CN1330063C - 车辆开/合体的控制部件 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆开/合体的控制部件,带有一个占空率计算装置,当施加到用来打开/关闭该车辆开/合体的电机上的动力要受到占空控制时,该装置根据第一和第二乘积值的相加结果计算占空率,其中该第一乘积值是通过目标开/合体速度和实际开/合体速度之间的速度差乘以负比例增益得到的,而该第二乘积值是通过该速度差的积分值乘以积分增益得到的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆开/合体的控制部件,其设置在车辆上并且例如当乘客上下车时控制该车辆开/合体的打开/关闭速度。
背景技术
迄今,已知动力滑动门***,其通过电机的驱动力打开/关闭车辆上设置的滑动式门机构。这种通过驱动电机自动打开/关闭车辆滑动门的、用于打开/关闭车辆滑动门的控制部件带有一个检测该电机的转数的转数检测单元。在日本专利公开2000-127764中公开一种根据每一预定时间内的电机转数(其由该转数检测单元检测)计算该滑动门的运动速度并且控制该电机的驱动力的技术,该控制例如是基于该滑动门的计算运动速度和目标运动速度的PWM(脉宽调制)占空率控制。
在上面说明的技术中,当滑动门的速度低于确定速度VJ(该确定速度VJ低于目标速度VL一预定值)时,用对该驱动电机的转动脉冲信号的计数来表示滑动门的速度低于该目标速度VL要比预定值(VL-VJ)大的状态持续。接着,当该计数达到判定出上述持续状态的值时,增大该驱动电机的占空率(d)。把作为增量Δd计算的值设定成相对小,例如可以为2%。上述公开文献认为,根据该公开的技术,通过进行上面说明的控制,即使出现夹住仍可避免电机转矩的过激增加,并且可以使滑动门的速度与负载改变无关地和目标速度一致。
但是,在上面说明的技术中,在出现卡住并且滑动门的实际速度被降低的情况下,已通过一个小的值提高驱动电机的占空率。从而通过一个小的值提高了驱动电机的转矩,这导致夹住负载(pinching load)必然增加的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于汽车开/合体的控制部件,其即使在由于出现夹住而使该开/合体的速度低时仍减小夹住负载。
为了达到上述目的,本发明提供了一种用于车辆开/合体的控制部件,包括:用于检测实际开/合体速度的实际速度检测单元,该速度是装在车辆上的该车辆开/合体的实际打开/关闭速度;用于产生作为该车辆开/合体的目标打开/关闭速度的目标开/合体速度的目标速度产生单元;占空率计算单元,用于得到由该目标速度产生单元产生的目标开/合体速度和由该实际速度检测单元检测到的实际开/合体速度之间的速度差,并且用于在对施加到用来打开/关闭该车辆开/合体的电机上的动力进行占空控制时利用该得到的速度差来计算占空率;以及用于设定该占空率计算单元计算占空率时所使用的增益的增益设定单元,其中,该占空率计算单元根据把上述速度差和由所述增益设定单元设定的负的比例增益相乘的第一乘积值以及该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
另外,在本发明的控制部件中,占空率计算单元也可以根据通过把该速度差和由所述增益设定单元设定的正的比例增益相乘的第一乘积值、该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值、以及实际开/合体速度和由所述增益设定单元设定的正的反馈增益相乘的第三乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
另外,在本发明的控制部件中,占空率计算单元也可以根据通过把该速度差和由所述增益设定单元设定的比例增益相乘的第一乘积值、该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值、以及目标实际开/合体速度和由所述增益设定单元设定的前馈增益相乘的第三乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
根据本发明,针对由于夹住等造成的该开/合体的过激负载变化,通过把该开/合体的实际速度降低到足以避免该夹住负载影响的程度可以实现夹住负载的减小。
附图说明
图1示出依据本发明的一种用于车辆开/合体的控制部件的配置。
图2是脉冲编码器的正面透视图。
图3是该脉冲编码器的背面透视图。
图4是示出门打开/关闭控制单元的功能配置的方块图。
图5示出依据本发明的第一实施例的、包含着占空率计算单元,进行负反馈控制的控制***的配置。
图6是示出目标响应性以及相对于门的实际速度的扰动响应性的曲线。
图7示出门速度/施加电压的响应特征曲线。
图8示出依据本发明的第二实施例的、包含着占空率计算单元,进行负反馈控制的控制***的配置。
图9示出依据本发明的第三实施例的、包含着占空率计算单元,进行负反馈控制的控制***的配置。
图10示出依据本发明的第四实施例的、包含着占空率计算单元,进行负反馈控制的控制***的配置。
图11是流程图,示出计算门位置信息的处理过程。
图12是流程图,示出计算占空率的处理过程。
图13是流程图,示出另一个计算占空率的处理过程。
图14示出表示各个增益值和各个门打开/关闭位置之间的关系的表1。
具体实施方式
下面参照各附图说明本发明的各实施例。
例如,本发明应用于按图1配置的滑动门控制***。
该滑动门控制***带有用于在从半关闭位置(半锁定位置)到全打开位置的范围内控制滑动门1的开/合驱动的滑动门打开/关闭***11,并且带有设置在该滑动门1中的用于在从半关闭位置(半锁定位置)到彻底关闭位置(全锁定位置)的范围内控制控制该滑动门1的驱动的门闭合***12。
在该滑动门控制***中,由滑动门打开/关闭***11控制的滑动门1的控制域范围为从检测出半关闭状态的位置(半锁定位置)到全打开位置。这个范围等于从超出门闭合***12的控制的域到门全部打开位置的范围。
门闭合***12包括与和未示出的电池相连的馈电连接件21、闭合电机22、释放电机23、锁闩机构(latch mechanism)24、半锁定开关25以及与门把2连接的闭合控制器26。
一旦检测出滑动门1到达半锁定位置,半锁定开关25向闭合控制器26提供半锁定检测信号。
同时,通过闭合电机22产生的转矩驱动锁闩机构24。然后,锁闩机构24和未示出的装在滑动1上的撞针固定以把滑动门1从半关闭状态设置成彻底关闭状态。另一方面,通过释放电机23产生的转矩驱动锁闩机构24。然后,锁闩机构24释放其与未示出的装在滑动门1上的撞针的固定以把滑动门1从彻底关闭状态设置成打开状态。
闭合控制器26接收门把的操作输入信号、半锁定检测信号以及来自下面加以说明的门打开/关闭控制单元36的操作输入信号,以便控制锁闩机构24的操作。该闭合控制器26通过用户对门把2的操作检测滑动门1***作为打开状态。
另外,在该闭合控制器26识别到滑动门1处于打开状态时,响应于通过半锁定开关25识别出滑动门1达到半锁定位置以及响应于接收指示把滑动门1设置成彻底关闭状态的信号,闭合控制器26从馈电连接器21向闭合电机22供电。从而闭合控制器26使闭合电机22能产生转矩。以这种方式,闭合控制器26允许锁闩机构24操作,从而把滑动门1设置成彻底关闭状态。
另外,在闭合控制器26识别出滑动门1处于彻底关闭状态的情况下,响应于通过门打开/关闭控制单元36接收来自后面将说明的门打开/关闭操作单元34或者无钥匙控制器35的信号,闭合控制器26从馈电连接件21向释放电机23供电。这样,闭合控制器26允许释放电机23产生转矩。以这种方式,闭合控制器26允许锁闩机构24操作,从而把滑动门1设置成打开状态并且通过挡风条的反作用力使该滑动门1在打开方向上处于超过半锁定位置。在这种状态下,滑动门1位于由滑动门打开/关闭***11控制的范围内。
滑动门打开/关闭***11具有:和滑动门1连接的门驱动单元31,蜂鸣器32,主操作单元33,门打开/关闭操作单元34,无钥匙控制器35,以及用来控制上述单元的门打开/关闭控制单元36。
例如,主操作单元33和门打开/关闭操作单元34设置在车外面的用户能操作的位置处。根据用户的操作,主操作单元33和门打开/关闭操作单元34向门打开/关闭控制单元36提供操作输入信号。
门打开/关闭操作单元34备有一个用来产生指示启动滑动门1的打开操作的操作输入信号的开关,以及一个用来产生指示启动滑动门1的关闭操作的操作输入信号的开关。门打开/关闭操作单元34根据相应开关的操作向门打开/关闭控制单元36提供操作输入信号。
主操作单元33备有一个用来产生许可和禁止该滑动门控制***的控制的信号的开关。主操作单元33根据它的操作向门打开/关闭控制单元36提供许可信号或者禁止信号。
无钥匙控制器35通过其上带有的一个开关的操作来接收便携远程控制器发送的无线电信号,从该无线电信号产生操作输入信号,并且把该产生的操作输入信号提供给门打开/关闭控制单元36。
蜂鸣器32响应来自门打开/关闭控制单元36的驱动信号鸣叫,以向用户通知滑动门1的操作。
门驱动单元31包括门连接机构41、滑轮42和43、卷筒(drum)机构44以及弹簧机构45,它们都通过金属线46连接。此外,门驱动单元31还包括:用于检测卷筒机构44的操作和产生用于滑动门1的门驱动脉冲的脉冲编码器47,用于产生把滑动门驱动成打开/关闭的转矩的门打开/关闭驱动电机48,以及用于连接/断开门打开/关闭驱动电机48和卷筒机构44的离合器机构49。
门驱动单元31的配置在图2和3中示出,图2和3是从正面和背面部分示出的该单元的透视图。如图3中所示,门驱动单元31包括:和滑动门1连接的金属线46,其侧面缠绕金属线46的卷筒机构44,用于把金属线46保持在受拉状态的弹簧机构45,它们都安置在盒50中。当门打开/关闭驱动电机48转动时,其转矩使卷动机构44转动,从而缠绕和释放金属线46。卷筒机构44进行缠绕或者释放金属线46的操作,从而使滑动门1能在打开或关闭方向上操作。
另外,如图2中所示,作为脉冲编码器47,门驱动单元31包括:转动电极板51,其连接为邻近卷筒机构44的中心轴并且具有在其上按预定间隔形成的若干电极;二个转动检测端子52,它们和该转动电极板51的形成有电极的部分接触;以及接地端子53。借助门打开/关闭驱动电机48的转矩转动卷筒机构44,从而转动电极板51转动,并且使各转动检测端子52和对应的电极接触。响应于上面说明的电接触,脉冲编码器47产生门驱动脉冲。从而,脉冲编码器47根据滑动门1的打开/关闭操作向门打开/关闭控制单元36提供门驱动脉冲。由于把门打开/关闭驱动电机48和脉冲编码器47配置成彼此邻近连接,故脉冲编码器47产生的门驱动脉冲具有响应于滑动门1的移动速度的频率。注意,尽管在该实施例中采用按如上说明的机械编码器,但可以替代地例如采用光编码器等。
向门打开/关闭驱动电机48提供其占空率由图4所示的驱动电路61控制的动力。接着,门打开/关闭驱动电机48产生响应于该占空率的转矩。因此,门打开/关闭驱动电机48通过离合器机构49转动地驱动卷筒机构44,从而驱动滑动门1。
此外,如图4中所示,驱动电路61以及电池电压检测单元62和门打开/关闭控制单元36连接。
驱动电路61和未示出的电池连接,并且被提供从门打开/关闭控制单元36发送的占空率信号以及被提供指示门打开/关闭驱动电机48的驱动方向的控制信号。根据该占空率信号和该控制信号,驱动电路61把驱动电流提供到门打开/关闭驱动电机48。从而,驱动电路61沿滑动门1的打开或关闭方向驱动门打开/关闭驱动电机48。
电池电压检测单元62和未示出的车载电池连接,并且检测该电池向驱动电路61提供的电池电压。电池电压检测单元62把该检测到电池电压提供到门打开/关闭单元36。
图4是示出门打开/关闭控制单元36的配置的功能方块图。在图4中,门打开/关闭控制单元36包括:门打开/关闭操作单元34,用于接收来自主操作单元33的操作输入信号的操作确定单元71,用于接收来自半锁定开关25的半锁定检测信号的驱动确定单元72,驱动方向判定单元73,用于从脉冲编码器47接收门驱动脉冲的门位置计算单元74,速度计算单元75,夹住确定单元76,目标门速度产生单元77,占空率计算单元78以及反馈增益设定单元79。
门位置计算单元74接收门驱动脉冲并且计算门位置。例如,当滑动门1位于完全打开位置时,门位置计算单元74保持数值“300”作为门位置信息。这样,一旦通过滑动门1从完全打开状态向关闭方向移动接收门驱动脉冲时,门位置计算单元74通过从数值“300”执行相减来计算门位置信息。门位置计算单元74把算出的门位置信息提供给夹住确定单元76、驱动确定单元72以及目标门速度产生单元77。
速度计算单元75从脉冲编码器47接收门驱动脉冲并且计算门驱动脉冲的周期,并且由此计算滑动门1的实际移动速度并产生实际移动速度信息。速度计算单元75把产生的实际移动速度信息提供到夹住确定单元76、占空率计算单元78以及反馈增益设定单元79。
夹住确定单元76根据门位置信息以及实际移动速度信息检测滑动门1中夹住外来物体。一旦检测出夹住外来物体,夹住确定单元76向驱动确定单元72提供夹住检测信号。
一旦接收来自门打开/关闭操作单元34以及主操作单元33的操作输入信号,操作确定单元71确定门打开/关闭操作单元34和主操作单元33的操作内容,并且向驱动确定单元72提供操作内容确定信号。
驱动确定单元72根据来自操作确定单元71的操作内容确定信号识别用户的操作内容。另外,一旦接收来自半锁定开关25的半锁定检测信号,驱动确定单元72识别出滑动门1处于半关闭状态。在该半关闭状态下,驱动确定单元72识别出滑动门1的位置不在由滑动门打开/关闭***1控制的范围内而是在由门闭合***12控制的范围内。从而,驱动确定单元72进入不控制滑动门1的操作的状态。此外,驱动确定单元72与门位置计算单元74以及夹住确定单元76连接,从而对驱动确定单元提供门位置信息和夹住检测信号。
驱动确定单元72根据接收到的信号确定滑动门1以及蜂鸣器32的驱动内容,并且向蜂鸣器32提供驱动信号和向驱动方向判定单元73提供指示滑动门1的驱动内容的驱动内容信号。
一旦从操作确定单元71接收指示要颠倒滑动门1的移动方向的操作内容确定信号,驱动确定单元72首先向驱动方向判定单元73提供一个指示要施加电机制动的驱动内容信号。接着,驱动确定单元72向驱动方向判定单元73提供一个指示在从施加电机制动起经过预定时段后使滑动门1反向移动的驱动内容信号。
驱动方向判定单元73根据来自驱动确定单元72的驱动内容信号确定门打开/关闭驱动电机48的驱动方向,并且提供用于控制驱动电路61的中继状态的控制信号。
目标速度产生单元77预先按照门位置将目标速度存储为图。目标速度产生单元77从门位置计算单元74接收门位置信息,根据门位置从该图选择作为滑动门1的目标的目标速度,产生目标速度信息,并且把产生的目标速度信息提供到占空率计算单元78和反馈增益设定单元79。
反馈增益设定单元79根据电池电压检测信号、门位置信号、目标速度以及实际移动速度设定用来产生门打开/关闭驱动电机48所需的转矩的积分增益、比例增益、反馈增益等。接着,反馈增益设定单元79把设定的增益提供到占空率计算单元78。
占空率计算单元78进行后面将说明的算术运算,以便根据由反馈增益设定单元79设定的各个增益把实际门速度设置成目标门速度。接着,占空率计算单元78生成占空周期信号,该占空周期信号指示按其产生门打开/关闭驱动电机48所需转矩的占空率,并把该生成的占空周期信号提供到驱动电路61。
图5示出包含着依据本发明的第一实施例的占空率计算单元78的控制***的配置,该控制***根据目标门速度VL和实际门速度V之间的速度差进行负反馈控制。在图5中,占空率计算单元78包括:接收目标门速度和实际门速度的负值的第一加法器81,比例增益运算单元82,积分运算单元83,积分增益运算单元84,以及将比例增益运算单元82的输出和积分增益运算单元84的输出相加以提供指示占空率的占空周期信号的第二加法器85。在该占空率计算单元78中,比例增益运算单元82的比例增益以及积分增益运算单元84的积分增益是由反馈增益设定单元79设定的。在图5中,第二加法器85给出的占空周期信号提供到门控制模型86,从而得到实际门速度V。门控制模型86是按逼近后面将说明的式(1)表示的。
当向占空率计算单元78提供目标门速度和实际门速度时,通过第一加法器81从目标门速度中减去实际门速度。相减的结果由积分运算单元83积分,并通过比例增益运算单元82乘以负比例增益(K2)。通过积分增益运算单元83使积分运算单元83的输出和积分增益(K1)相乘。相乘结果在第二加法器85中与比例增益运算单元82的输出相加。相加结果作为占空周期信号施加到驱动电路61。
在本发明的该第一实施例中,设置上面说明的占空率计算单元78。从而,当实际门速度V低于目标门速度VL时,不按与(VL-V)成比例的值增加占空比,而是减小占空比。具体地,在按图5所示配置实现通常的负反馈控制的控制***的情况下(其中目标门速度VL和实际门速度V之间的差与预先确定的增益相乘),对比例增益K2采用负值以代替通常控制中使用的正值。本发明该第一实施例的特征正在这一点上。
当把比例增益K2设定成负值时,对于负载的变化,实际门速度V不可能和目标门速度VL一致。从而,在图5示出的占空率计算单元78中,积分运算单元83对(VL-V)积分产生的值与预先确定的积分增益K1相乘。相乘的结果与(VL-V)乘以负的比例增益K2所得到的值相加。
在由于出现夹住等而导致实际门速度剧烈下降时,由于负的比例增益K2的影响,占空率与实际门速度的下降成比例地减小。从而,实际门速度的下降加速,因此能获得夹住负载的明显减小。同时,对于因为车辆位于坡道上等等导致负载增加/减小,随着时间的经过积分值足够地增加,这是因为这种负载不是急剧变化的负载。在这种方式下增加转矩,从而使实际门速度V和目标门速度VL一致。
接着在如上所述配置的门打开/关闭控制单元36中,将说明通过占空率计算单元78中设定的各个增益门打开/关闭驱动电机48达到的响应性。
当要控制的门打开/关闭驱动电机48是一个直流电机时,驱动电路61所提供的电池电压和实际移动速度之间的关系用下面在式1中表示的一阶滞后特性来逼近(建模)。
a/(s+τ) ...(1)
其中τ是一个常数,并且为了简化解释把a也定义为一个常数,尽管a是一个取决于要受到占空控制的电池电压的函数。具体地,稳态中实际门速度和施加到门打开/关闭驱动电机48上的占空率成比例。
如图5中所示,占空率计算单元78配置成是一个PI(比例-积分)控制***。例如,如果该控制***具有等于1的积分增益K1和等于1的比例增益K2,并且如果式1表示的门控制模型中τ等于1和a等于1,则其对目标值的响应性以及对干涉,即对夹住的响应性由图6的圆圈号1示出。图6示出在门从停止状态开始移动并且从开始移动起十五秒后出现干扰(夹住)的情况下的实际门速度。图6的圆圈号1示出的响应性代表在用下面的式2给出的闭环极点变成1时的特性曲线。阻尼系数ξ是由下面的式3给出的。
ω2=K1 ...(2)
ξ=(τ+K2)/(2×ω) ...(3)
这里,随着ω变得越来越小,对干扰的响应性下降。具体地,通过由于克服干扰,需要更多的时间才可恢复实际门速度。从而,当选择积分增益K1和比例增益K2以得到例如其中ω变成等于0.5的特性曲线时,按上面说明的式(2)和(3)K1变成等于0.25而K2变成等于0。注意,过小的阻尼系数造成振荡响应,而过大的阻尼系数ξ造成过钝(dull)的响应。从而,在ξ等于1的条件下求解式(3)。
该情况下的特性曲线由图6的圆圈号2示出。另外,如果把ω设成等于0.4,则不得不把K2设成负值,即由上面的式(3)给出为-0.2。这样,当把K2设成-0.2和把K1设成0.16时(如图7所示),则如图7中的曲线a所示,在把ω设成等于1的情况下电压在出现夹住后立即上升。该升高的电压会增加夹住负载。另一方面,当把ω设为等于0.4时,电压在一次降低后逐渐增加,从而能降低夹住负载,如图7的曲线b所示。
在上面说明的该第一实施例中,把用于目标门速度VL和实际门速度V之间的差的比例增益K2设置成是负的,并把用于该差的积分值的积分增益K1设置成是正的。以这种方式,对于因为夹住等导致的剧烈负载变化,积极地减小门的驱动力,并且降低实际门速度(其比负载的影响更大),从而能减小夹住负载。同时,对于由于车辆倾斜、门轨摩擦力变化等造成的平缓负载变化,能够实现可使实际门速度V和目标门速度VL一致的控制***。
图8示出一种控制***的配置,其包括依据本发明的第二实施例的占空率计算单元78,并和图5类似。在图8中,占空率计算单元78包括:接收目标门速度和实际门速度负值的第一加法器81,比例增益运算单元87,积分运算单元83、积分增益运算单元84,第二加法器85,以及反馈增益运算单元88。在该占空率计算单元78中,通过反馈增益设定单元79设定比例增益运算单元82的比例增益、积分增益运算单元84的积分增益以及反馈增益运算单元88的反馈增益。
当对占空率计算单元78提供目标门速度VL和实际门速度V时,通过第一加法器81从目标门速度减去实际门速度。相减的结果由积分运算单元83积分,并通过比例增益运算单元87乘以正比例增益K2。通过积分增益运算单元84使积分运算单元83的输出和积分增益K1相乘。通过反馈增益运算单元88用反馈增益K4乘以实际门速度。在第二加法器85中把比例增益运算单元87、积分增益运算单元84以及反馈增益运算单元88中的乘法结果相加,并且相加结果作为占空周期信号提供到驱动电路61。
在上面说明的这种配置中,该第二实施例的特征在于,通过利用实际门速度V和正反馈增益K4相乘得到的值使占空率与实际门速度成比例地增加/减少,从而获得和前面提到的第一实施例相类似的效果。在前面提及的第一实施例中,在实际门速度减小的情况下,把占空率控制成瞬时减小并且接着增加。在这种控制方法中,对目标门速度VL的跟随能力不是优先的。
从而,在本实施例中,使与实际门速度V成比例的值被反馈,并且使用正值的比例增益K2和积分增益K1。从而,能够得到可按与前面提及的第一实施例相类似的方式应对负载变化并且还可跟随目标门速度的改变的控制***。
即使采纳图9中示出的配置(第三实施例),上面说明的第二实施例仍可得到类似的效果。和图8中示出的配置相比,在图9中示出的配置里,取消图8中示出的反馈增益运算单元88,设置使目标门速度VL和反馈增益K3相乘的反馈增益运算单元89,并且设置使第一加法器81的加法结果与比例增益K2相乘的比例增益运算单元90以替代比例增益运算单元87。此外,在第二加法器85中把反馈增益运算单元89、比例增益运算单元90和积分增益运算单元84中的乘法结果相加。这里,按后面的式(4)和(5)表达那样转换图8和9中示出的各个增益。这样,按图8所示配置的控制***和按图9所示配置的控制***变成彼此等同。
K2=K5-K4 ...(4)
K3=K4 ...(5)
把具有图9中示出的第三实施例配置的控制***和图5中示出的第一实施例的控制***进行比较。于是,在第一实施例的控制***中,当把比例增益K2置成-0.2时,门开始移动时刻对目标值的响应变慢,这和把比例增益K2设成0的情况一样(如图6的圆圈号2所示)。除此之外,在门向反方向移动一下之后,实际门速度跟随目标门速度。从而,移动开始时刻的响应性变差。
作为避免该问题的一种实施方式的例子,通过利用图9中示出的实施例所采用的反馈增益K3考虑进行反馈。例如,在把该反馈增益设成等于0.7、把比例增益K2设成等于0.5以及把积分增益K1设成等于0.16的情况下,响应性变成由图6的圆圈4所示。在由图6的圆圈号4示出的响应特性曲线中,尽管对干扰的响应性完全和图6的圆圈号3的响应性相同,移动开始时目标值的响应性变成和图6的圆圈号1示出的响应接近。
图10示出一种控制***的配置,其包括依据本发明的第四实施例的占空率计算单元70,并且和图5类似。和图5中所示的第一实施例的占空率计算单元78相比,图10的占空率计算单元78的特征在于,其包括一个配置有补偿器91和补偿器92的前置补偿器,其中补偿器91响应下面将说明的特性向第一加法器81提供目标门速度并且充当目标速度改变单元,而补偿器92响应下面将说明的特性向第二加法器85提供目标门速度VL并且充当一个补偿单元。
假定要按照传递函数(s)得到对期望目标值的响应性,补偿器91的传递函数A(s)用下面的式(6)表示,而补偿器92的传递函数B(s)用下面的式(7)表示。
A(s)=m(s) ...(6)
B(s)={(s+τ)/a}×m(s) ...(7)
在上面说明的配置下,即使把积分增益K1和比例增益K2设置成任意值,例如,即使把比例增益K2设置成负值,仍可得到对目标值的期望响应特性。从而,在夹住时可以降低门的速度,并且可以良好地跟随目标门速度。
接着,参照图11、12和13说明当在该第三实施例中通过上述门打开/关闭控制单元36设定积分增益K1、比例增益K2、反馈增益K3和比例增益K5以产生占空周期信号时的处理过程。
首先,门打开/关闭控制单元36在门位置计算单元74中进行图11中示出的流程图的处理,从而计算滑动门1的移动方向和门位置。随后,门打开/关闭控制单元36进行图12或13中示出的流程图的处理,从而产生占空周期信号。
下面,参照图11说明门位置计算单元74计算门位置的方法。
在图11中,当滑动门1实际移动并且从脉冲编码器47提供门驱动脉冲时,通过门位置计算单元74把一个内部自由运行计数器的计数值(FreeRun)设置成当前计数值(CountNow)(步骤S1101)。例如,该自由运行计数器是通过检测来自脉冲编码器47的门驱动脉冲的上升来对脉冲数量计数的计数器。
接着,门位置计算单元74计算先前计数值和步骤S1101中设定的当前计数值之间的差,把通过该运算得到的值设置成用来得到门位置的脉冲值(Pulse),并且把步骤S1101中得到的当前计数值改变成先前计数值(步骤S1102)。接着,判定通过步骤S1102中的运算得到的脉冲值是否是小于“0 ”的负值(步骤S1103)。当判定该脉冲值不是较小时,在以下处理中按原样使用该计数值,当判定该脉冲值较小时,把该自由运行计数器的最大计数值(MAXFREERUN)和步骤S1102中得到的计数值相加,并把通过该相加得到值设置成是要在后面的处理中使用的计数值(步骤S1104)。
接着,通过门位置计算单元74确定门打开/关闭驱动电机48的B相的电压电平以便确定该门打开/关闭驱动电机48的转动方向(步骤S1105)。在此情况下,门位置计算单元74判定门打开/关闭驱动电机48的B相的电压电平是否是高电平。当判定该电压电平不为高,对门计数值递增“1”(步骤S1106)。当判定该电压电平为高,使指示滑动门1的移动方向的门计数器值(DoorCount)递减“1”(步骤S1107)。
接着,把指示是否提供门驱动脉冲的边缘标志(edgeflag)的值设置成为“1”以指示提供该脉冲(步骤S1108)。接着,根据通过步骤S1102或S1104中的运算得到的脉冲值以及在步骤S1105中确定的门打开/关闭驱动电机48的转动方向,计算滑动门1目前的位置(区域),并且把这样算出的门位置信息提供到目标速度产生单元77和反馈增益设定单元79(步骤S1109)。
以这种方式,把算出的门位置信息提供到目标速度产生单元77和反馈增益设定单元79。此外,在执行该处理时按预定周期(例如每50毫秒)启动图12中示出的处理。
图12的流程示出根据本发明的第五实施例,在例如通过一个微计算机实现占空周期信号的产生处理情况下的进程。
在图12中,首先在速度计算单元75中进行(1000×2.7(电极间矩)/编码器的脉冲宽度)的运算,从而得到实际门速度V(步骤S1201)。注意,上述对实际门速度V的计算表达式仅是一个示例,可以根据编码器的电极间距等适当改变。随后,在目标速度产生单元77中按前面说明的方式产生与门位置计算单元74算出的门位置相对应的目标门速度VL并且提供到占空率计算单元78(步骤S1202)。
接着,在反馈增益设定单元79中将实际门速度V和目标门速度VL彼此比较(步骤S1203)。如果V等于/大于VL,则例如把积分增益K1设成等于1,把比例增益K2设成等于1,并且把反馈增益K3设成等于0(步骤S1204)。如果V小于VL,则例如把积分增益K1设成等于0.16,把比例增益K2设成等于-0.2,并且把反馈增益K3设成等于0.75(步骤S1205)。随后,在占空率计算单元78中,目标门速度VL和反馈增益K3相乘(步骤S1206),(VL-V)和比例增益K2相乘(步骤S1207),以及(VL-V)和积分增益K1相乘(步骤S1208)。接着,通过第二加法器85,占空率计算单元78使步骤S1206得到的相乘结果(F)、步骤S1207得到的相乘结果(P)以及步骤S1208得到的相乘结果(I)的积分值(Isum)相加。这样,占空率计算单元78得到占空率(Duty)(步骤S1209)。
接着,占空率计算单元78判定步骤S1209中得到的占空率是否为0%或更大(步骤S1210)。当判定占空率为0%或更大时,处理转到步骤S1212。当判定占空率不为0%或不为更大时,把占空率设为0%。
接着,占空率计算单元78判定步骤S1209中得到的占空率是否为100%或更大。具体地,它判定实际门速度V是否超过目标门速度VL。当判定占空率为100%或更大时,处理转到步骤S1214。当判定占空率不为100%或不为更大时,步骤S1208中得到的乘积值(I)和积分值(Isum)相加,从而得到新的积分值(步骤S1213)。最后,占空率计算单元78把步骤S1213中得到的积分值的占空率设定在一个寄存器中以便驱动驱动电路61的电机(未示出)(S1214)。
在上面所说明的图12中示出的处理过程中,反馈增益设定单元79在实际门速度V超过目标门速度VL的情况下(即,在(VL-V)为负的情况下)把比例增益K2设成正值。根据设定的比例增益K2,设定积分增益K1和反馈增益K3。从而,如通常的反馈控制那样,占空率迅速减小,由此可实现实际门速度的下降。从而,例如当车辆停在下山斜坡上时,在实际门速度超过目标门速度的情况下,以及在由于摇摆阻尼而使实际门速度略低于目标门速度的情况下,可以使实际门速度快速跟随目标门速度。
图13的流程示出依据本发明的第六实施例,在例如通过一个微计算机实现占空周期信号的产生的处理情况下的进程。该处理过程特征在于,在下列各点对图12中示出处理过程进行替代。具体地,代替图12中示出的步骤S1203、S1204和S1205的处理,步骤S1301通过利用图14中示出的表1,根据门位置、实际门速度以及目标门速度设定积分增益K1、比例增益K2和反馈增益K3。
在图14中示出的表1里,根据以彻底关闭位置作为基准的门位置(10mm,300mm,600mm),以及实际门速度V和目标门速度VL之间的量值关系(VL-V≤-2),-2<VL-V及VL-V<10,10<VL-V),设定积分增益K1、比例增益K2和反馈增益K3。
在图13中示出的处理中,如图14的表1中所示,根据(VL-V)的值和门的位置改变积分增益K1、比例增益K2和反馈增益K3。从而,仅当发生夹住并且(VL-V)的值明显增加时才把比例增益K2设成是负的,并且因此积极地减小实际门速度V。另外,在(VL-V)的值正、负都小时,在把比例增益K2设成是正的情况下可以使实际门速度V快速地和目标门速度一致。另外,对于比例增益K2的值,不仅比例增益K2而且积分增益K3都设在最优值上。因此,可以对目标门速度VL的收收敛特性采用期望特性,例如临界制动特性。此外,根据门位置改变各增益使得能够在可能出现夹住的门位置处以及不可能出现夹住的门位置改变各增益。从而,可以进行适当的控制。
注意,在上面说明的第六实施例中,尽管根据门的打开/关闭位置决定积分增益K1、比例增益K2和反馈增益K3,选择上面说明的增益中的至少一个的增益也是可令人满意的。
另外,在参照图12和13的流程图的实施例中,根据门位置、门速度和目标门速度设定增益K1、K2和K3。但是,在如图8中示出的控制***的配置下,替代增益K1、K2和K3设定增益K1、K4和K5是令人满意的。
如上面说明那样,依据本发明可以把开/合体的实际速度降低到足以减小负载的影响的程度,从而能实现夹住负载的减小。
2002年8月22日申请的日本专利申请2002-241845整体上收录作为参考资料。
Claims (7)
1.一种用于车辆开/合体的控制部件,包括:
用于检测实际开/合体速度的实际速度检测单元,该速度是装在车辆上的该车辆开/合体的实际打开/关闭速度;
用于产生作为该车辆开/合体的目标打开/关闭速度的目标开/合体速度的目标速度产生单元;
占空率计算单元,用于根据由该目标速度产生单元产生的目标开/合体速度和由该实际速度检测单元检测到的实际开/合体速度之间的速度差来计算用于控制向驱动该车辆开/合体的电机提供的动力占空率;以及
用于设定该占空率计算单元计算占空率时所使用的增益的增益设定单元,
其中,该占空率计算单元根据把上述速度差和由所述增益设定单元设定的负的比例增益相乘的第一乘积值以及该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
2.一种用于车辆开/合体的控制部件,包括:
用于检测实际开/合体速度的实际速度检测单元,该速度是装在车辆上的该车辆开/合体的实际打开/关闭速度;
用于产生作为该车辆开/合体的目标打开/关闭速度的目标开/合体速度的目标速度产生单元;
占空率计算单元,用于根据由该目标速度产生单元产生的目标开/合体速度和由该实际速度检测单元检测到的实际开/合体速度之间的速度差,来计算用于控制向驱动该车辆开/合体的电机提供的动力的占空率;以及
用于设定该占空率计算单元计算占空率时所使用的增益的增益设定单元,
其中,该占空率计算单元根据通过把该速度差和由所述增益设定单元设定的正的比例增益相乘的第一乘积值、该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值、以及实际开/合体速度和由所述增益设定单元设定的正的反馈增益相乘的第三乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
3.一种用于车辆开/合体的控制部件,包括:
用于检测实际开/合体速度的实际速度检测单元,该速度是装在车辆上的该车辆开/合体的实际打开/关闭速度;
用于产生作为该车辆开/合体的目标打开/关闭速度的目标开/合体速度的目标速度产生单元;
占空率计算单元,用于根据由该目标速度产生单元产生的目标开/合体速度和由该实际速度检测单元检测到的实际开/合体速度之间的速度差,来计算用于控制向驱动该车辆开/合体的电机提供的动力的占空率;以及
用于设定该占空率计算单元计算占空率时所使用的增益的增益设定单元,
其中,该占空率计算单元根据通过把该速度差和由所述增益设定单元设定的比例增益相乘的第一乘积值、该速度差的积分值和由所述增益设定单元设定的积分增益相乘的第二乘积值、以及目标实际开/合体速度和由所述增益设定单元设定的前馈增益相乘的第三乘积值相加得到的相加结果来计算该占空率。
4.如权利要求1的用于车辆开/合体的控制部件,还包括:包含有目标速度转换单元和补偿单元的前置补偿器,所述目标速度转换单元接收所述目标开/合体速度并且按预定响应特性提供该目标开/合体速度,而所述补偿单元提供根据该目标开/合体速度计算的值,从而实现预定的特性,
其中,所述占空率计算单元根据由该目标速度转换单元提供的目标速度与实际开/合体速度之间的速度差来计算第一乘积值和第二乘积值,并且通过把该补偿单元的输出与对该第一乘积值和第二乘积值的计算结果相加来计算占空率。
5.如权利要求1的用于车辆开/合体的控制部件,还包括:用于检测所述车辆开/合体的打开/关闭位置的位置检测单元,
其中,所述增益设定单元根据所述车辆开/合体的打开/关闭位置设定所述积分增益和比例增益中的至少一个,所述打开/关闭位置是由该位置检测单元检测的。
6.如权利要求2的用于车辆开/合体的控制部件,还包括:用于检测所述车辆开/合体的打开/关闭位置的位置检测单元,
其中,所述增益设定单元根据所述车辆开/合体的打开/关闭位置设定所述积分增益、比例增益和正的反馈增益中的至少一个,所述打开/关闭位置是由该位置检测单元检测的。
7.如权利要求1的用于车辆开/合体的控制部件,还包括:用于检测所述车辆开/合体的打开/关闭位置的位置检测单元,
其中,所述目标速度产生单元根据由该位置检测单元检测的打开/关闭位置来产生目标速度。
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