DE2951755A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur umwandlung von in fahrzeugen vorliegenden und als frequenz dargestellten veraenderlichen physikalischen groessen in zur frequenz proportionale zahlenwerte bzw. signale - Google Patents
Verfahren und schaltungsanordnung zur umwandlung von in fahrzeugen vorliegenden und als frequenz dargestellten veraenderlichen physikalischen groessen in zur frequenz proportionale zahlenwerte bzw. signaleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von in Fahrzeugen vorliegenden und als Frequenz dargestellten, zumindest
zeitweise störungsbehafteten, veränderlichen physikalischen Größen in zur Frequenz proportionale, zur unmittelbaren
Weiterverarbeitung geeignete Zahlenwerte bzw. Signale. Ferner ist die Erfindung auf eine insbesondere im Zusammenhang
mit Antiblockiersystemen von Kraftfahrzeugen verwendbare
Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens gerichtet.
Typische Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Verfahrens sind die Steuerung der Brennstoffeinspritzung
in einem Kraftfahrzeugmotor, die in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle durchzuführen ist, die
von der gleichen veränderlichen physikalischen Größe abhängige Steuerung der Zündzeitpunktvor- oder Nachverstellung,
sowie Antiblockiersysteme, bei denen als veränderliche physikalische
Größe die Drehgeschwindigkeit eines jeden einzelnen Rades sowie zeitliche Ableitungen dieser Drehgeschwindigkeit,
wie z.B. die Beschleunigung eines jeden einzelnen Rades erfaßt werden.
Aus der DE-OS 25 19 867 ist eine Nachlaufregelschaltung zur
Umwandlung eines in Abhängigkeit von einer veränderlichen physikalischen Gröi3e frequenzmodulierten Signals in einen
dieser physikalischen Größe proportionalen Wert bekannt, und diese Nachlaufregelschaltung umfaßt einen Vergleicher,
der aus einem von einer Subtrahierschaltung angesteuerten Integrator und einer Totzonen-Schaltung besteht, wobei
dem einen Eingang der Subtrahierschaltung das frequenz-· modulierte Signal zugeführt ist, während am anderen Eingang
das Ausgangssignal eines dem Vergleicher nachgeschalteten Filters anliegt und die Totzonen-Schaltung drei verschiedene
Ausgangssignale in Abhängigkeit davon abgibt, ob das Ausgangssignal des Integrators unter einem vorgegebenen unteren
Grenzwert, über einem vorgegebenen oberen Grenzwert oder
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zwischen diesen Grenzwerten liegt. Das Filter besteht dabei im wesentlichen aus einem ebenfalls als Integrator
arbeitenden zweiten Speicher und einer parallelgeschalteten, als Koeffizientenbildner wirkenden Einheit, deren Ausgangssignal
mit dem Ausgangssignal des Speichers durch eine das Ausgangssignal des Filters erzeugende Addierstufe
zusammengefaßt wird. Diese bekannte Anordnung läßt sowohl hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens als auch hinsichtlich
ihrer Stabilität i wünschen übrig.
Um ein möglichst günstiges dynamisches Verhalten bei derartigen Anordnungen zu erzielen, strebt man eine möglichst
hohe zeitliche Auflösung, ein möglichst schnelles Ansprechverhalten
und eine gute Stabilität des jeweiligen Systems an. Da diese Forderungen jedoch einander konträr
gerichtet sind, müssen Kompromisse angestrebt werden, die jedoch nicht dazu führen dürfen, daß in das System Instabilitäten
Eingang finden.
Auf diesen Stand der Technik aufbauend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs definierte Verfahren
derart zu verbessern, daß ohne Verschlechterung der Stabilitätseigenschaften ein wesentlich größeres Auflösungsvermögen und ein besseres Ansprechverhalten bei gleichzeitig
vorhandener Störunterdrückung erzielbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das als Frequenz dargestellte Signal in mit Grenzwerten vergleichbare,
einer zeitlichen Ableitung der physikalischen Größe entsprechende Signale umgeformt und durch mit Signalrückführung
verbundene Integration dieser umgeformten Si male die zur Weiterverarbeitung geeigneten Werte gebildet erden, und
daß immer dann, wenn die der zeitlichen Ableitung entsprechenden Signale außerhalb vorgebbarer Grenzwerte liegen, ausgehend
von dem momentanen Wert die neuen zur Weiterverarbeitung bestimmten Werte bei geänderter Übertragungscharakteristik
im Integrationskreis gebildet werden.
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Durch diese Maßnahmen wird es möglich, sehr frühzeitig
auf Änderungen der physikalischen Größe bzw. des diese
Größe mittelbar darstellenden Eingangssignals zu reagieren
und die Umwandlungscharakteristik in der notwendigen Weise
anzupassen, was sich bei der praktischen Durchführung
dieses Verfahrens beispielsweise darin äußern kann, daß
ein die Integration durchführendes Filter bestimmter Ordnung
bei auftretenden Störungen in seiner Ordnung erniedrigt
und damit von einem schnellen Ansprechverhalten auf ein
langsameres Ansprechverhalten umgeschaltet wird, wodurch f
die vorhandene Störung in den zur Weiterverarbeitung
bestimmten Werten weitgehend unterdrückt wird.
Als zeitliche Ableitung kann zweckmäßigerweise die erste oder die
zweite Ableitung des der veränderlichen physikalischen Größe entsprechenden Signals verwendet werden.In einem bevorzugten Anwendungsfall des Verfahrens nach der Erfindung, nämlich f in einem Antiblockiersystem für Kraftfahrzeugbremsen, bei [ dem als veränderliche physikalische Größe die Drehgeschwin- f digkeit jeweils eines Rades erfaßt und ausgewertet wird, I stellt die zweite zeitliche Ableitung dieser physikalischen ! Größe die an dem betreffenden Rad auftretende Beschleunigungs- ■ änderung dar, die auch als Ruck bezeichnet wird. [
zweite Ableitung des der veränderlichen physikalischen Größe entsprechenden Signals verwendet werden.In einem bevorzugten Anwendungsfall des Verfahrens nach der Erfindung, nämlich f in einem Antiblockiersystem für Kraftfahrzeugbremsen, bei [ dem als veränderliche physikalische Größe die Drehgeschwin- f digkeit jeweils eines Rades erfaßt und ausgewertet wird, I stellt die zweite zeitliche Ableitung dieser physikalischen ! Größe die an dem betreffenden Rad auftretende Beschleunigungs- ■ änderung dar, die auch als Ruck bezeichnet wird. [
Damit wird es bei diesem Anwendungsfall des erfindungsgemäßen |
Verfahrens möglich, die Grenzwerte so zu wählen, daß ein ,
diese Grenzwerte überschreitendes Rucksignal sofort als
Störung identifiziert werden kann, wie sie beispielsweise
durch das Auftreten eines Wackelkontakts an einem von
einem Radsensor zu einer Regelschaltung führenden Kabel
oder durch die Einstreuung von hochfrequenten elektromagnetischen Fremdsignalen entstehen kann. Derartige Störungen j'1 haben nämlich eine so starke zeitliche Änderung des die j Radbeschleunigung repräsentierenden Signals zur Folge, daß
Störung identifiziert werden kann, wie sie beispielsweise
durch das Auftreten eines Wackelkontakts an einem von
einem Radsensor zu einer Regelschaltung führenden Kabel
oder durch die Einstreuung von hochfrequenten elektromagnetischen Fremdsignalen entstehen kann. Derartige Störungen j'1 haben nämlich eine so starke zeitliche Änderung des die j Radbeschleunigung repräsentierenden Signals zur Folge, daß
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die daraus resultierenden Werte der Ableitung dieser Beschleunigungssignale Größen erreichen, die bei Kraftfahrzeugen
physikalisch nicht möglich sind.
Durch diesen Vergleich der zweiten zeitlichen Ableitung des Geschwindigkeitssignals mit vorgebbaren Grenzwerten
kann somit einfach und sicher der Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem die übertragungscharakteristik bei der
Signalumwandlung verändert werden muß, um sicherzustellen, daß der zur Weiterverarbeitung bestimmte Wert von den
Störungen weitestgehend befreit ist und möglichst exakt dem tatsächlichen Wert der physikalischen Größe, z.B. der
Raddrehzahl entspricht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß der Erfindung der ständige Vergleich der zeitlichen Ableitung der physikalischen
Größe mit die Störungserkennung ermöglichenden Grenzwerten mit einem weiteren Vergleich dieses der zeitlichen Ableitung
entsprechenden Signals mit niedriger liegenden Grenzwerten kombiniert wird, da auf diese Weise durch die niedriger
liegenden Grenzwerte schon kleinere "Störungen" ausgeschaltet werden können, wie sie im Falle von Rad-Geschwindigkeitssignalen
beispielsweise von üngenauigkeiten des Sensors oder kurz aufeinanderfolgenden geringfügigen Beschleunigungen
und Verzögerungen, sog. Pendelbewegungen, herrühren können oder wie sie als unvermeidliche "Quantisierungs-Fehler" bei
einer als Pulsfrequenz dargestellten physikalischen Eingangsgröße auftreten. Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Vergleicher, der aus einem von einer Subtrahierschaltung angesteuerten
Integrator und einer Totzonen-Schaltung besteht, wobei dem einen Eingang der Subtrahierschaltung eine Pulsfolge,
die in ihrer Frequenz einer zu messenden physikalischen Größe entspricht, zugeführt ist, während an ihrem anderen
Eingang das Ausgangssignal eines dem Vergleicher nachgeschalteten Filters n-ter Ordnung anliegt und die Totzonen-Schaltung
drei verschiedene Ausgangssignale in Abhängigkeit
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davon abgibt, ob das Ausgangssignal des Integrators unter
einem vorgegebenen unteren ersten Grenzwert, über einem vorgegebenen oberen ersten Grenzwert oder zwischen diesen
beiden Grenzwerten liegt, und diese Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Filter n-ter Ordnung
wenigstens ein in seiner übertragungscharakteristik veränderbares Organ vorgesehen ist,und daß eine Detektor- und Steuerschaltung
ein eine zeitliche Ableitung des zur veränderlichen physikalischen Größe proportionalen Wertes darstellendes Signal
erfaßt und an das Organ ein dessen übertragungscharakteristik vorübergehend änderndes Ansteuersignal abgibt, wenn das von
der Detektor- und Steuerschaltung erfaßte Signal einen Bereich zwischen einer vorgegebenen zweiten unteren und einer
vorgegebenen zweiten oberen Grenze verläßt, wobei die ersten Grenzwerte der Totzonen-Schaltung innerhalb der zweiten Grenzwerte
der Detektorschaltung liegen.
Die Ordnungszahl η des Filters ist vorzugsweise größer oder gleich 1, insbesondere gleich 2, und das von der Detektor-
und Steuerschaltung erfaßte Signal ist dabei die erste bzw. zweite zeitliche Ableitung des zur veränderlichen physikalischen
Größe proportionalen Wertes.
Diese Schaltungsanordnung ist im Falle der Verwendung eines Filters zweiter Ordnung als Nachlaufregelschaltung dritter
Ordnung zu betrachten, die sich durch besonders schnelles Ansprechverhalten bei hoher Stabilität auszeichnet, jedoch
im Falle des Auftretens einer Störung, die von der Detektor- und Steuerschaltung erfaßt wird, in ihrer Ordnung erniedrigt,
d.h. auf eine Nachlaufregelschaltung zweiter oder erster Ordnung umgeschaltet wird, bzw. deren die höhere Ordnung bestimmende
Anteile in ihrer Wichtung reduziert werden, wobei sich erfindungsgemäß ein langsameres Ansprechverhalten des Filters
ergibt. Hierdurch wird das von den hochfrequenten Störungen überlagerte Eingangssignal der Schaltungsanordnung stärker gefiltert,
wodurch diese Störungen am Ausgang weitgehend unterdrückt werden. Das Filter zeigt zwar in den
Zeiträumen, in denen es durch das Ansprechen der Detektor- und Steuerschaltung verlangsamt wird, ein geringeres
zeitliches Auflösungsvermögen, so daß es nicht mehr alle tatsächlichen Änderungen der interessierenden physikalischen
Größe im Detail nachzeichnen kann. Es liefert aber immer noch ein den globalen Verlauf dieser physikalischen Größe
mit hinreichender Gerauigkeit repräsentierendes Ausgangssignal, das sich zumi^est dann, wenn die Störungen immer
nur relativ kurzzeitig auftreten, mit sehr gutem Erfolg einer weiteren Auswertung zuführen läßt. Es wird also
durch diese Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Optimierung des
dynamischen Verhaltens de ilters n-ter Ordnung in der Weise erzielt, daß es in all den Zeiträumen, in denen sich
das Eingangssignal "normal" verhält, d.h. innerhalb des Bereiches verbleibt, der allein physikalisch sinnvoll ist,
ein sehr schnelles Ansprechverhalten und ein sehr hohes Auflösungsvermögen zeigt, so daß sein Ausgangssignal mit
nur sehr geringer zeitlicher Verzögerung den Änderungen der als Frequenzmodulation im Eingangssignal enthaltenen
physikalischen Größe detailgetreu folgt. Sobald aber das Eingangssignal von hochfrequenten Störungen überlagert wird,
würde eine genaue Reproduktion dieses Signals am Ausgang des Filters zu einem Ausgangssignal führen, in dem ebenfalls
sehr hohe Störanteile enthalten wären. Um diese zu unterdrücken, wird daher gemäß der Erfindung kurzfristig auf das
sonst wünschenswerte hohe zeitliche Auflösungsvermögen verzichtet und das Filter solange auf ein langsameres Ansprechverhalten
umgeschaltet, bis die Störung wieder verschwunden ist.
Das in seiner Übertragungscharakteristik veränderbare Org^n,
mittels dessen auch die Änderung der Filterordnung bzw. der Ordnung der das Filter enthaltenden Nachlaufregelschaltung
vorgenommen wird, umfaßt vorzugsweise ein Proportional-
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glied un<3 einen Konstantsignal-Generator, wobei
das Proportionalglied im "Normalfall", d.h. wenn kein Ansteuersignal von der Detektor- und Steuerschaltung
vorliegt, wirksam ist, während der Konstantsignalgenerator unter gleichzeitiger Abschaltung des Proportionalglieds
in das Filter eingeschaltet wird, wenn ein "Störungsfall" vorliegt und die Detektor- und Steuerschaltung angesprochen
hat.
Mittels des Konstantsignalgenerators wird vorzugsweise eine Impulsfolge derart vorgegeben, daß sie bei der nachfolgenden
Integration einer bestimmten festen Beschleunigung entspricht. Durch Vorzeichenzuordnung kann dabei eine feste positive
oder negative Beschleunigung vorgegeben werden, d.h. es wird anstelle des gestörten Signals in das Filter ein
Extrapolationssignal eingespeist, das es ermöglicht, das Ausgangssignal während der im allgemeinen nur relativ
kurzzeitig andauernden Störung in einem solchen Sinne weiterzuführen, wie er ohne das Auftreten der Störung zu
erwarten gewesen wäre.
Es wird somit erreicht, daß beispielsweise im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als
Nachlaufregelschaltung in einem Antiblockiersystem der Globalverlauf des echten Raddrehsignals selbst bei starker
Störeinwirkung im wesentlichen stets richtig wiedergegeben bzw. bestimmt wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Nachlaufregelschaltung in ihrer allgemeinsten Form,
Fig. 2 eine als Digitalschaltung aufgebaute Nachlaufregelschaltung
für ein Kraftfahrzeugbremsen-Antiblockiersystern,
Fig. 3 im Detail einen Ausschnitt aus Fig. 2,
Fig. 4 ein den Signalverlauf an verschiedenen Stellen
der Schaltung gemäß Fig. 2 und 3 darstellendes Diagramm,und
Fig. 5 ein den zeitlichen Verlauf der tatsächlichen
Radgeschwindigkeit wiedergebendes Diagramm, in das auch das am Filterausgang infolge von
Signalstörungen durch die erfindungsgemäße Nachlaufregelschaltung erzeugte extrapolierte
Signal eingezeichnet ist.
Bei der Nachlaufregelschaltung nach Fig. 1 liegt an der Eingangsklemme 1 ein Signal ES an, dem in Form einer Frequenzmodulation
der zeitliche Verlauf einer sich ändernden physikalischen Größe aufgeprägt ist. Dieses Signal ES wird
dem positiven Eingang einer Summierschaltung 3 zugeführt, die die Eingangsstufe eines Vergleichers 2 bildet und einen Integrator
4 speist, auf den eine Totzonen-Schaltung 5 folgt. Diese Totzonen -Schaltung ist ein Diskriminator, der eine
erste obere und eine erste untere Grenze 0G1 und UG1 definiert und auf der Leitung 6 drei verschiedene Ausgangssignale abgibt,
je nachdem ob das Ausgangssignal des Integrators 4 oberhalb der oberen Grenze, unterhalb der unteren Grenze
oder zwischen diesen beiden Grenzen liegt.
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Die Leitung 6 verbindet den Ausgang der Totzonen-Schaltung 5 mit einem Filter 7, das aus einem Netzwerk von Integratoren
und Koeffizientenbildnern besteht und im einzelnen je nach Anwendungsfall verschieden aufgebaut sein kann.
Das Filter 7 nach.Fig. 1 umfaßt drei Zweige, von denen der
erste aus einer mit der Leitung 6 verbundenen Reihenschaltung ;
eines steuerbaren Impulsfolgengebers 13, eines Integrators f
8 und eines Proportionalylicdes 9 bestellt, dessen j
Ausgangssignal einem der drei Eingänge einer Summierstufe ι
10 zugeführt wird. ;
Der zweite Filterzweig wird von einem ebenfalls an die Leitung 6 angeschlossenen Proportionalglied 9' gebildet,
dessen Ausgangssignal auf den zweiten Eingang der Summierstufe 10 geführt ist.
Das Eingangssignal für den dritten, aus einem Integrator 12 mit nachgeschaltetem Proportionalglied 9 ' ' bestehenden Filterzweig
wird zwischen dem Integrator 8 und dem Proportionalglied 9 des ersten Filterzweiges abgegriffen. Das vom
Proportionalglied 911 abgegebene Signal liegt am dritten
Eingang der Summierstufe 10, deren Ausgangssignal unter Schließung der Nachlaufregelschleife auf den subtrahierenden
Eingang der Summierstufe 3 des Vergleichers 2 zurückgekoppelt ist.
Das Ausgangssignal des auf den Integrator 12 folgenden
Proportionalgliedes 911 repräsentiert den zeitlichen Verlauf
der durch die Frequenzmodulation des Eingangssignal ES dargestellten veränderlichen physikalischen Größe und steht
über den Anschluß 14 als Ausgangssignal AS 1 für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung.
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Das Ausgangssignal des Integrators 8 stellt die erste zeitliche Ableitung des Signals AS 1 dar und kann am
Anschluß 15 als Ausgangssignal AS 2 abgegriffen werden.
Da es sich bei der Gesamtanordnung um eine Nachlaufregelschleife
dritter Ordnung handelt, kann arn Ausgang des Integrators 4 die zweite zeitliche Ableitung des Signals
AS 1 in Form eines AS 3 abgegriffen werden, das zur Weiterverarbeitung im dargestellten Ausführungsbeispiel
über eine Leitung 16 dem Eingang einer Detektor- und Steuerschaltung 20 zugeführt wird.
Die Eingangsstufe der Detektor- und Steuerschaltung 20 wird von einer zweiten Totzonen-Schaltung 21 gebildet, die eine
obere Grenze OG 2 und eine untere Grenze UG 2 definiert, wobei diese Grenzen symmetrisch und jeweils über bzw.
unter den entsprechenden Grenzen der Totzonenschaltung 5 liegen.
Solange das Signal AS 3 zwischen cten durch die Totzonen-Schaltung
21 vorgegebenen Grenzwerten OG 2 und UG 2 bleibt, wird die Detektor- und Steuerschaltung 20 nicht wirksam,
und in diesem Falle werden die von der Totzonen-Schaltung 5 dem Filter 7 zugeführten und bei überschreiten der Grenzwerte
dieser Totzonen-Schaltung 5 auftretenden Signale im Filter 7 verarbeitet, das sich in diesem Falle im "Normalbetrieb"
befindet und dabei ein schnelles "Ansprechverhalten bei gleichzeitiger Unterdrückung bzw. Eliminierung kleinerer
Störungen gewährleistet.
übersteigt jedoch das Signal AS 3 eine der beiden durch die
Totzonen-Schaltung 21 vorgegebenen Grenzen OG 2 bzw. UG 2, was gleichbedeutend mit dem Vorliegen eines Störungsfalls
ist, so wird der steuerbare Impulsfolgengeber 13 in Tätigkeit
gesetzt, was bedeutet , daß die Ordnung des Filters
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erniedrigt, damit das Ansprechverhalten verändert und somit
die im Eingangssignal ES enthaltene Störung im Ausgangssignal
AS 1 weitgehend unterdrückt bzw. beseitigt wird.
Der steuerbare Impulsfolgengeber 13, der im Normalbetrieb
die von der Totzonen-Schaltung 5 kommenden Signale unverändert
durchläßt, wird dabei in Abhängigkeit davon, ob die obere
oder untere Grenze der Totzonen-Schaltung 21 überschritten
worden ist, in Betriebszustände umgesteuert, in denen ;
bestimmte, vorgebbare Übertragungscharakteristiken wirksam '
werden. Diese unterschiedlichen Übertragungscharakteristiken \
können darin bestehen, daß im Normalbetrieb das auf der
Leitung 6 ankommende Signal einfach durchgelassen wird,
während in dem durch die Detektor- und Steuerschaltung 20
Leitung 6 ankommende Signal einfach durchgelassen wird,
während in dem durch die Detektor- und Steuerschaltung 20
definierten Störbetrieb entweder das auf der Leitung 6 an- !
kommende Signal verändert oder ganz gesperrt und dafür
speziell erzeugte Signale eingespeist werden. !
In Fig. 2 ist eine als Digitalschaltung aufgebaute Nachlauf- [
regelschaltung dargestellt, wie sie bevorzugterweise in einem j Antiblockiersystem für Kraftfahrzeugbremsen Verwendung findet. f
Der grundsätzliche Aufbau dieser Anordnung entspricht der :
in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung. So umfaßt sie ebenfalls
einen Vergleicher 2, der mit einem Filter 7 zu einer Nach- i
einen Vergleicher 2, der mit einem Filter 7 zu einer Nach- i
laufregelschleife zusammengefaßt ist, und es ist eine
Detektor- und Steuerschaltung 20 vorgesehen, die einen .
di'ei verschiedene "Übertragungscharakteristiken" gewährleistenden
steuerbaren Impulsfolgengeber 13 ansteuert und festlegt, i
welche der drei möglichen Betriebsstellungen dieser Impulsfolgengeber 13 einnehmen muß. :
Obwohl es sich bei dem Gesamtsystem nach Fig. 2 um ein j
getaktetes System handelt, sind aus Gründen der Übersicht- ;
lichkeit keine Taktgeneratoren und dergleichen dargestellt.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist beim digitalen Aufbau der Nachlaufregelschaltung
vorgesehen, daß jedem der das Eingangssignal ES bildenden, vom Radsensor stammenden und durch ihren veränderlichen
zeitlichen Abstand die Radgeschwindigkeit sowie deren zeitliche Ableitungen beinhaltenden Impulse durch einen das
ankommende Signal mit einem Faktor multiplizierenden Zuordner 23 eine fest vorgegebene Zahl zugeordnet wird, die über die
Summierschaltung 3 mit positivem Vorzeichen zum Inhalt des als akkumulierendes Register aufgebauten Integrators 4
addiert wird. Das der Ableitung der Beschleunigung entsprechende Ausgangssignal des Integrators 4 wird einerseits durch
die die beiden ersten Grenzen vorgebende Totzonen-Schaltung überwacht und andererseits über die Leitung.16 der Detektor-
und Steuerschaltung 20 zugeführt.
Die Totzonen-^Schaltung 5 ist als Diskriminator aufgebaut,
der auf der Leitung das Signal 0 abgibt, solange der Inhalt des Integrators 4 zwischen einem oberen Grenzwert OG 1 und
einem unteren Grenzwert UG 1 verbleibt. Sobald die obere Grenze OG 1 überschritten wird, erscheint am Ausgang der
Totzonen-Schaltung 5 ein Signal +1, während beim Unterschreiten der unteren Grenze UG 1 ein Ausgangssignal -1 auftritt.
über die Leitung 6 gelangen die Ausgangssignale der Totzonen-Schaltung
5 zum Filter 7, das im vorliegenden Fall zwei Integratoren 26 und 28 umfaßt und daher zweiten Ordnung ist.
Ein steuerbarer Impulsfolgengeber 13, der auch als in seiner
übertragungscharakteristik veränderbarer (nicht linearer) Koeffizientenbildner
bezeichnet werden könnte, ist direkt am Eingang des Filters 7 vorgesehen und enthält Übertragungskanäle 17 und 18, die
unter der Einwirkung der Detektor- und Steuerschaltung 20 mit Hilfe eines schematisch angedeuteten Umschalters 19
wechselweise in das Filter 7 eingeschaltet werden können. Die den "Normalzustand" wiedergebende Fig. 2 zeigt, daß
üblicherweise der Übertrager 17 eingeschaltet ist, welcher
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die auf der Leitung 6 ankommenden Signale vorzugsweise unverändert durchläßt.
Das Ausgangssignal des Impulsfolgengebers 13 wird über eine Summierstufe 25 dem das Beschleunigungssignal AS 2
bildenden Integrator 26 zugeführt, der ebenfalls als akkumulierendes
Register aufgebaut ist. Durch den Koeffizientenbildner 27 wird das Ausgangssignal des Integrators
26 durch einen Faktor geteilt und einerseits dem Geschwindigkeitsintegrator 28 zugeführt, andererseits auf den negativen
Eingang der Summierstufe 25 zurückgekoppelt.
Am Ausgang des Geschwindigkeitsintegrators 28 steht über den Anschluß 14 ein Ausgangssignal AS 1 zur Verfügung, das in Form
eines veränderlichen Zahlenwertes ein Abbild der Raddrehgeschwindigkeit darstellt.
Dieses Ausgangssignal des Integrators 28 wird einem der drei Eingänge der Summierstufe 10 zugeführt, die an ihrem zweiten
Eingang das Ausgangssignal des Beschleunigungsintegrators und an ihrem dritten Eingang das durch den Koeffizientenbildner
29 mit einem Faktor multiplizierte Ausgangssignal dor Tot/.oncn-Schaltung 5 empfängt. Insbesondere dieser
letztere Filterzweig dient dazu, das von der Suirimierstufe
abgegebene und auf den negativen Eingang des Vergleichers rückgekoppelte Signal möglichst rasch an im Eingangssignal
ES auftretende Änderungen anzupassen und somit die Schwingneigung des Systems zu bedampfen.
Die über die Leitung 16 mit dem Ausgang des Integrators 4 verbundene Detektor- und Steuerschaltung 20 umfaßt wie
im Fall der Fig. 1 eine als Diskriminatorstufe aufgebaute Totxoncn-Schaltung 21 und eine Steuerschaltung 22, deren
eiiii;r möglichen Ausführuncjsform entsprechender Aufbau
zusammen mit einer Ausführungsform des Impulsfolgengebers 13 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben werden soll.
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Gemäß dieser Fig. 3 wird die Steuerschaltung 22 in Abhängigkeit von oberen und unteren Grenzwerten OG 1, 06 2, UG 1 und
UG 2 angesteuert, wobei die Totzonen-Schaltung 21 bei Überschreiten
der unteren Grenze UG 2 oder der oberen Grenze OG ein kurzes impulsförmiges Signal abgibt und entsprechende
Signale von der Totzonen-Schaltung 5 (Fig. 2) kommen, wenn durch das der Ableitung der Beschleunigung entsprechende
Signal AS 3 - auch Rucksignal genannt - die untere Grenze UG 1 oder die obere Grenze OG 1 dieser Totzonen-Schaltung 5
überschritten wird.
Durch die bei Überschreiten der jeweiligen Grenzwerte UG 2 oder OG 2 bzw. bei Unterschreiten von UG 1 oder OG 1
abgegebene Impulse werden zwei Flip-Flops 31 und 32 gesetzt bzw. zurückgesetzt, die zusammen die Steuerschaltung 22
bilden.
Dabei ist davon auszugehen, daß an den Q-Ausgängen dieser Flip-Flops normalerweise eine logische 0 erscheint, die
erst dann durch eine logische 1 abgelöst wird, wenn das betreffende Flip-Flop durch einen Impuls gemäß einem überschreiten
von OG 2 bzw. UG 2 gesetzt worden ist, d.h. wenn die Totzonen-Schaltung 21 das Vorliegen eines Störfalls festgestellt
hat.
Im Normalfall wird die an den Q-Ausgängen der Flip-Flops 31
und 32 erscheinende logische 0 durch die Inverter 42 und
43 als logische 1 an die beiden Eingänge des UND-Gatters
44 angelegt, das somit das UND-Gatter 45 für auf der Leitung 6 ankommende Impulse offenhält, die dann über das ODER-Gatter
38 an die auf den steuerbaren Impulsfolgengeber 13 folgende Summierstufe 25 weitergegeben werden.
Der steuerbare Impulsfolgengeber kann im Normalfall als Multiplizierer betrachtet werden, der das auf der Leitung 6
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erscheinende Eingangssignal mit dem Faktor 1 multipliziert, d.h. unverändert an die nachfolgende Summierstufe 25 weitergibt.
Wird dagegen eines der beiden Flip-Flops durch ein Signal auf der entsprechenden Leitung von der Totzonen-Schaltung 21 gesetzt,
weil diese einen Störfall erkannt hat, so erscheint entweder auf der Leitung 33 oder der Leitung 34 eine logische
1, die entweder durch den Inverter 43 oder den Inverter in eine logische 0 verwandelt wird. Dadurch gibt das Gatter
4 4 an seinem Ausgang ebenfalls eine logische 0 ab und das Gatter 45 wird so lange gesperrt, solange das betreffende
Flip-Flop 31 oder 32 gesetzt ist. In diesem Fall ist also der in Fig. 2 symbolisch dargestellte Schalter 19 in die
in Fig. 2 nicht dargestellte Stellung umgelegt und der Übertrager 17 aus dem Filter 7 ausgekoppelt.
Besteht nun der Störfall z.B. darin, daß die Totzonen-Schaltung 21 ein Übersteigen der zweiten oberen Grenze OG 2 durch
den Inhalt des Ruck-Integrators 4 festgestellt hat, so wird das Flip-Flop 32 gesetzt, an dessen Q-Ausgang somit eine
logische 1 erscheint. Hierdurch wird das UND-Gatter 35 geöffnet, an dessen zweiten Eingang die durch den Multiplikator 39
jeweils mit dem Faktor +1 multiplizierten Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 41 anliegen. Da die Folgefrequenz dieses
Impulsgenerators 41 so gewählt werden kann, daß sie einer bestimmten vorgebbaren Beschleunigung entspricht, erscheint
am Ausgang des Gatters 35 eine Impulsfolgefrequenz, die diese Beschleunigung repräsentiert und die über die ODER-Gatter
37 und 38 an die Summierstufe 25 weitergegeben wird, um im Beschleunigungs-Filter (Integrator 26 mit Rückführung)
«lufaddiert zu werden.
Besteht der Störfall andererseits darin, daß die Totzonen-Schaltung
21 ein Unterschreiten der zweiten unteren Grenze
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UG 2 festgestellt hat, so ist statt des Flip-Flops 32 das Flip-Flop 31 gesetzt, und es ist nicht das UND-Gatter 35,
sondern das UND-Gatter 36 geöffnet, das über einen Multiplikator 40 mit dem Impulsgenerator 41 verbunden ist. Dieser
Multiplikator 40 multipliziert die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 41 mit einem Faktor -1, so daß am Ausgang des
UND-Gatters 36 eine Impulsfolge erscheint, die nunmehr eine entsprechende negative Beschleunigung repräsentiert.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß das UND-Gatter 44 statt über die Leitungen 33 bzw. 34 mit dem
Q-Ausgängen der Flip-Flops 31 und 32 auch mit deren Q-Ausgängen verbunden sein könnte, was dann die Verwendung der
Inverter 42 und 43 überflüssig machen würde.
In Fig. 4 ist in der untersten Zeile das Eingangssignal ES gezeichnet, das über die Klemme 1 an den positiven Eingang
der Summierstufe 3 des Vergleichers 2 gelangt. Dieses Eingangssignal
besteht aus einer Folge von Impulsen, die z.B. dadurch gewonnen wurden, daß sich mit dem betreffenden Fahrzeugrad
ein Radkranz mitdreht, dessen Zacken beim Vorbeilaufen an einem induktiven Fühler jeweils einen kurzen Spannungsstoß
erzeugen. Das so gewonnene Signal wird dann in bekannter Weise durch einen Impulsformer aufbereitet und mit dem Takt
des Gesamtsystems in der Weise synchronisiert, daß die in den Impulsabständen enthaltene Information hinsichtlich der
Drehgeschwindigkeit des Rades und deren zeitlichen Ableitungen, d.h. also insbesondere der Beschleunigung und des Rucks, die
an diesem Rad auftreten, erhalten bleibt.
Der in Fig. 4 wiedergegebene Ausschnitt aus der am Eingang
der Nachlaufregelschaltung anliegenden Impulsfolge ist so gewählt, daß im Abschnitt I zunächst eine geringfügige Verzögerung
und dann eine gewisse Beschleunigung des Rades angezeigt werden, während im Abschnitt II plötzlich eine so
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starke Beschleunigung vorhanden ist, daß der diese Beschleunigungsänderung kennzeichnende Ruck als übermäßig groß anzusehen
ist. Im Abschnitt III nimmt dann, was sich in den größer werdenden Impulsabständen niederschlägt, die Drehgeschwindigkeit
des Rades wieder ab, was im Abschnitt IV wieder in so starkem Ausmaß geschieht, daß der hiermit verbundene Ruck
als zu groß bezeichnet werden kann. Im Abschnitt V schließlich wird dann die Drehzahl des Rades aufgrund einer positiven
Beschleunigung wieder erhöht.
Die eben geschilderten, sich in dem in der untersten Zeile von Fig. 4 gezeichneten Signal wiederspiegelnden Vorgänge
lassen sich wesentlich deutlicher in der darüberliegenden graphischen Darstellung erkennen, in der der Inhalt Z des
Ruckintegrators 4 aus Fig. 2 in Abhängigkeit von dem darunter wiedergegebenen Eingangssignal ES dargestellt ist.
Bevor jedoch auf den genauen Verlauf des Inhalts dieses Ruck-Integrators eingegangen wird, soll kurz die generelle
Funktionsweise der digitalen Nachlaufregelschaltung erläutert werden.
Die Pulsfolge des Eingangs-Signals wird mit einem festen Takt, der dem Wort-Takt, d.h. der Verarbeitungsfrequenz
der binären Zahl-Wörter in den Registern, entspricht, abgetastet. Die dabei unvermeidlichen Abtast-Jitter werden
durch die Filter-Charakteristik des Nachlaufroglers unterdrückt.
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Die erf indungsgeniäße Na chi au I rege .1 schleif e funktioniert nun
so, daß über die Summierstufe 3 in das den Ruckintegrator
bildende akkumulierende Register immer dann eine bestimmte Zahl mit positiven Vorzeichen eingegeben wird, wenn an der
Klemme 1 ein Impuls des Eingangssignals ES abgetastet wird, während bei jedem Wort-Takt vom Inhalt des Registers 4 der
am Ausgang der Summierstufe 10 erscheinende Zahlenwert dadurch abgezogen wird, daß dieser Zahlenwert an den negativen
Eingang der Summierstufe 3 gelegt wird.
Geht man nun von einem eingoschwungenen Zustand aus, in
welchem sich die Radgeschwindigkeit nicht ändert, und nimmt man an, daß bei dieser gegebenen Radgeschwindigkeit die
Folgefrequenz der am Eingang 1 anliegenden Impulse ein Drittel der Frequenz des Wort-Taktes beträgt, so treffen auf einen
Additionsvorgang im Ruckintegrator 4 genau drei Subtraktionsvorgänge.
Damit dies, dein eingoschwungenen Zustand entsprechend,
nicht zu einer Veränderung des Inhalts des Ruckintegrators
4 führt, muß also der am Ausgang der Summierstufe 10 erscheinende Zahlenwert gerade ein Drittel des einem Eingangsimpuls zugeordneten festen Zahlenwertes sein.
Da im eingeschwungenen Zustand weder die Totzonen-Schaltung
5 noch der Beschleunigungsintegrator 26 ein Ausgangssignal liefern, ist der am Ausgang der Summierstufe 10 erscheinende
Zahlenwert identisch mit dem Inhalt des Geschwindigkeits-Integrators 28 bzw. mit dom an der Klemme 14 erscheinenden
Ausgangssignal AS 1.
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In Fig. 4 ist über den Impulsen ES der Inhalt Z des Ruck-Integrators
4 schematisch angegeben, wobei in dieser Darstellung auch die mittels der Totzonen-Schaltung 5 realisierten
Schwellwerte OG 1 und UG 1 und die mittels der Totzonen-Schaltung 21 realisierten Schwellwerte OG 2 und
UG 2 angegeben sind.
Die Diagrammdarstellung läßt erkennen, daß bei Überschreiten der Schwellwerte entsprechende Signale erzeugt werden, die
im Falle der Überschreitung der Grenzen der Totzonen-Schaltung 5 dem Filter 7 zugeführt werden, während im Falle
der Überschreitung der Grenzen der Totzonen-Schaltung 21 in die Funktion des Filters 7 in einer noch zu erläuternden
Weise eingegriffen wird.
Durch die Totzonen-Schaltung 5 wird eine vorteilhafte Unterdrückung
von Quantisierungsfehlern, sowie von kurzzeitigen Schwankungen der Abstände der Eingangsimpulse sichergestellt,
die entweder auf einer für ein Antiblockiersystem nicht weiter interessierenden "Pendelbewegung" des Rades (im
Sinne von kurz aufeinanderfolgenden geringfügigen Beschleunigungen und Verzögerungen) oder aber auf reinen Störeffekten
beruhen, wie sie z.B. durch Ungenauigkeiten in der Zahnteilung des sich mit dem betreffenden Rad mitdrehenden
Zahnkranzes oder durch von der Synchronisation der vom Radsensor abgegebenen Impulse mit dem Worttakt der Nachlaufregelschaltung
verursachte Abtast-Jitter der an der Klemme 1 erscheinenden Eingangsimpulse entstehen, wie
bereits erwähnt wurde.
Das von der Totzonen-Schaltung 5 an das Filter 7 weitergegebene Signal wird dem steuerbaren Impulsfolgengeber 13 zugeführt
und gelangt gemäß Fig. 3 über die Leitung 6 gleichzeitig an
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das UND-Gatter 45.
Da, wie die oberste Zeile von Fig. 4 zeigt, vom UND-Gatter
44 eine loyische 1 abgegeben wird, ist das UND-Gatter 45 für das +1-Signal der Totzonen-Schaltung 5 durchlässig, so
daß dieses Signal über das ODER-Gatter 38 an die Summierstufe 25 gelangt und zum Inhalt des Beschleunigungs-Filters
(Integrator 26 mit Rückführung) addiert wird. Dessen Ausgangssignal wird dann einerseits über die Klemme 15 einer
weiteren Verarbeitung zugeführt und gelangt weiterhin an den zweiten Eingang der Summierstufe 10, wo es zu einer
weiteren Vorab-Erhöhung des auf den Eingang des Vergleichers 2 rückgekoppelten Zahlenwertes im Vergleich zu dem im
Geschwindigkeitsintegrator 28 enthaltenen Zahlenwert führt.
Weiterhin wird das Ausgangssignal des Beschleunigungs-Filters 26 durch den Koeffizientenbildner 27 geteilt und
gelangt dann zum Geschwindigkeits-Integrator 28, dessen Inhalt somit an die von der Totzonen-Schaltung 5 festgestellte
Geschwindigkeitserhöhung des Rades angepaßt wird.
Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Koeffizientenbildners
27 auf den negativen Eingang der Summierstufe 25 zurückgekoppelt, so daß also in all den Fällen, in denen von
der Totzonen-Schaltung 5 keine weiteren Signale mehr abgegeben werden, der Inhalt des Beschleunigungs-Integrators
26 mit einer entsprechenden Zeitkonstante wieder auf 0 absinkt, was dazu führt, daß dem Geschwindicjkeitsintegrator
28 keinsweiteren Eingangssignale mehr zugeführt werden und dessen Zahlenwert wieder konstant bleibt.
In Fig. 4 ist jode Ji ein anderer Verlarf dos Eingargssignals
dargestellt, da die beiden nächsten Eingangsimpulse so rasch folgen, daß nach dem Übersteigen der ersten oberen Grenze OG
auch die zweite obere Grenze OG 2 überschritten wird. Dies
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wird von der in der Detektor- und Steuerschaltung 20 enthaltenen Totzonen-Schaltung 21 erkannt, die einen kurzen
positiven Impuls abgibt, der an den Setz-Eingang des
Flip-Flops 32 gelangt, dessen Q-Ausgang somit vom O-Zustand
zum 1-Zustand übergeht.
Die auf der Leitung 33 erscheinende logische 1 wird durch don Inverter 43 invertiert, so daß das UND-Gatter 4 4 an seinem
Ausgang eine logische 0 erzeugt, durch die das UND-Gatter 4 5 gesperrt und somit für die von der Totzonen -Schaltung
abgegebenen Signale undurchlässig gemacht wird.
Statt dessen bewirkt die auf der Leitung 33 erzeugte logische 1 ein öffnen des UND-Gatters 35, das über seinen zweiten
Eingang die mit dem Faktor+1 multiplizierten Impulse des Impulsgenerators 41 empfängt, die es über das ODER-Gatter
an das ODER-Gatter 38 und von dort an die dem Beschleunigungs-Integrator 26 vorausgehende Summierstufe 25 weitergibt.
Durch das Überschreiten der zweiten oberen Grenze 0G2 wird
also die im vorausgehenden "Normalzustand" als Multiplizierer (Multiplikationsfaktor 1) arbeitende Anordnung 13 auf eine
Begrenzerfunktion umgeschaltet, in der unabhängig von dem von der Totzonen-Schaltung 5 abgegebenen Signal die vom
Oszillator 41 erzeugte Impulsfolge mit konstanter Folgefrequenz weitergegeben wird.
Diese Folgefrequenz ist nun, wie bereits erwähnt, so gewählt,
daß sie einer bestimmten Beschleunigung entspricht, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, für positive und negative
Beschleunigungen den gleichen absoluten Wert zu verwenden.
In dem dem überschreiten der zweiten oberen Grenze OG 2 entsprechenden
"Störfall" wird also durch das Umschalten des steuerbaren Impulsfolgengebers 13 über die Summierstufe 25
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in das Beschleunigungsregister 26 ein konstanter Wert eingespeist,
was dazu führt, daß das Ausgangssignal AS 1 des Filters 7 nicht mehr ein genaues Abbild des gestörten
echten Raddrehzahlsignals sondern ein extrapoliertes Signal ist. Durch die spezielle Wahl der Folgefrequenz des Impulsgenerators
41 wird erreicht, daß dieses extrapolierte Signal insbesondere bei Radverzögerungen so verläuft, wie es der
maximal möglichen Kraftfahrzeugverzögerung entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, daß durch das während dieses "Störbetriebs"
erzeugte extrapolierte Signal zwar nicht alle Einzelheiten der am Rad auftretenden Beschleunigungen und
Verzögerungen nachgezeichnet werden, daß sich aber dieses Signal möglichst rasch auf einen Wert zubewegt, zu dem hin auch das
tatsächliche Raddrehzahlsignal tendiert, so daß nach möglichst kurzer Zeit die beiden Signale wieder so weit übereinstimmen,
daß der steuerbare Impulsfolgengeber 13 wieder auf "Normalbetrieb" zurückgeschaltet werden kann, bei der er die von
der Totzonen-Schaltung 5 gelieferten Impulse vorzugsweise unverändert durchläßt.
Dieses Zurückschalten ist in Fig. 4 beim zehnten Eingangsimpuls dargestellt, d.h. es erfolgt nicht, wenn die zweite
obere Grenze OG 2 von oben nach unten überschritten wird, sondern erst nachdem der Inhalt Z des Ruck-Integrators 4
unter die erste obere Grenze OG 1 abgesunken ist. Hierdurch wird erreicht, daß das extrapolierte Signal stetig in das
am Filterausgang dann wieder erzeugte echte Raddrehzahlsignal übergeht.
Ein dem im Zusammenhang mit den Grenzen OG 1 und OG 2 geschilderten
Vorgang analoger Verlauf ist in Fig. 4 noch für die einer Radverzögorung entsprechenden unteren Grenzen UG 1
und UG 2 dargestellt.
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In Fig. 5 ist in der untersten Zeile das invertierte Ausgangssignal
von Gatter 44 aufgetragen, so daß hier eine logische 1 dem Auftreten einer "Sensorstörung "und das Auftreten
einer logischen Null dem "Normalbetrieb" entspricht.
In dem über dem Gattersignal wiedergegebenen Diagramm ist über der Zeit die Geschwindigkeit ν eines Rades aufgetragen,
wobei die durchgezogene Linie die echte Raddrehzahl, die gestrichelten Linien das jeweils beim Auftreten einer Sensorstörung
erzeugte extrapolierte Signal und die senkrecht verlaufenden Linien Störungen wiedergeben, wie sie beispielsweise
durch einen Wackelkontakt in der vom Radsensor zur Nachlaufregelschaltung führenden Leitung oder durch die Einstreuung
einer hochfrequenten Störung erzeujt werden.
Wie der Fig. 5 zu entnehmen ist, steigt die Geschwindigkeit des betrachteten Rades zunächst an, um dann auf eine horizontale
Tangente einzuschwenken. Kurz nach dem Erreichen dieser "konstanten" Geschwindigkeit tritt eine Störung auf, die das
tatsächliche Raddrehzahlsignal scharf nach unten abfallen läßt. Dies würde nun einer Beschleunigungsänderung, d.h.
einem Ruck entsprechen, wie er an physikalisch möglichen Systemen nicht auftreten kann. Dies wird durch die Totzonen-Schaltung
21 der Detektor- und Steuerschaltung 20 erkannt, was in Fig. 5 durch den Fächer 50 angedeutet ist. Dieser Fächer wird
durch die zweiten oberen und unteren Grenzen, d.h. die durch die Totzonen-Schaltung 21 definierten Grenzen OG 2 und UG 2
für das Ruck-Signal aufgespannt und definiert einen "Erw.artungsbereich"
,innerhalb dessen sich allein das untersuchte
Signal in physikalisch sinnvoller Weise hätte weiterbewegen können, wenn keine Störung aufgetreten wäre.
Die Tatsache, daß das tatsächlich am Eingang der Nachlaufregelschaltung
auftretende Signal aus dem Bereich dieses Erwartungsfächers herausläuft wird durch die erfindungsgemäße
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Nachlaufregelschaltung als Störung interpretiert, und es
wird das Filter 7 durch die Detektor- und Steuerschaltung auf ein langsameres Ansprechverhalten umgeschaltet, so daß
am Geschwindigkeitsausgang 14 des Filters statt eines dem gestörten Eingangssignal entsprechenden Signals ein extrapoliertes
Signal erscheint, das in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist.
Diese gestrichtelte Linie hat zunächst eine von der durch den Oszillator 41 vorgegebenen festen Beschleunigung verschiedene
Steigung, da die nunmehr vom Oszillator 41 über den Multiplizierer 40, das UND-Gatter 36, die ODER-Gatter 37
und 38 und die Summierstufe 25 zum Beschleunigungs-Integrator 26 gelangenden Zahlenwerte zu dem im Integrator 26 bereits
vorhandenen Beschleunigungswert addiert werden, dessen Beitrag erst nach und nach abklingt. Hierdurch wird erfindungsgemäß
erreicht, daß die gestrichelte Kurve in Fig. 5 zunächst immer dieselbe Steigung beibehält, die das noch ungestörte echte
Raddrehzahlsignal kurz vor dem Auftreten der Störung hatte und dann erst langsam in eine Kurve mit der durch den Oszillator
41 vorgebbaren positiven oder negativen Neigung übergeht.
Der zweite in Fig. 5 dargestellte Erwartungsfächer 51, der sich
wegen des noch immer anhaltenden Störfalls am extrapolierten Signal orientiert, kennzeichnet eine Stelle, an der das gestörte
Eingangssignal der Nachlaufregelschaltung eine sehr hohe positive Steigung besitzt, die nur durch das Auftreten
eines übermäßigen, d.h. physikalisch nicht sinnvollen positiven Rucks interpretiert werden kann. Hier wird nun also die
zweite obere Grenze von unten nach oben überschritten, so daß der steuerbare Tmpulsfolgengeber 13 ohne in den "normalen"
Arbeitszustand zurückzukehren so umgeschaltet wird, daß er statt der bisher abgegebenen, einer negativen Beschleunigung
entsprechenden Impulsfolge nunmehr eine Impulsfolge liefert, die einer entsprechenden positiven Beschleunigung entspricht.
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Dies spiegelt sich in Fig.' 5 durch ein nach oben gerichtetes Umbiegen der gestrichelten Linie wieder, die dann beim Fächer
52 wieder nach unten umbiegt, da nunmehr wieder eine Störung auftritt, die zu einem überschreiten der zweiten unteren
Grenze UG 2 führt.
Im weiteren Verlaufe ist das am Eingang der Nachlaufregelschaltung
auftretende Signal für einen längeren Zeitraum nicht gestört und durchläuft zunächst ein Minimum, um dann
wieder anzusteigen.
Da aber im Bereich des Fächers 52 der Abstand zwischen den» in
diesem Zeitraum vom Filter 7 erzeugten extrapolierten Signal und dem echten Raddrehzahlsignal sehr groß ist, wird die
erste untere Grenze UG 1 zunächst nicht von unten nach oben überschritten, so daß das Filter 7 weiterhin im
"Störbetrieb" gehalten wird.
Da das Filter in diesem Arbeitszustand ein wesentlich langsameres Ansprechverhalten als im Normalzustand besitzt,
vermag das von ihm erzeugte extrapolierte Signal den in diesem Zeitraum auftretenden Geschwindigkeitsverlauf des
betrachteten Rades nicht mit allen Einzelheiten nachzuzeichnen,
sondern es nimmt solange stetig mit einer vorgebbaren Neigung ab, bis sich die beiden Signale soweit aneinander angenähert
haben, daß die erste untere Grenze UG 1 wieder überschritten wird. Dies geschieht bei der Darstellung von Fig. 5 im Bereich
des Fächers 53.
Im Bereich der Fächer 54 und 55 ist eine Störung dargestellt, die nur zu einem kurzen Abkoppeln des extrapolierten Signals
vom echten Raddrehzahlsignal führt, während die bei den Fächern 56 und 57 auftretende Störung wieder zu einer länger andauernden
Abweichung zwischen echtem Raddrehzahlsignal und extrapoliertem Signal führt.
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Insgesamt läßt sich der Darstellung nach Fig. 5 entnehmen, daß der Globalverlauf des echten Raddrehzahlsignals trotz
außerordentlich starker Störeinwirkungen durch die erfindungsgemäße
Nachlaufregelschaltung im wesentlichen richtig wiedergegeben wird, und daß gleichzeitig die Störungen nahezu
vollständig unterdrückt werden. Das auf diese Weise am Ausgang 14 des Filters 7 gewonnene Geschwindigkeitssignal stellt eins
Optimierung hinsichtlich der beiden einander widersprechenden Forderungen, nämlich einer guten Störungsunterdrückung einerseits
und einem möglichst raschen Ansprechverhalten bzw. einem möglichst guten Auflösungsvermögen andererseits dar und läßt
sich in äußerst vorteilhafter Weise einer weiteren Verarbeitung durch die elektronische Schaltung zuführen, die den Bremsdruck
an den einzelnen Rädern so steuert, daß es nicht zu einem Blockieren eines oder mehrerer Räder kommt und das Fahrzeug
auf optimale Weise abgebremst wird.
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Leerseite
Claims (17)
- ALFRED TEVES GMBHFrankfurt 2 P 4633H. Bleckmann - 8 H. Loreck - 4Verfahren und Schaltungsanordnung zur Umwandlung von in Fahrzeugen vorliegenden und als Frequenz dargestellten veränderlichen physikalischen Größen in zur Frequenz proportionale Zahlenwerte bzw. SignalePatentansprüche!Verfahren zur Umwandlung von in Fahrzeugen vorliegenden und als Frequenz dargestellten, zumindest zeitweise störungsbehafteten, veränderlichen physikalischen Größen in zur Frequenz proportionale, zur unmittelbaren Weiterverarbeitung geeignete Zahlenwerte bzw. Signale, dadurch gekennzeichnet , daß das als Frequenz dargestellte Signal in mit Grenzwerten vergleichbare, einer zeitlichen Ableitung der physikalischen Größe entsprechende Signale umgeformt und durch mit Signalrückführung verbundene Integration dieser umgeformten Signale die zur Weiterverarbeitung geeigneten Werte gebildet werden, und daß immer dann, wenn die der zeitlichen Ableitung entsprechenden Signale außerhalb vorgebbarer130027/0397ORIGINAL INSPECTEDGrenzwerte liegen, ausgehend von dem momentanen Wert die neuen zur Weiterverarbeitung bestimmten Werte bei geänderter Übertragungscharakteristik im Integrationskreis gebildet werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zeitliche Ableitung die erste Ableitung der physikalischen Größe verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zeitliche Ableitung die zwei to Ableitung der physikalischen Größe verwendet wird.
- 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die neuen zur Weiterverarbeitung bestimmten Werte durch mindestens einmalige Integration von fest vorgebbaren Größen als Ersatz für die tatsächlich vorliegenden, außerhalb der Grenzwerte liegenden Werte der ersten bzw. zweiten Ableitung entsprechenden Signale gebildet werden.
- 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß aus den einer Ableitung der physikalischen Größe entsprechenden Signalen vor ihrer Integration Störsignale geringer, zulässiger Größe ausgeblendet werden.
- 6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Vergleicher, der aus einem von einer Subtrahierschaltung angesteuerten Integrator und einer Totzonen-Schaltung besteht, wobei dem einen Eingang der Subtrahierschaltung eine Pulsfolge, die in ihrer Frequenz einer zu messenden physikalischen130027/0387_ 3 - -■■·'·■ ■■-:--Größe entspricht, zugeführt ist, während an ihrem anderen Eingang das Ausgangssignal eines dem Vergleicher nachgeschalteten Filters n-ter Ordnung anliegt und die Totzonen-Schaltung drei verschiedene Ausgangssignale in Abhängigkeit davon abgibt, ob das Ausgangssignal des Integrators unter einem vorgegebenen unteren ersten Grenzwert, über einem vorgegebenen oberen ersten Grenzwert oder zwischen diesen beiden Grenzwerten liegt, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Filter (7) n-ter Ordnung wenigstens ein in seiner übertragungscharakteristik veränderbares Organ (13) vorgesehen ist und daß eine Detektor- und Steuerschaltung (20) ein eine zeitliche Ableitung (AS2 bzw. AS3) des zur veränderlichen physikalischen Größe proportionalen Wertes (ASD darstellendes Signal erfaßt und an das Organ (13) ein dessen Übertragungscharakteristik vorübergehend änderndes Ansteuersignal abgibt, wenn das von der Detektor- und Steuerschaltung (20) erfaßte Signal einen Bereich zwischen einer vorgegebenen zweiten unteren und einer vorgegebenen zweiten oberen Grenze verläßt, wobei die ersten Grenzwerte der Totzonen-Schaltung (5) innerhalb der zweiten Grenzwerte der Detektorschaltung (20) liegen.
- 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ordnungszahl η des Filters (7) größer oder gleich 1, insbesondere gleich 2 ist und daß das von der Detektor- und Steuerschaltung (20) erfaßte Signal die erste bzw. zweite zeitliche Ableitung des zur veränderlichen physikalischen Größe proportionalen Wertes (AS1) ist.
- 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung der übertragungscharakteristik des Organs (13) die eingehenden Werte geringer wichtet, so daß das Ansprechverhalten des130027/0397Filters (7) n-ter Ordnung verlangsamt wird.
- 9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitpunkt der Rückstellung des Organs (13) auf die ursprüngliche übertragungscharakteristik mit der Rückkehr des zu steuernden Signals in den zwischen den Grenzen der Detektorschaltung (20) gelegenen Bereich gekoppelt ist.
- 10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitpunkt der Rückstellung des Organs (13) auf die ursprüngliche Übertragungscharakteristik mit der Unterschreitung der durch die Totzonen-Schaltung (5) vorgegebenen ersten Grenzen gekoppelt ist.
- 11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die übertragungscharakteristik des Organs (13) durch das von der Detektor- und Steuerschaltung (20) abgegebene Ansteuersignal quasi-kontinuierlich veränderbar ist.
- 12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,dadurch gekennzeichnet , daß die übertragungscharakteristik des Organs (13) durch das von der Detektor- und Steuerschaltung (20) abgegebene Ansteuersignal sprungartig auf eine andere übertragungscharakteristik umschaltbar ist.
- 13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Organ (13) mit veränderbarer Übertragungscharakteristik als steuerbarer Impulsgeber ausgebildet und einem Integrator (8) des Filters (7) vorgeschaltet ist.130027/0397
- 14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der steuerbare Impulsgeber (13) ein im Normalzustand wirksames Proportionalglied und einen bei Ansteuerung durch die Detektor- und Steuerschaltung (20) wirksamen Konstantsignal-Generator aufweist.
- 15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Proportionalglied den Verstärkungsfaktor1 besitzt.
- 16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch g e kennzeichne . daß dem Konstantsignal-Generator (41) Multiplizierer (39, 40) zugeordnet sind, die jedem der Impulse mit fester Impulsfolgefrequenz einen positiven oder negativen Wert in Abhängigkeit davon zuordnen, ob die obere oder die untere Grenze der Detektor- und Steuerschaltung (20) überschritten wurde.
- 17. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die veränderliche physikalische Größe die Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades ist.130027/0397
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