CN101278241B - 具有分区特征曲线组的传递单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个输入端(E)和至少一个输出端(A)的传递单元，其中该传递单元在提供给该输入端的输入量(R)和可在该输出端采集的输出量(t)之间提供一函数关系(t＝F(R))，其中，所述函数关系存储在一特征曲线组(7)中，其特征在于：所述特征曲线组(7)由至少一个具有一下限(N(bi))和一上限(N(bi+1))的区(bi)组成，其中给所述下限(N(bi))分配一函数值(t(i)＝F(N(bi)))和给所述上限(N(bi+1))分配一函数值(t(i+1)＝F(N(bi+1)))，而所述输出量(t)在所述下限和上限之间插补。

Description

具有分区特征曲线组的传递单元
背景技术
本发明涉及一种具有至少一个输入端和至少一个输出端的传递单元，其中，所述传递单元提供在输入端的输入量和从输出端采集的输出量之间的一函数关系，其中所述函数关系存储在特征曲线组中。
在借助特征曲线组(F)对脉宽调制(PWM)信号进行调节时，受控制量(t)的调节与调节变量(R)有关，其中存在函数关系t＝F(R)。在硬件的执行中，通常对于固定数量的取样N，提供值F(RN)，而对于所有中间值，将F(R)赋值为邻近的取样的值或通过逼近算法形成中间值，从而无需使用软件运算逻辑来计算t。
如果调节变量R不描绘所有的与求出需要的占空比相关的影响，例如通过温度历程、由受控制量控制的电路的不同的执行或更多类似因素产生的影响，那么特征曲线组就必须可以参数化。这通过将所有值F(RN)作为可编程的参数在存储器(RAM)中执行来实现或通过将多个特征曲线组Fx(RN)的复数x作为常数预存储在硬件的永久存储器(ROM)中并且通过可编程的参数选择所需的特征曲线组来实现。
发明内容
现已公知的用于执行特征曲线组的电路需要很高的硬件消耗。因而本发明的目的是优化可参数化的特征曲线组在硬件中的执行，从而在特征曲线组的绘制精度很高的情况下需要的可编程的参数和常数的个数很少，进而减少了硬件消耗和成本。
这一问题通过具有至少一个输入端和至少一个输出端的传递单元来解决，其中所述传递单元提供在输入端的输入量和从输出端采集的输出量之间的一函数关系，其中所述函数关系存储在特征曲线组中，其中所述特征曲线组由至少一个具有下限和上限的区构成，其中给下限分配一个函数值并且给上限分配一个函数值，而输出量在所述下限和上限之间插补。优选的是在输出端可采集的输出量为脉宽调制信号。所述特征曲线组优选由多个区构成，所述区覆盖输入量的所有值域。在此，调节变量R的值域分布在待选择的数量的区中，它们的限值是固定或可编程的。在一个区内，占空比通过可编程参数的直线插补法来形成。插补的占空比的计算逐步直接由用于检测模拟的调节变量的量化的重调量(Nachregelgroesse)来进行。其优点是，必需的可编程的、同时必须在硬件例如寄存器单元或存储器单元中提供的参数的数目不再取决于所选择的取样的数目，而是仅取决于所选择的区的数目。在重要的区中，逼近算法的精度可通过更大数目的区来提高，用于各个特征曲线组的更高精度的区可以位于主导参量的不同的区中。此外，在占空比的逐步插补时仅需一个加法器来代替硬件乘法器。因此可实现硬件中更小的并因此成本更低的执行。
在本方法的一个扩展方案中提出，所述各区连续地相互过渡。即输出量的值从一个区到另一个区没有突变，前一区的上限与其后的区的下限相同。在此可提出，除了第一区和最后一区外，仅存储下限或上限。如果仅存储就输出量的值的下限，则取下一区的下限作为上限。只有在其后没有其它区的最后一区，也要存储上限。符合意义地，优选仅存储用于上限的输出量的值。
优选提出，传递单元包括多个可通过至少一个参数来选择的特征曲线组。这些参数可包括例如温度历程、由受控制量控制的电路的不同的执行或更多类似参数。通过这些参数来选择可以存储在RAM或ROM中的不同的特征曲线组。
函数值的插补优选是直线性的。但也可以为每个区存储多个取样并进行多项式的插补。
优选提出，传递单元包括一个具有量化器和积分器的δ-σ变换器(Delta-Sigma-Umsetzer)，其中，在该量化器中生成的量化信号直接用于控制受控制量的逐步的逼近算法。
开头所述问题也通过一种用于驱动具有至少一个输入端和至少一个输出端的传递单元的方法来解决，其中，其中传递单元提供在输入端的输入量和从输出端采集的输出量之间的一函数关系，其中所述函数关系存储在特征曲线组中，其特征在于，该特征曲线组由至少一个具有一个下限和一个上限的区组成，其中给下限分配一个函数值并且给上限分配一个函数值，而输出量在所述下限和上限之间插补。
附图说明
以下借助附图详细说明本发明的实施例。附图为：
图1是按本发明的特征曲线组的草图；
图2是根据本发明的控制装置的草图；
图3是本方法的流程图。
具体实施方式
如图2所示，调节变量R的值域根据所要求的分辨率通过***中的n个取样来描述，并且通过A/D转换作为数字值在***中供使用。
所述特征曲线组Fx(R)根据图1分成渐近区bi，其中x＝{1…特征曲线组的数量}，i＝{1…m}。对于每个区bi，存储下列可编程参数：
调节变量R(N∈n)的限值N(bi)，渐近参数bi适用于该限值N(bi)，也就是说当N(bi)＜R＜N(bi+1)时，在bi中进行逼近算法；
当R＝N(bi)时，受控制量t的起始值K(bi)；
当n＝N(bi+1)-1时，区bi的终值E(bi)。当Fx(R)一直连续时，可以取消参数E的程序执行。然后简单使Fx(bimax)＝Fx(N(bi+1))；
斜率P(bi)，用于计算范围为N(bi)＜Rn＜N(bi+1)中的受控制量F，其中：F(R)＝P(bi)*(n-N(bi))+K(bi)或F(R)＝P(bi)*(N(bi+1)-n)+E(bi)
图1为具有四个区bi的特征曲线组的示例，在此为b1、b2、b3、b4。为每个区bi分别确定一个起始值K(bi)以及一个终值E(bi)。如果单独的区连续地相互交汇，例如从区b1到区b2的过渡就是这种情况，那么在前的区的终值和在后的区的起始值分别相等，而在以下实例中区b1的终值E(b1)等于区b2的起始值K(b2)。如果过渡并不连续，例如区b2到区b3的过渡以及区b3到区b4的过渡就是这种情况，那么各个区分别存储起始值K(bi)和终值E(bi)。在起始值K(bi)和终值E(bi)之间插补出被控参数F。在上述实例中选择线性插补。基本上在这也可用其它插补，例如多项式插补或三角函数的(trigonometrische)插补或类似插补。斜率P(bi)可以由起始值和终值及其从属的主导参数来计算，但是也可以作为辅助数据组存储在特征曲线组中。在这种情况下，每个区bi具有下限N(bi)、上限N(bi+1)、起始值K(bi)、终值E(bi)以及斜率P(b1)。
图2示出了根据本发明的控制链的方框图。主导参量R在一输入端E上输入并被提供给已知的δ-σ变换器1。该δ-σ变换器1包括一个减法器(Subtrahierer)2、一个量化器3、一个积分器4以及一个数模转换器5。积分器4的输出端6上输出数字化的信号。量化器3的信号提供给加法器9，加法器9的输出端A上提供的是受控制量t。借助数字化的信号R从特征曲线组7中选出当前的渐近区bi，并且用于受控制量的计算的起始值K(bi)、终值E(bi)和斜率P(bi)有效。在渐近区bi交替时，首先给加法器9加载新的起始值K(bi)或终值E(bi)。
通过使用当前区bi的参数组直接由模数转换器的、用于检测调节变量的量化的δ信息(Delta-Information)的逐步逼近来生成控制器的输出量(脉宽调制占空比或类似量)。参数组的选择通过调节变量(n)的数字值和渐近区N(bi)的极限值的比较来完成。图3示出了本方法的流程图。以步骤101开始，确定模数转换器的量化的δ信息。在步骤102中从特征曲线组7中为该量化的δ信息选出一个渐近区bi，并在步骤103中确定终值E(bi)和斜率P(bi)。在步骤104中使用在前确定的起始值K(bi)、终值E(bi)和斜率P(bi)借助加法器9确定受控制量t。

Claims (7)

1.具有至少一个输入端(E)和至少一个输出端(A)的传递单元，其中：
该传递单元提供在该输入端的输入量(R)和可在该输出端采集的输出量(t)之间的一函数关系(t＝F(R))；
所述函数关系(t＝F(R))存储在一特征曲线组(7)中；
所述特征曲线组由多个分别具有一下限(N(bi))、一上限(N(bi+1))、一起始值(K(bi))、一终值(E(bi))以及一斜率值(P(bi))的区(bi)组成，其中，给所述下限(N(bi))分配一函数值(t(i)＝F(N(bi)))和给所述上限(N(bi+1))分配一函数值(t(i+1)＝F(N(bi+1)))；
该传递单元包括一具有一量化器(3)和一积分器(4)的δ-σ变换器(1)，其中，在该积分器(4)的输出端(6)上提供数字化的所述输入量(R)；
借助数字化的所述输入量(R)从所述特征曲线组(7)中选出一区(bi)，并且所述相应的起始值(K(bi))、终值(E(bi))和斜率(P(bi))对于受控制量的计算这样起作用，使得所述输出量(t)在所述选择出的区(bi)的所述下限和上限之间插补。
2.根据权利要求1所述的传递单元，其特征在于：所述可在该输出端采集的输出量(t)是一被脉宽调制的信号。
3.根据权利要求1所述的传递单元，其特征在于：这些区(bi)连续地相互过渡。
4.根据权利要求1所述的传递单元，其特征在于：仅仅存储所述下限(N(bi))或所述上限(N(bi+1))。
5.根据上述权利要求任一项所述的传递单元，其特征在于：该传递单元包括多个能通过至少一个参数选出的特征曲线组(7)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的传递单元，其特征在于：所述插补是直线插补。
7.用于运行具有至少一个输入端(E)和至少一个输出端(A)的传递单元的方法，其中：
该传递单元提供在该输入端的输入量(R)和可在该输出端采集的输出量(t)之间的一函数关系(t＝F(R))；
所述函数关系(t＝F(R))存储在一特征曲线组(7)中；
所述特征曲线组由多个分别具有一下限(N(bi))、一上限(N(bi+1))、一起始值(K(bi))、一终值(E(bi))以及一斜率值(P(bi))的区(bi)组成，其中，给所述下限(N(bi))分配一函数值(t(i)＝F(N(bi)))和给所述上限(N(bi+1))分配一函数值(t(i+1)＝F(N(bi+1)))；
该传递单元包括一具有一量化器(3)和一积分器(4)的δ-σ变换器(1)，其中，在该积分器(4)的输出端(6)上提供数字化的所述输入量(R)；
借助数字化的所述输入量(R)从所述特征曲线组(7)中选出一区(bi)，并且用于所述受控制量的计算的所述相应的起始值(K(bi))、终值(E(bi))和斜率(P(bi))这样起作用，使得所述输出量(t)在所述选择出的区(bi)的所述下限和上限之间插补。
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