend schnell mitgeführt werden. Das Bedienelement„überholt" den Aktor-Servomotor und das zugehörige Steuersystem, beispielsweise das Lenksystem und damit die Radstellung. Dies führt zum Verlust einer synchronisierten Position von Bedienelement und Aktor-Servomotor bzw. des Steuersystems. Dieser„Orientierungsverlust" am Bedienelement kann beim Benutzer zu hektischen Korrekturversuchen führen. Des Weiteren arbeitet das AEVIT-System um die Mittellage mit einem„Totband". In diesem einstellbaren Bereich des Totbandes hat die Auslenkung des Bedienelementes keine Wirkung auf den Aktor-Servomotor hinsichtlich einer Positionsveränderung. Dieses Totband ist jedoch erforderlich, um Regiennstabilitäten in der Nulllage zu vermeiden. Mit dem oben beschriebenen Funktionsprinzip ist daher eine präzise Führung des Fahrzeugs kaum möglich. Das SPACE-DRICE-System ist ebenso ein positionsorientiertes Bediensystem. Auch hier kann der Aktor-Servomotor durch ein schnelles Bewegen des Bedienelementes über den gesamten Auslenkbereich überholt werden. Allerdings ist die Reglerstabilität dieses Systems um die Nulllage deutlich besser. Ein oben genanntes Totband ist für das SPACE-DRIVE-System daher nicht erforderlich.
Beide Systeme haben gemeinsam, dass im Falle einer Doppelbedienung, also bei einer Verwendung mit zwei Bedienvorrichtungen, beispielsweise zu Fahrschulzwecken, die Bedienelemente der beiden Be- dienvorrichtungen nicht synchron geführt werden. Dies bedeutet, wenn beispielsweise die erste Bedienvorrichtung des Fahrschülers aktiviert ist, und nur der Fahrschüler eine Positionsänderung eines Aktor- Servomotors auslösen kann, dass der Fahrlehrer seine zweite Bedien- Vorrichtung synchron mitführen muss. Erfolgt das synchrone Mitführen der deaktivierten Bedienvorrichtung nicht oder nicht ausreichend genau, kann es beim Umschalten der Aktivierung der Bedienvorrichtung von der Ersten auf die Zweite bei der nächsten Eingabe auf die zweite Bedien- Vorrichtung zu einem automatischen Lenkvorgang mit in der Regel einer fest vorgegebenen Lenkwinkelgeschwindigkeit kommen. Vor dem Umschalten der Aktivierung befindet sich der Aktor-Servomotor in der durch die erste Bedienvorrichtung vorgegebenen Position. Wurde die zweite Bedienvorrichtung nicht synchron mitgeführt, gibt sie zum Zeitpunkt des Umschaltens eine andere Position vor, die der Aktor-Servomotor dann möglichst schnell bei der nächsten Eingabe als neue Ausgangsposition anfährt.
Für eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit werden in X-by-wire- Systemen sehr häufig sogenannte Feedback-Servomotoren zur Erzeugung von Kräften und Momenten an den Bedienelementen eingesetzt. Mittels dieses sogenannten Force-Feedbacks wird versucht, die real auf das Steuersystem einwirkenden Kräfte und Momente am Bedienelement zu simulieren, um eine verbesserte Haptik zu erreichen und auch einen gewissen Widerstand für eine präzisere Führung.
Nachteilig an den bisher bekannten Systemen ist, dass es zu einem Verlust der Synchronität der Positionen von Bedienelement und Aktor- Servomotor und damit dem Steuersystem eines Fahrzeugs kommen kann, sowie das nicht synchrone Mitführen der zweiten Bedienvorrichtung im Falle einer Doppelbedienung, beispielsweise bei einem Fahrschuleinsatz. Des Weiteren können beim Force-Feedback-Prinzip die real auftretenden Kräfte entweder nur mit sehr großem Aufwand am Bedienelement simuliert werden oder nicht in ausreichender Genauigkeit abgebildet werden. Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein eingangs genanntes Verfahren zur Steuerung eines Bediensystems und ein solches Bediensys- tem zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und insbesondere eine komfortable und sichere Steuerung möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Be- diensystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Bediensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Be- Schreibung gemacht. Manche der nachfolgenden, jedoch nicht erschöpfend aufgezählten Merkmale und Eigenschaften, treffen sowohl auf das Verfahren als auch auf das Bediensystem zu. Sie werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für das Bediensystem. Weiterhin ist die Reihenfolge der aufgelisteten Merkmale nicht bindend, sondern kann vielmehr entsprechend eines optimierten Verfahrens bzw. eines optimierten Bediensystems geändert werden.
Es ist ein Bediensystem vorgesehen zur Ansteuerung mindestens eines Steuersystems zum Führen eines Fahrzeugs oder einer Maschine mittels einer Bedienvorrichtung, vorzugsweise zur Ansteuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und/oder Lenksystems, mit mindestens einem Aktor- Servormotor und mindestens einer Bedienvorrichtung. Dabei weist jeder Aktor-Servomotor mindestens einen Positionsgeber auf und wird von einer zugehörigen Servo-Steuereinheit angesteuert. Des Weiteren weist jede Bedienvorrichtung mindestens ein Bedienelement auf und ist zur Erfassung mindestens einer jeweils auf ein Bedienelement aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung oder mindestens einer mit der Kraft und ihrer Richtung korrelierenden Größe ausgebildet. Erfindungsgemäß wird zur Steuerung eines solchen Bediensystems mindestens eine auf mindestens ein Bedienelement aufgebrachte Kraft und ihre Richtung bzw. mindestens eine korrelierende Größe erfasst, diese vorzugsweise verstärkt und in einem ersten Regelkreis als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung an mindestens eine zugehörige Servo- Steuereinheit mindestens eines Aktor-Servomotors weitergeleitet. Dann wird von mindestens einer Servo-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die zugehörige Sollposition als Stellgröße für den zugehörigen Aktor-Servomotor ermittelt und der zugehörige Aktor- Servomotor mit dieser Stellgröße angesteuert. Anschließend fährt dieser zugehörige Aktor-Servomotor die durch die Stellgröße vorgegebene Position an. Durch das Einleiten einer Kraft und ihrer Richtung auf das Bedienelement wird beispielsweise eine zur Kraft proportionale Spannung oder eine andere korrelierende Größe erzeugt. Diese kann als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung für den Aktor- Servomotor, vorzugsweise entsprechend einer parametrierbaren Korrelation, verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Bedienvorrichtung mit zusätzlich mindestens einer Bedien-Steuereinheit, mindestens einem Positionsgeber zur Erfassung der Position mindestens eines Bedienelementes und mindestens einem Feedback-Servomotor zur An- steuerung, vorzugsweise zur Positionierung, mindestens eines Bedien- elementes vorgesehen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Position mindestens eines Aktor-Servomotors erfasst und von seiner zugehörigen Servo-Steuereinheit in einem zweiten Regelkreis als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung mindestens eines zugehörigen Bedienelementes mindestens einer Be- dienvorrichtung weitergeleitet, vorzugsweise wird das Signal der Führungsgröße dabei verstärkt. Von mindestens einer Bedien-Steuereinheit als Empfänger wird dann in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße des zweiten Regelkreises die Sollposition als Stellgröße für mindes- tens einen zugehörigen Feedback-Servomotor ermittelt. Mindestens ein zugehöriger Feedback-Servomotor wird mit dieser Stellgröße angesteuert und fährt die durch die Stellgröße vorgegebene Position an, um so die zugehörige Position mindestens eines Bedienelementes einzustel- len. Im Gegensatz zu den bekannten Systemen auf dem Markt wird die Position des Bedienelementes von der Positon des Aktor-Servomotors vorgegeben und durch einen entsprechenden Positionsregler eingestellt und nicht umgekehrt. Auf diese Weise erfolgt eine Rückkopplung bzw. Kraftrückkopplung vom Aktor-Servomotor auf das Bedienelement. Durch die erfindungsgemäß erzeugte Rückkopplung kann ein erforderlicher Rechenaufwand bzw. eine aufwendige Softwarekorrektur für die Erzeugung der rückzukoppelnden Kraft entfallen bzw. wird auf ein Minimum reduziert. Erfolgt die Kraftrückkopplung entsprechend des Force- Feedback-Prinzips, so ist beispielsweise für ein Bremspedal durch die kreisförmige Bewegungskurve des Bremspedals für eine feine und vor allem lineare Kraftregelung eine aufwendige Korrektur mit vorheriger Ermittlung diverser Bremspunkte etc. erforderlich. Da die maximale Dynamik eines Bedienelementes deutlich größer ist als die Dynamik des Aktor-Servomotors und des zugehörigen Steuersystems, ist ein„Über- holen" des Bedienelementes durch den Aktor-Servomotor nicht möglich. Ein Verlust der Synchronität hinsichtlich der Positionen von Bedienelement und Aktor-Servomotor und beispielsweise eines zugehörigen Lenksystems und damit der Radstellung ist nahezu ausgeschlossen. Um eine fortlaufende Bewegung des Aktor-Servomotors zu erhalten, muss die auf das Bedienelement aufgebrachte bzw. rückgekoppelte Kraft sozusagen „mitlaufen". Wird die Kraft nicht fortlaufend aufgebracht, weil beispielsweise die Bedienerhand stehenbleibt, so nimmt die Kraft durch Fortbewegung des Hebels durch Positionsänderung des Aktor- Servomotors in Richtung der aufgebrachten Kraft ab, bis sie nahezu null wird. Damit ist der gewünschte Positionswert des Aktor-Servomotors erreicht. In einer bevorzugten Ausführung ist die zu Kraft und ihrer Richtung korrelierende Größe mindestens eines Bedienelementes der erforderliche Strombedarf des zugehörigen Feedback-Aktuators, der unter Einwirkung der auf das Bedienelement aufgebrachten Kraft zum Einstellen der Posi- tionsvorgabe benötigt wird. In einer vorteilhaften Ausführung wird ein Drehmomentsensor bzw. ein Kraftsensor zur Erfassung der Kraft und ihrer Richtung verwendet. In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird der Drehmoment- oder Kraftsensor ergänzend zum Strombedarf ausgewertet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens eine er- fasste Kraft und ihre Richtung bzw. mindestens eine korrelierende Größe, die auf mindestens ein Bedienelement aufgebracht wird, von der Bedien-Steuereinheit ausgewertet. Die Führungsgröße wird bereits als Positionswert umgewandelt ausgegeben und an die Servo-Steuereinheit weitergeleitet.
Aus Sicherheitsgründen ist vorteilhaft jeder Aktor-Servomotor redundant vorhanden und bildet mit seinen zugehörigen redundanten Aktor- Servomotoren eine Gruppe von Aktor-Servomotoren. Für eine solche Gruppe ist ein gemeinsames Getriebe und eine gemeinsame Kraftabgabeeinrichtung vorgesehen, um die Motorleistung der Aktor- Servomotoren der gesamten Gruppe auf dasselbe anzusteuernde Steuersystem zu übertragen. In einer bevorzugten Ausführung wird die Füh- rungsgröße des ersten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. - regelung an mindestens eine zugehörige Servo-Steureinheit mindestens einer Gruppe von Aktor-Servomotoren mit einem gemeinsamen Abtrieb weitergeleitet. Dann wird von mindestens einer Servo-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße eines ersten Regelkreises die zugehörige Sollposition als Stellgröße für die zugehörige Gruppe von Aktor-Servomotoren ermittelt und die Gruppe entsprechend mit dieser Stellgröße angesteuert. Anschließend fahren die einzelnen Aktor- Servomotoren dieser Gruppe die durch die Stellgröße vorgegebene Position an.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Führungs- große des zweiten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. -regelung mindestens eines Bedienelementes an mindestens eine zugehörige Be- dien-Steuereinheit mindestens einer Gruppe von Feedback- Servomotoren mit einem gemeinsamen Abtrieb weitergeleitet. Auch Feedback-Servomotoren sind aufgrund der vorgeschriebenen Sicher- heitsanforderungen redundant vorhanden und bilden mit ihren zugehörigen redundanten Feedback-Servomotoren eine Gruppe von Feedback- Servomotoren. Von mindestens einer Bedien-Steuereinheit wird erfindungsgemäß in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die zugehörige Sollposition als Stellgröße für die zugehörige Gruppe von Feed- back-Servomotoren ermittelt und die Feedback-Servomotoren dieser Gruppe mit dieser Stellgröße angesteuert. Anschließend fahren die Feedback-Servomotoren dieser Gruppe die durch die Stellgröße vorgegebene Position an und stellen damit die zugehörigen Positionen mindestens eines Bedienelements ein.
In einer weiteren Ausführung wird mittels einer ersten Bedienvorrichtung mit mindestens einem Bedienelement mindestens ein weiterer Aktor- Servomotor bzw. mindestens eine weitere Gruppe von Aktor- Servomotoren angesteuert, vorteilhaft durch eine anders gerichtete Be- wegung. So kann beispielsweise mit ein und derselben Bedienvorrichtung sowohl ein Lenksystem als auch ein Beschleunigungs- und Bremssystem angesteuert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird mittels einer der Aktor-Servomotoren bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Lenksystem eines Fahrzeugs angesteuert. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung wird mittels einer der Aktor-Servomotoren bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Beschleunigungs- und Bremssys- tem angesteuert. Besonders bevorzugt wird mittels eines Aktor- Servomotors bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Lenksystem eines Fahrzeugs angesteuert und mittels eines anderen Aktor- Servomotors bzw. einer anderen Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Beschleunigungs- und Bremssystem. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Aktor-Servomotors oder eines Feedback-Servomotors aus der folgenden Gruppe: elektronisch angesteuerter Servomotor, hydraulischer Aktor oder pneumatischer Aktor. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden mit einem Bedienelement einer Bedienvorrichtung mehrere Aktor- Servomotoren bzw. mehrere Gruppen von Aktor-Servomotoren und damit mehrere Steuersysteme angesteuert. Vorzugsweise wird mit einem Bedienelement das Lenksystem und das Beschleunigungs- und Brems- system angesteuert. Alternativ werden die Aktor-Servomotoren bzw. die Gruppen von Aktor-Servomotoren der einzelnen Steuersysteme mittels unterschiedlicher Bedienelemente angesteuert. Die Bedienelemente der einzelnen Steuersysteme, beispielsweise ein Minilenkrad für das Lenksystem und ein Joystick für das Beschleunigungs- und Bremssystem, sind jedoch bevorzugt in einer gemeinsamen Bedienvorrichtung angeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Bediensystems muss nicht zwingend zur vollständigen Ansteuerung eines Steuersystems eines Fahrzeugs verwendet werden. Denkbar ist auch lediglich die Verwendung beispielsweise als ein Unterstützungssystem, das beispielsweise nur zur Reduzierung der Lenkkräfte eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Korrelation zwischen der Stellgröße und der Führungsgröße des ersten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. Regelung eines Aktor-Servomotors bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren parametrierbar. Vorzugsweise wird dadurch eine Systemsteifigkeit oder ein Übersetzungsverhältnis zur Anpassung eingestellt, insbesondere des Ansprechverhaltens an die Fähigkeiten eines Benutzers, vorzugsweise zur Anpassung an die Fähigkeiten eines körperbehinderten Benutzers. Denkbar ist auch, dass eine Bedienvorrichtung zwischen Bedienelement und Feedback- Servomotor ein Getriebe zur Anpassung der Übersetzungsverhältnisse aufweist. Bevorzugt erfolgt die Positionssteuerung bzw. Regelung von mindestens einem Aktor-Servomotor bzw. mindestens einer Gruppe von Aktor-Servomotoren nur innerhalb bestimmter Betriebsparameter in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Fahrzeugs oder der Maschine. Die einregelbaren Positionen sind somit für den jeweiligen Betriebszustand begrenzt. Vorzugsweise sind diese Grenzen parametrierbar. Ins- besondere ist mindestens eine Steuereinheit so ausgebildet, dass die Parameter, beispielsweise zur Einstellung von Systemsteifigkeiten, Ü- bersetzungsverhältnissen etc., benutzerindividuell mittels handelsüblicher Applikationssoftware bzw. durch„Flashen" angepasst werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden alle Komponenten redundant und simultan betrieben. Vorzugsweise werden jeder Aktor-Serovmotor und seine Spannungsversorgung, die zugehörige Leistungselektronik und die Kanäle zur Servo-Steuereinheit, die Servo-Steuereinheiten, die Bedien-Steuereinheiten und die Feedback-Servomotoren redundant und simultan betrieben. Bei einem Ausfall einer Komponente wird die Funktion dieser Komponente durch die entsprechende zugehörige redundante Komponente vollständig übernommen. Vorzugsweise erfolgt die Überwachung eines Ausfalls oder die Er- kennung eines Fehlers in der Ansteuerung eines Steuersystems mittels einer zusätzlich zu den zugehörigen redundant vorhandenen Steuereinheiten einer Überwachungs-Steuereinheit. Insbesondere wird das Bediensystem mit einer redundanten Spannungsversorgung mit einer ersten Hauptspannungsquelle und mit mindestens einer zweiten Ersatz- spannungsquelle betrieben. Bevorzugt ist die Ersatzspannungsquelle steuerbar ausgebildet und weist Schnittstellen für Kommunikation und Diagnose auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden beispielsweise die Steuersysteme eines Fahrzeugs wie das Lenksystem und das Beschleunigungs- und Bremssystem jeweils getrennt mit Spannung versorgt und die Spannung an beiden Spannungsquellen wird mittels der Überwachungssteuereinheit überwacht. In einer bevorzugten Ausführung wird in mindestens einer Gruppe von Servomotoren der Strom der einzelnen Servomotoren separat erfasst und als Regelgröße für eine gleichmäßig verteilte Belastung der Servomotoren dieser Gruppe verwendet. Zur Strommessung werden bevorzugt Halleffektsensoren verwendet. Zur Positionserfassung werden vor- zugsweise Potentiometer, optische Sensoren, oder Halleffektwinkelse n- soren eingesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Ausfall einer Sensorik, vorzugsweise bei einem Ausfall einer Positionserfassung, die aktuelle Position zur eingeschränkten Aufrechterhaltung der Verfügbarkeit des Bediensystems mittels mathematischer Modelle ermittelt. Vorzugsweise kann somit die Verfügbarkeit dauerhaft eingeschränkt aufrecht erhalten werden, zumindest jedoch vorübergehend. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Bediensystem mit mehr als einer Bedienvorrichtung betrieben, wobei erfindungsgemäß jeweils nur eine Vorgabe einer einzigen aktivierten Bedienvorrichtung und ihrer Bedienelemente umgesetzt wird. Dabei wird die Vorgabe der aktivierten Bedienvorrichtung umgesetzt. Die erfasste Position des zu dieser aktivierten Bedienvorrichtung zugehörigen Aktor- Servomotors bzw. der Aktor-Servomotoren der zugehörigen Gruppe wird als Führungsgröße des zweiten Regelkreises an die zugehörigen Be- dien-Steuereinheiten aller Bedienvorrichtungen weitergeleitet. Von diesen wird dann in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die Soll- position als Stellgröße für die zugehörigen Feedback-Servomotoren bzw. für die zugehörige Gruppe der Feedback-Servomotoren ermittelt. Die zugehörigen Feedback-Servomotoren werden mit dieser Stellgröße angesteuert und fahren die vorgegebene Position an und stellen damit die Position der zugehörigen Bedienelemente aller Bedienvorrichtungen ein. Dies bedeutet, dass durch eine an einem Bedienelement der aktivierten Bedienvorrichtung aufgebrachte Kraft und ihre Richtung mit einer entsprechenden Korrelation eine Positionsvorgabe am zugehörigen Ak- tor-Servomotor erfolgt und umgesetzt wird. Diese Position wird dann als Führungsgröße über den zweiten Regelkreis an die zugehörigen Be- dien-Steuereinheiten aller Bedienvorrichtungen weitergeleitet bzw. rückgekoppelt. Von den zugehörigen Bedien-Steuereinheiten wird in Abhängigkeit der entsprechendenen Korrelationen die Soll-Position als Stell- große für die zugehörigen Feedback-Servomotoren aller Bedienvorrichtungen ermittelt. Die Feedback-Servomotoren werden dann mit dieser Stellgröße angesteuert und fahren die vorgegebene Position an. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die zugehörigen Bedienelemente aller Bedienvorrichtungen synchron mitgeführt werden. Bevorzugt wird bei einem Betrieb des Bediensystems mit mehr als einer Bedienvorrichtung im Falle einer Doppelbedienung angezeigt, welche Bedienvorrichtung aktiviert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine durch ein Stör- ereignis auftretende Beschleunigung, beispielsweise eine durch ein Ü- berfahren eines Schlaglochs erzeugte Beschleunigung, mittels eines zusätzlichen Aktuators der Bedienvorrichtung, der das Bedienelement entsprechend bewegen kann, ausgeregelt. Dazu wird die auftretende Beschleunigung mittels eines zusätzlichen Beschleunigungssensors, vor- zugsweise mittels Beschleunigungssensoren in jeder Achse, erfasst und so ausgeregelt, dass durch das Störereignis keine Krafteinwirkung auf das Bedienelement erzeugt wird. Bevorzugt wird dazu das Bedienelement in allen drei Achsen im Raum bewegt. In einer weiteren Ausführung ist im Bediensystem ein Modus zur Kraftmessung des Benutzers einstellbar. In diesem Modus kann die Kraft des Benutzers ermittelt und angezeigt werden. Des Weiteren kann der ermittelte Wert zur automatischen Parametrierung der Korrelation zwischen der Stellgröße und der Führungsgröße des ersten Regelkreises zur Po- sitonssteuerung bzw. -regelung eines Aktor-Servomotors bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren verwendet werden. Auf diese Weise kann das Bediensystem beispielsweise für körperbehinderte Menschen mit Muskelschwäche individuell angepasst und so parametriert werden, dass eine leichte Krafteinwirkung auf das Bedienelement bereits zu einer Positionsänderung führt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rückstell-Algorithmus vorgesehen, der bei Bedarf die Aktor- Servomotoren in eine definierte, parametrierbare Position zurückstellt, vorzugsweise in die Nullposition, bei einem Lenksystem beispielsweise die Geradeausstellung. Ein Bediensystem zur Ansteuerung mindestens eines Steuersystems zum Führen eines Fahrzeugs oder einer Maschine mittels mindestens einer Bedienvorrichtung, vorzugsweise zur Ansteuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und/oder Lenksystems, weist mindestens einen Aktor-Servomotor und eine Bedienvorrichtung auf. Jeder Aktor- Servomotor weist mindestens einen Positionsgeber auf und wird von einer zugehörigen Servo-Steuereinheit angesteuert. Jede Bedienvorrichtung weist mindestens ein Bedienelement auf und ist zur Erfassung mindestens einer jeweils auf ein Bedienelement aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung oder mindestens einer mit der Kraft und ihrer Richtung korrelierenden Größe ausgebildet. Es ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung eines solchen Bediensystems mit einer Führungsgröße als Positionsvorgabe in einem ersten Regelkreis ausgebildet.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Bediensystem eine Be- dienvorrichtung auf mit zusätzlich mindestens einer Bedien- Steuereinheit, mindestens einem Positionsgeber zur Erfassung der Position mit mindestens einem Bedienelement und mindestens einem Feedback-Servomotor zur Ansteuerung, vorzugsweise zur Positionierung, mindestens eines Bedienelementes. Es ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung eines solchen Bediensystems mit einer Füh- rungsgröfie als Positionsvorgabe in einem zweiten Regelkreis ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Bediensystem alle Komponenten redundant auf. Vorzugsweise ist jeder Aktor- Servomotor und seine Spannungsversorgung sowie die Leistungselektronik und Kanäle zu den Steuereinheiten redundant ausgebildet. Insbe- sondere sind die Servo-Steuereinheiten, die Bedien-Steuereinheiten und die Feedback-Servomotoren redundant. Die Komponenten sind jeweils so angeordnet bzw. aneinander angeschlossen, dass bei einem Ausfall einer Komponente ihre Funktionen auf die entsprechende zugehörige redundante Komponante übertragbar ist, vorzugsweise vollständig.
In einer besonders bevorzugten Ausführung sind sämtliche Steuereinheiten in einer zentralen Steuereinheit angeordnet. Vorzugsweise weist mindestens eine Steuereinheit mindestens einen redundanten Ausgang auf, insbesondere die zentrale Steuereinheit. Bevorzugt ist dieser re- dundante Ausgang zur direkten Ansteuerung mindestens eines weiteren Systems ausgebildet. Besonders bevorzugt weist mindestens eine Steuereinheit mindestens eine FlexRay- und eine CAN-Schnittstelle auf. Vorteilhaft ist eine drahtlose Signalübertragung, beispielsweise mittels Funk. In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine Steuer- einheit, vorzugsweise die zentrale Steuereinheit, zur Ansteuerung weiterer Steuersysteme ausgebildet, insbesondere aus der folgenden Gruppe:
1. elektronisches Gaspedalsystem,
2. Schaltsystem zur Gangwahl,
3. Motorstartsystem,
4. Handbremssystem. In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Bediensystem mindestens einen Beschleunigungssensor auf, vorzugsweise für jede Achse im Raum mindestens einen, und mindestens einen zusätzlichen Aktua- tor. Mittels des Aktuators ist mindestens ein Bedienelement in mindes- tens einer der drei Achsen im Raum zum Ausgleich einer durch ein Störereignis auftretenden Beschleunigungen bewegbar.
Diese und weitere Merkmale gehen ausser aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelnde Abschnitte und Zwischen- Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungen weisen teilweise Merkmale auf, die nicht in allen gezeigten Ausführungen dargestellt sind bzw. die nicht alle gezeigten Ausgestaltungen aufweisen. In den Zeichnungen zeigen
Fig.1 ein Bediensystem mit einer Bedienvorrichtung mit zwei Bedienelementen zur Ansteuerung von zwei Steuersystemen und
Fig.2a und 2b einen Teil eines Bediensystems mit zwei Bedienvor- richtungen zur Ansteuerung eines Steuersystems. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist schematisch ein Bediensystem 50 mit einer Bedienvorrichtung 1 1 zur Ansteuerung von zwei Steuersystemen 23 und 123 darge- stellt. Die Bedienvorrichtung 1 1 weist zwei Bedienelemente 12 und 1 12 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bedienelement 12 als Joystick und das Bedienelement 1 12 als Minilenkrad ausgebildet. Das Bedienelement 12 weist eine Erfassungseinheit zur Aufnahme der aufgebrachten Kraft F und ihrer Richtung auf und das Be- dienelement 1 12 eine Erfassungseinheit zur Aufnahme eines aufgebrachten Momentes M und seiner Richtung. Das Bediensystem 50 weist ferner eine erste Gruppe 18 von Aktor-Servomotoren AS1 und AS1 ' zur Ansteuerung eines Steuersystems 23 auf, beispielsweise eines Beschleunigungs- und Bremssystems. Des Weiteren weist das Bedien- System 50 eine zweite Gruppe 1 18 von Aktor-Servomotoren AS2 und AS2' zur Ansteuerung eines Steuersystems 123 auf, beispielsweise eines Lenksystems. Des Weiteren weist das gezeigte Ausführungsbeispiel zwei Servo-Steuereinheiten 17 und 1 17 zur Ansteuerung der zugehörigen Gruppe von Aktor-Servomotoren 18 bzw. 1 18 auf. Von jedem Aktor- Servomotor A1 , Α1 ', A2 und A2' wird mittels eines jeweils zugehörigen Positionsgebers 20 bzw. 22 bzw. 120 bzw. 122 seine Position a' bzw. " bzw. δ' bzw. δ" erfasst. Die Ansteuerung der Gruppe 18 mit den Aktor- Servomotoren AS1 und AS1 ' erfolgt mittels des Bedienelementes 12 und die Ansteuerung der Gruppe 1 18 mit den Aktor-Servomotoren AS2 und AS2' erfolgt mittels des Bedienelements 1 12.
Zur Steuerung eines solchen Bediensystems 50 wird erfindungsgemäß die auf das Bedienelement 12 aufgebrachte Kraft F und ihre Richtung bzw. eine zur aufgebrachten Kraft F und ihrer Richtung korrelierende Größe bzw. ein auf das Bedienelement 1 12 aufgebrachtes Moment M und seine Richtung bzw. eine korrelierende Größe erfasst und vorzugsweise verstärkt in einem ersten Regelkreis 24 als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung an die zugehörigen Servo- Steuereinheiten 17 bzw. 1 17 weitergeleitet. Von den Servo- Steuereinheiten 17 bzw. 1 17 wird eine Soll-Position bzw. δ als Stellgröße für die Aktor-Servomotoren AS1 und AS1 ' bzw. AS2 und AS2' ermittelt und die Gruppe 18 bzw. 1 18 mit der entsprechenden Stellgröße bzw. δ als Positionsvorgabe angesteuert. Die Aktor-Servomotoren AS1 und AS1 ' bzw. AS2 und AS2' fahren dann die vorgegebene Position bzw. δ entsprechend an und bewirken so eine Ansteuerung des Steuersystems 23 bzw. 123. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines zusätzlichen Positionsreglers für jeden Aktor-Servomotor AS1 , AS1 ', AS2 und AS2' anstelle der wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten, einfachen Positionsgeber 20, 22, 120 und 122. Die Bedienelemente 12 bzw. 1 12 einer Bedienvorrichtung 1 1 sollten entsprechend ihrer Eignung ausgewählt werden. Mittels einer hier gezeigten Bedienvorrichtung 1 1 ist es besonders vorteilhaft mit dem Bedienele- ment 1 12 beispielsweise das Lenksystem eines Fahrzeugs anzusteuern, hier schematisch nur als Steuersystem 123 gezeigt, und mit dem Bedienelement 12 beispielsweise das Beschleunigungs- und Bremssystem anzusteuern. Die in Fig. 1 dargestellte Bedienvorrichtung 1 1 weist ferner zur Ansteuerung der Bedienelemente 12 und 1 12 mit einer erfindungsgemäß erzeugten Kraftrückkopplung zwei Ansteuersysteme 13 und 1 13 auf. Jedes Ansteuersystem 13 bzw. 113 weist dabei eine Bedien-Steuereinheit 15 bzw. 1 15 einen Feedback-Servomotor FS1 bzw. FS2 sowie einen Positionsregler 16 bzw. 1 16 auf. In Fig. 1 ist das Funktionsprinzip dieser erfindungsgemäß erzeugten Kraftrückkopplung dargestellt. Die erfassten Positionen a' und " bzw. δ' und δ" einer Gruppe von Aktor- Servomotoren 18 bzw. 1 18 werden als Führungsgröße a1 bzw. 01 an die zugehörige Bedien-Steuereinheit 15 bzw. 1 15 in einem zweiten Re- gelkreis 25 weitergeleitet. In Korrelation zur empfangenen Führungsgröße a1 bzw. δ1 wird von der jeweiligen Bedien-Steuereinheit 15 oder 1 15 die zugehörige Soll-Position a2 bzw. δ2 des zugehörigen Feedback- Servomotors FS1 bzw. FS2 ermittelt und der zugehörige Feedback- Servomotor FS1 bzw. FS2 entsprechend angesteuert, um die Soll- Positionen einzunehmen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Verbesserung der Positionsgenauigkeit für jeden Feedback- Servomotor FS1 bzw. FS2 jeweils ein Positionsregler 16 bzw. 1 16 vor- handen. Mittels des Positionsreglers 16 bzw. 1 16 wird die Abweichung der Position Δ 2 bzw. Δδ2 des Bedienelementes 12 bzw. 1 12 von der Soll-Position 2' bzw. 52' ermittelt und der zugehörige Feedback- Servomotor FS1 bzw. FS2 so angesteuert, dass diese minimiert wird. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist jeweils nur einen Feedback-Servomotor FS1 bzw. FS2 für das jeweils zugehörige Bedienelement 12 bzw. 1 12 auf. Vorteilhaft ist auch hier die Verwendung einer Gruppe von redundanten Feedback-Servomotoren zur Ansteue- rung jeweils eines Bedienelementes, um die Verfügbarkeit des Bedien- Systems zu erhöhen. Ein vereinfachtes Bediensystem ohne erfindungsgemäße Rückkopplung ohne die Gefahr eines„Orientierungsverlustes" kann beispielsweise realisiert werden, in dem auf einen zweiten Regelkreis verzichtet wird. Fig. 2a und Fig. 2b zeigen jeweils einen Teil eines Bediensystems 150 mit zwei Bedienvorrichtungen 21 1 und 31 1. In diesem gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede Bedienvorrichtung 21 1 bzw. 31 1 jeweils nur ein Bedienelement 212 bzw. 312 auf, die hier als Minilenkräder für ein Lenksystem ausgebildet sind.
Zur Steuerung eines solchen Bediensystems 150 mit mehr als einer Bedienvorrichtung, beispielsweise für die Verwendung im Fahrschulbetrieb, ist es zwingend notwendig, die einzelnen Bedienelemente bzw. die einzelnen Bedienvorrichtungen zu priorisieren bzw. nur eine Bedienvorrich- tung zur gleichen Zeit zu aktivieren. Alle deaktivierten Bedienvorrichtungen dürfen auch bei einer Krafteinwirkung auf ein Bedienelement nicht zu einer Positonsänderung an der zugehörigen Gruppe von Aktor- Servomotoren oder einem Aktor-Servomotor führen. Fig. 2a zeigt beispielsweise den Zustand eines Teils eines Bediensystems 150, mit der aktivierten Bedienvorrichtung 21 1 mit dem Bedienelement 212 und einer deaktivierten Bedienvorrichtung 31 1 mit dem Be- dienelement 312. Das auf das Bedienelement 212 aufgebrachte Moment M und seine Richtung bzw. eine korrelierende Größe wird an die zugehörige Servosteuereinheit 217 der zugehörigen Aktor-Servogruppe 218 weitergeleitet. Das auf das Bedienelement 312 aufgebrachte Moment M' und seine Richtung bzw. eine korrelierende Größe werden zwar eben- falls an die zugehörige Servo-Steuereinheit 217 der zugehörigen Gruppe 218 von Aktor-Servomotoren weitergeleitet, aber die Informationen der deaktivierten Bedienvorrichtung 31 1 werden von der Servo- Steuereinheit 217 nicht zur Ermittlung der Soll-Position δ als Stellgröße für die Gruppe 218 der Aktor-Servomotoren herangezogen. Die Servo- Steuereinheit 217 übernimmt nur die Informationen über das auf das Bedienelement 212 der aktivierten Bedienvorrichtung 21 1 ausgeübte Moment M und seine Richtung und ermittelt daraus die zugehörige Soll- Position 5 als Stellgröße für die Aktor-Servomotoren der Gruppe 218. Die Aktor-Servomotoren der Gruppe 218 fahren nun die vorgegebene Soll-Position 5 an und geben über ihre Positionserfassungseinheit die ermittelte Ist-position 51 an die Ansteuersysteme 213 und 313 der Bedienelemente 212 und 312 weiter. Diese ermitteln dann die erforderliche Soll-Position 52' als Stellgröße für den jeweiligen Feedback-Servomotor der Bedienelemente 212 bzw. 312 und führen somit die Position beider Bedienelemente 212 und 312 synchron nach. Da auch das deaktivierte Bedienelement 312 in seiner Position nachgeführt wird, kann es auch nicht zu einem Positionsverlust zwischen dem deaktivierten Bedienelement 312 und der zugehörigen Gruppe 218 von Aktor-Servormotoren und damit des angesteuerten Steuersystems kommen.
Fig. 2b zeigt analog zu Fig. 2a den Zustand, in dem die Bedienvorrichtung 31 1 aktiviert und die Bedienvorrichtung 21 1 deaktiviert ist. In diesem Fall wird die vom Bedienelement 212 übermittelte Information zur Momenteneinwirkung M nicht zur Ermittlung der Soll-Position als Stellgröße für die Gruppe 218 von Aktor-Servomotoren herangezogen, sondern die Information über die Momenteneinwirkung M' des Bedienelementes 312. Die Servosteuereinheit 217 leitet somit als Stellgröße die Soll-Position 5' an die Gruppe 218 von Aktor-Servomotoren weiter.
Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils ein separates Bedienelement für ein Steuersystem, beispielsweise ein Lenksystem oder ein Beschleunigungs- und Bremssystem. In einer alternativen Aus- gestaltung der Erfindung können mittels eines Bedienelementes auch mehrere Steuersysteme angesteuert werden. Es ist vorteilhaft, sämtliche Steuereinheiten zu einer zentralen Steuereinheit zusammenzufassen. In einer vereinfachten Ausführung erfolgt die Erfassung der aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung bzw. einer korrelierenden Größe nicht mittels separater Kraft- oder Momentsensoren, sondern über den Strombedarf der zugehörigen Feedback-Servomotoren der Bedienelemente. Werden wie bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen mehrere Servomotoren redundant betrieben, ist es vorteilhaft, den Strom der einzelnen Servomotoren separat zu erfassen und als Regelgröße für eine gleichmäs- sig verteilte Belastung der Servomotoren dieser Gruppe zu verwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Bediensystems zur Ansteuerung mindestens eines Steuersystems zum Führen eines Fahrzeugs o- der einer Maschine mittels einer Bedienvorrichtung, vorzugsweise zur Ansteuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und/oder Lenksystems, mit
- mindestens einem Aktor-Servomotor, wobei jeder Aktor- Servomotor mindestens einen Positionsgeber aufweist und von einer zugehörigen Servo-Steuereinheit angesteuert wird,
- mindestens einer Bedienvorrichtung, wobei jede Bedienvorrichtung mindestens ein Bedienelement aufweist und zur Erfassung mindestens einer jeweils auf ein Bedienelement aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung oder mindestens einer mit der Kraft und ihrer Richtung korrelierenden Größe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- mindestens eine auf mindestens ein Bedienelement aufgebrachte Kraft und ihre Richtung bzw. mindestens eine korrelierende Größe erfasst wird,
- diese vorzugsweise verstärkt wird,
- diese in einem ersten Regelkreis als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung an mindestens eine zugehörige Servo-Steuereinheit mindestens eines Aktor- Servomotors weitergeleitet wird,
- von mindestens einer Servo-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die zugehörige Soll-Position als Stellgröße für den zugehörigen Aktor-Servomotor ermittelt wird,
- der zugehörige Aktor-Servomotor mit dieser Stellgröße angesteuert wird und - der zugehöriger Aktor-Servomotor die durch die Stellgröße vorgegebene Position anfährt.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Bedienvorrichtung
- mindestens eine Bedien-Steuereinheit,
- mindestens einen Positionsgeber zur Erfassung der Position mindestens eines Bedienelementes und
- mindestens einen Feedback-Servomotor zur Ansteuerung, vorzugsweise zur Positionierung, mindestens eines Bedienelementes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erfasste Position mindestens eines Aktor- Servomotors von seiner zugehörigen Servo-Steuereinheit, vorzugsweise verstärkt, in einem zweiten Regelkreis als Führungsgröße zur Positionssteuerung bzw. -regelung mindestens eines zugehörigen Bedienelementes mindestens einer Bedienvorrichtung weitergeleitet wird,
- von mindestens einer Bedien-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die Soll-Position als Stellgröße für mindestens einen zugehörigen Feedback- Servomotor ermittelt wird,
- mindestens ein zugehöriger Feedback-Servomotor mit dieser Stellgröße angesteuert wird und
- mindestens ein zugehöriger Feedback-Servomotor die
durch die Stellgröße vorgegebene Position anfährt und damit die zugehörige Position mindestens eines Bedienelementes einstellt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu mindestens einer auf ein Bedienelement aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung die korrelierende Größe der erforderliche Strombe- darf des bzw. der zum jeweiligen Bedienelement zugehörigen Feedback-Servomotoren ist, der unter Einwirkung der auf das Bedienelement aufgebrachten Kraft zum Einstellen der Positionsvorgabe benötigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfasste Kraft und ihre Richtung bzw. mindestens eine korrelierende Größe, die auf mindestens ein Bedienelement aufgebracht wird,
- von der Bedien-Steuereinheit ausgewertet und
- die Führungsgröße bereits als Positionswert umgewandelt zur Positionssteuerung bzw. -regelung ausgegeben und an die Servo-Steuereinheit weitergeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Führungsgröße des ersten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. -regelung an mindestens eine zugehörige Servo-Steuereinheit mindestens einer Gruppe von Aktor- Servomotoren mit einem gemeinsamen Abtrieb weitergeleitet wird,
- von mindestens einer Servo-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die zugehörigen Soll- Positionen als Stellgröße für die zugehörige Gruppe von Aktor-Servomotoren ermittelt wird und
- die zugehörige Gruppe von Aktor-Servomotoren mit dieser Stellgröße angesteuert wird und die durch die Stellgröße vorgegebene Position anfährt.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Führungsgröße des zweiten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. -regelung mindestens eines Bedienelementes an mindestens eine zugehörige Bedien-Steuereinheit mindestens einer Gruppe von Feedback-Servomotoren mit einem gemeinsamen Abtrieb weitergeleitet wird,
- von mindestens einer Bedien-Steuereinheit in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die zugehörigen Soll- Positionen als Stellgröße für die zugehörige Gruppe von Feedback-Servomotoren ermittelt wird,
- die zugehörige Gruppe von Feedback-Servomotoren mit dieser Stellgröße angesteuert wird und die durch die Stellgröße vorgegebene Position anfährt und damit die zugehörige Position mindestens eines Bedienelementes einstellt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer ersten Bedienvorrichtung mit mindestens einem Bedienelement mindestens ein weiterer Aktor- Servomotor bzw. mindestens eine weitere Gruppe von Aktor- Servomotoren angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer der Aktor-Servomotoren bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Lenksystem angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer der Aktor-Servomotoren bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren ein Beschleunigungs- und Bremssystem angesteuert wird.
10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Bedienelement einer Bedienvorrichtung mehrere Aktor-Servomotoren bzw. mehrere Gruppen von Ak- tor-Servomotoren und damit mehrere Steuersysteme angesteuert werden.
1 1. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrelation zwischen der Stellgröße und der Führungsgröße des ersten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. -regelung eines Aktor-Servomotors bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren parametrierbar ist, vorzugsweise zum Einstellen einer Systemsteifigkeit oder eines Übersetzungsverhältnisses zur Anpassung insbesondere des Ansprechverhaltens an Fähigkeiten eines Benutzers, vorzugsweise zur Anpassung an die Fähigkeiten eines körperbehinderten Benutzers.
12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten redundant und simultan betrieben werden, vorzugsweise jeder Aktor-Servomotor mit Spannungsversorgung, Leistungselektronik und Kanal zur Servo- Steuereinheit, jede Servo-Steuereinheit, jede Bedien-Steuereinheit, jeder Feedback-Servomotor, wobei bei einem Ausfall einer Komponente die entsprechende zugehörige redundante Komponente diese Funktionen vollständig übernimmt.
13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Gruppe von Servomotoren der Strom der einzelnen Servomotoren separat erfasst wird und als Regelgröße für eine gleichmäßig verteilte Belastung der Servomotoren dieser Gruppe verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der Sensorik, vorzugsweise der Positionserfassung, die aktuelle Position mittels mathematischer Modelle ermittelt wird zur eingeschränkten Aufrechterhaltung der Verfügbarkeit des Bediensystems, zumindest vorübergehend, vorzugsweise dauerhaft.
15. Verfahren nach Anspruch 2 zur Steuerung eines Bediensystems mit mehr als einer Bedienvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass
- jeweils nur eine Vorgabe einer einzigen aktivierten Bedienvorrichtung umgesetzt wird, wobei die Vorgabe der aktivierten Bedienvorrichtung umgesetzt wird,
- die erfasste Position des zu dieser Bedienvorrichtung zugehörigen Aktor-Servomotors bzw. der Aktor-Servomotoren der zugehörigen Gruppe als Führungsgröße des zweiten Regelkreises an die zugehörigen Bedien-Steuereinheiten aller Bedienvorrichtungen weitergeleitet wird,
- von den zugehörigen Bedien-Steuereinheiten in Korrelation zur empfangenen Führungsgröße die Soll-Position als Stellgröße für die zugehörigen Feedback-Servomotoren ermittelt wird,
- die zugehörigen Feedback-Servomotoren mit dieser Stellgröße angesteuert werden und
- die zugehörigen Feedback-Servomotoren die durch die Stellgröße vorgegebene Position anfahren und damit die Position der zugehörigen Bedienelemente der Bedienvorrichtungen einstellen.
16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine durch ein Störereignis an einem Bedienelement auftretende Beschleunigung, beispielsweise eine durch das Überfahren eines Schlaglochs erzeugte Beschleunigung, mittels eines zusätzlichen Aktuators der Bedienvorrichtung, der das Bedienelement entsprechend bewegen kann, ausgeregelt wird, und - die auftretende Beschleunigung mittels eines zusätzlichen Beschleunigungssensors, vorzugsweise mittels eines Beschleunigungssensoren in jeder Achse, erfasst wird und so ausgeregelt wird, dass durch das Störereignis keine Krafteinwirkung an dem Bedienelement erzeugt wird.
17. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Modus zur Kraftmessung des Benutzers einstellbar ist,
- die Kraft des Benutzers in diesem Modus ermittelt und angezeigt wird, und
- der ermittelte Wert zur automatischen Parametrierung der Korrelation zwischen der Stellgröße und der Führungsgröße des ersten Regelkreises zur Positionssteuerung bzw. - regelung eines Aktor- Servomotors bzw. einer Gruppe von Aktor-Servomotoren verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstell-Algorithmus vorgesehen ist, der bei Bedarf die Aktor-Servomotoren in eine definierte, parametrier- bare Position zurückstellt, vorzugsweise in die Nullposition.
19. Bediensystem zur Ansteuerung mindestens eines Steuersystems zum Führen eines Fahrzeugs oder einer Maschine mittels mindestens einer Bedienvorrichtung, vorzugsweise zur Ansteuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und/oder Lenksystems, mit
- mindestens einem Aktor-Servomotor, wobei jeder Aktor- Servomotor mindestens einen Positionsgeber aufweist und von einer zugehörigen Servo-Steuereinheit angesteuert wird,
- mindestens einer Bedienvorrichtung, wobei jede Bedienvorrichtung mindestens ein Bedienelement aufweist und zur Erfas- sung mindestens einer jeweils auf ein Bedienelement aufgebrachten Kraft und ihrer Richtung oder mindestens einer mit der Kraft und ihrer Richtung korrelierenden Größe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bediensystem zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 ausgebildet ist.
20. Bediensystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 2 ausgebildet ist, wobei eine Bedienvorrichtung
- mindestens eine Bedien-Steuereinheit,
- mindestens einen Positionsgeber zur Erfassung der Position mindestens eines Bedienelementes und
- mindestens einen Feedback-Servomotor zur Ansteuerung, vorzugsweise zur Positionierung, mindestens eines Bedienelementes aufweist.
21. Bediensystem nach einem der Ansprüche 9 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass es alle Komponenten redundant aufweist, vorzugsweise jeden Aktor-Servomotor mit Spannungsversorgung, Leistungselektronik und Kanal zur Servo-Steuereinheit, jede Servo- Steuereinheit, jede Bedien-Steuereinheit, jeden Feedback- Servomotor, und die Komponenten so angeordnet bzw. aneinander angeschlossen sind, dass bei einem Ausfall einer Komponente ihre Funktion auf die entsprechende zugehörige redundante Komponente übertragbar ist.
22. Bediensystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Steuereinheiten in einer zentralen Steuereinheit angeordnet sind.
23. Bediensystem nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuereinheit, vorzugsweise die zentrale Steuereinheit, zur Ansteuerung weiterer Steuersysteme ausgebildet ist, insbesondere aus der folgenden Gruppe:
1. elektronisches Gaspedalsystem,
2. Schaltsystem zur Gangwahl,
3. Motorstartsystem und
4. Handbremssystem.
24. Bediensystem nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Bediensystem mindestens einen Beschleunigungssensor, vorzugsweise in jeder Achse mindestens einen, und
- mindestens einen zusätzlichen Aktuator zum Bewegen mindestens eines Bedienelementes in mindestens einer der drei Achsen zum Ausgleich einer auftretenden Beschleunigung durch ein Störereignis aufweist.
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