DE3731983A1 - Verfahren und stellregler zur adapitven stellregelung eines reibungsbehafteten elektro-mechanischen antriebs - Google Patents

Verfahren und stellregler zur adapitven stellregelung eines reibungsbehafteten elektro-mechanischen antriebs

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DE3731983A1
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur adaptiven Stellregelung eines reibungsbehafteten elektro-mechanischen Antriebs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem adaptiven Stellregler zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Bei Stellregelkreisen ist die genaue und dynamikoptimale Positionierung des elektro-mechanischen oder elektro-magnetischen Antriebs, insbesondere bei Kleinsignalverhalten, problematisch, da die Lageregelung durch stark schwankende Reibung und durch sonstige Störkräfte erheblich erschwert wird.
Dies gilt für elektro-mechanische und elektro-magnetische Antriebe beliebiger Art; im folgenden wird speziell auf die Positionierung des mengenbestimmenden Gliedes, also der Regelsteuerung, bei elektrisch ansteuerbaren Dieselein­ spritzpumpen eingegangen, da dies auch ein bevorzugtes Anwendungsgebiet vorliegender Erfindung ist. Es versteht sich aber und soll gleich erwähnt werden, daß die Erfindung auf dieses Anwendungsgebiet nicht beschränkt ist, sondern bei einer Vielzahl von Reglerstrukturen für die Lageregelung bei reibungsbehafteten oder durch sonstige Störgrößen beeinflußten Regelstrecken angewendet werden kann.
So kann sich bei einer üblicherweise von einem von einem Stellregler angesteuerten Hubmagneten bewegten Regelstange für Dieseleinspritz-Reihenpumpen eine unter Umständen sehr stark schwankende Reibung deshalb ergeben, weil diese von fertigungstechnischen Streuungen bei Pumpen und Stellwerken, von Abnutzungserscheinungen, von der Temperatur, von der Regelstangenposition und natürlich vom jeweiligen Betriebszustand, also Großsignalverhalten oder Kleinsignal­ verhalten, abhängig ist.
Störkräfte, die ebenfalls auf die Lageregelung rückwirken, können bei einer Regelstange beispielsweise Absteuerstöße sein, d. h. Rückwirkungen vom jeweiligen Pumpenelement auf die Regelstange, ein Schütteln und Vibrieren des Pumpengehäuses, bei einem rotatorischen elektro-mechanischen Drehantrieb, beispielsweise Elektromotor, Vibrieren des Rotors, schwankende Last u. dgl.
Erkennbar ist hier ein besonderes Problem die schwankende Reibung, die auch während des Betriebs, wie deren Ursachen erkennen lassen, erheblichen Veränderungen unterworfen sein kann.
Es ist bekannt, für Lageregelungen, beispielsweise zur Beaufschlagung des Magnetstellers der Regelstange, Zweipunkt- Schaltregler, PID-Regler mit Führungsformer oder auch PID-Regler mit aktiv gefiltertem D-Anteil einzusetzen. Es hat sich aber gezeigt, daß hierdurch keine ausreichende Unterdrückung des Einflusses von Reibung und sonstigen Störkräften erzielt werden kann, insbesondere, wenn es um das sogenannte Kleinsignalverhalten geht. Der Grund hierfür liegt darin, daß etwa bei Einsatz eines PID-Reglers und geringfügiger Änderung der Führungsgröße, also des Position-Sollsignals durch den P-Anteil zwar eine Stromerhöhung für das Stellwerk resultiert, diese jedoch normalerweise nicht ausreicht, um das Stellglied überhaupt aus der Haftreibung zu bringen. Auch der durch die Differenzierung gewonnene D-Anteil (nadelförmiger zusätzlicher Ansteuerimpuls) bringt nicht viel, so daß die Verstellung schließlich aufgrund des I-Anteils erfolgt, jedoch zu langsam und üblicherweise nur durch Überschwingen über die angestrebte neue Istwertposition hinaus, so daß wieder nur über den I-Anteil schließlich auf die gewünschte Endposition eingeregelt werden kann.
Speziell im Kleinsignalverhalten ergibt sich daher eine besonders schlechte Dynamik der Lageregelung, so daß die Aufgabe vorliegender Erfindung darin zu sehen ist, bei einem Verfahren und einem adaptiven Stellregler zur Lageregelung eines reibungs­ behafteten elektro-mechanischen Antriebs, speziell der Lage­ positionierung der Regelstange einer elektrischen Dieselein­ spritzpumpe, dafür zu sorgen, daß auch bei Kleinsignal­ verhalten eine genaue und dynamikoptimale Positionierung durchgehend, also auch bei schwankender Reibung im Betrieb, sichergestellt ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße adaptive Stellregler lösen diese Aufgabe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 und haben den Vorteil, daß durch die grundsätzliche Parallelschaltung eines speziell ausgebildeten Bypaßreglers zu einem unmittelbar von der Führungsgröße beaufschlagten und ein Vorsteuersignal in Abhängigkeit zum Vorzeichen der Regelabweichung herausgebenden Positionierungs- Vorsteuerkennfeld auf die Strecke stets die Summe des Reglerausgangssignals und des Vorsteuersignals aufgeschaltet wird. Dabei ist das Vorsteuersignal so beschaffen, daß jeweils bestehende momentane Reibungseinflüsse kompensiert werden, so daß vom Stellglied sofort die durch die Führungsgröße bestimmte neue Position eingenommen wird, wobei der Zustandsregler im Bypaß eine noch bestehende Soll-Ist-Abweichung vollends ausregelt.
Vorteilhaft ist ferner, daß durch die Erfindung dafür gesorgt wird, daß durch eine stabile on-line-Adaption mit geringem Überwachungsaufwand das Vorsteuerkennfeld die durch die jeweils auftretenden Reibungseinflüsse bedingten Hysteresewerte sowie sonstige Nichtlinearitäten der Regelstrecke immer auf den neuesten Stand gebracht enthält.
Daher wird, jetzt bezogen auf den speziellen Anwendungsfall, die Regelstange der Einspritzpumpe sofort aus der Reibungshysterese herausgerissen und beschleunigt, wobei durch die spezielle Einstellung des parallelen Zustandsreglers die hochkommende Geschwindigkeit und Beschleunigung dann sofort wieder dämpfend auf das Stellsignal wirken und somit ein Überschwingen und Instabilitäten verhindern.
Zur Kennfeldadaption setzt die Erfindung einen fein aufgelösten Algorithmus ein und verwendet einen sogenannten Trace-Speicher, mit welchem durch ein Regler-Interruptprogramm jeweils eine vorgegebene Anzahl von letzten Abtastwerten der Stellgröße, der Regelgröße und der Regelabweichung abgelegt sind. Insofern ist es dann die in bestimmte Stützstellen des Kennfeldes, bestehend aus einem durch die Reibungshysterese bedingten Aufwärtszweig und Abwärtszweig eingearbeitete Stellgröße selbst, die bei Ansteuerung des Positionierungs-Vorsteuerkennfeldes je nach Vorzeichen der Regelabweichung (Aufwärtszweig oder Abwärtszweig) ausgelesen und auf die Strecke geschaltet wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die zusätzliche Beaufschlagung des aus dem Kennfeld ausgelesenen Vorsteuerwertes mit einem Offsetwert, um Oszillationseffekte zu unterdrücken, die bei nicht ganz genau ermittelter Kennlinie auftreten könnten.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Reglerstruktur eines digitalen Stellreglers mit reibungskompensierendem Vorsteuerkennfeld zur Lageregelung eines elektro-mechanischen Antriebs und
Fig. 2 als Diagramm die beiden Kennlinienzweige (Aufwärts- und Abwärtszweig) der im Positionierungs-Vorsteuerkennfeld enthaltenen Reibungshysterese.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, einen digitalen Zustandsregler im Bypaß zu einem Positionierungs- Vorsteuerkennfeld zu schalten, welches on-line adaptiert wird und daher bei Ansteuerung durch die Führungsgröße, also dem Positions-Sollsignal unmittelbar eine Vorsteuer- Stellgröße heraufgibt, die zur dynamikoptimierten Lageregelung den durch spezielle Untersuchungskriterien bekannten Reibungswert enthält. Durch diese je nach Vorzeichen der Regelabweichung aus dem Aufwärts- oder Abwärtszweig der Reibungshysterese-Kennlinie ausgelesenen Stellsignal- Komponente ist eine sofortige Bewegung der Regelstange sichergestellt, mit nachfolgender, gewichteter Dämpfung aufgrund differenzierter Größen des Regelwegs über dem Bypaßregler.
Die in Fig. 1 gezeigte Reglerstruktur umfaßt die Strecke 10, die beispielsweise aus einem Stromregler und dem von ihm angesteuerten elektro-mechanischen Antrieb, bei der bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung einem Stellmagneten bestehen kann, der die Regelstange der Dieseleinspritzpumpe bewegt. Die Ansteuerung der Strecke erfolgt über zwei parallel zueinander geschaltete Komponeten, und zwar ein Positionierungs-Vorsteuerkennfeld 11 und einen zu der Vorsteuerung im Bypaß angeordneten Zustands­ regler 12, der vorzugsweise eine PIDD²-Charakteristik hat.
Die in Fig. 1 gezeigte grobe Blockstruktur der der Erfindung zugrundeliegenden digitalen, adaptiven Stellregelkonzeption enthält ferner einen Differenzierungsblock 13 und einen Adaptionsblock 14, der sicherstellt, daß das Vorsteuerkennfeld 11 möglichst genau zur Reibungshysterese und zu sonstigen Nichtlinearitäten und Störgrößeneinflüssen der Regelstrecke, beispielsweise also einer Einspritzpume mit elektro-magnetischem Steller, korrespondiert.
Bevor im folgenden genauer auf die Erfindung eingegangen wird, ist darauf hinzuweisen, daß das in der Zeichnung dargestellte, die Erfindung anhand diskreter Schalt- oder Wirkungsstufen oder -blöcken angebende Blockschaltbild nicht einschränkend zu verstehen ist, sondern dazu dient, die funktionellen Grundwirkungen der Erfindung zu veran­ schaulichen und spezielle Funktionsabläufe anschaulich darzustellen. Es versteht sich, daß die einzelnen Schaltungen, Bausteine und Blöcke in analoger, digitaler oder auch hybrider Technik aufgebaut sein können, oder auch, ganz oder teilweise zusammengefaßt, entsprechende Bereiche von programmgesteuerten digitalen Systemen, beispielsweise also Rechnern, Mikroprozessoren o. dgl. belegen können oder auch digitale und/oder analoge Logikschaltungen umfassen können. Die im folgenden angegebene Beschreibung der Erfindung dient daher dem besseren Verständnis, wenn diese bezüglich ihres funktionellen Gesamt- und Zeitablaufs durch die jeweils besprochenen Blöcke erläutert wird; diese Blöcke dienen der Verdeutlichung der Wirkungsweise und des jeweiligen Zusammenwirkens der durch die einzelnen Komponenten dargestellten Teilfunktionen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt ihre Verkörperung in einen digitalen Rechner dar.
Die grundsätzliche Wirkungsweise vorliegender Erfindung ist so, daß die sich verändernde Führungsgröße w(k), also das Positionssignal, das Positionierungs-Vorsteuerkennfeld 11 adressiert, wodurch eine erste Stellsignal-Komponente Utab(k) erzeugt wird und einem ersten Summierungsbereich (Schaltungspunkt P 1) zugeführt wird. Auf Aufbau, Form, Funktion und Adaption dieses Positionierungs- Vorsteuerkennfeldes wird weiter unten noch eingegangen; das Vorsteuerkennfeld enthält auf jeden Fall die durch Reibung bedingten Hysteresewerte sowie sonstige Nichtlinearitäten der Regelstrecke, wobei je nach Vorzeichen der Regelabweichung e(k) diese Stellsignal-Komponente Utab(k) aus einem Aufwärts- oder Abwärtszweig der Reibungshysterese- Kennlinie des Kennfeldes ausgelesen wird.
Die Führungsgröße w(k) wird gleichzeitig einem Vergleichsbereich entsprechend Schaltungspunkt P 2 zugeführt und dort mit dem Regelweg y(k) in üblicher Weise verglichen, wobei die Regelabweichung e(k) das Eingangssignal des zum Vorsteuerkennfeld parallelgeschalteten Bypaßreglers als Zustandsregler mit PIDD²-Charakteristik bildet. Dessen Ausgangssignal u′(k) ist die zweite Stellsignal-Komponente, die beide am Summationspunkt P 1 das Stellsignal u(k) ergeben, welches die Regelstrecke 10 ansteuert. Der Zustandsregler 12 im Bypaß regelt eventuell noch bestehende Soll- Ist-Abweichungen vollends aus.
Die weitere Funktion ist so, daß die durch einen speziellen Differentiationsalgorithmus aus dem Regelwegsignal y(k) abgeleiteten Zustandsgrößen yp(k) entsprechend der Geschwindigkeit und y 2p(k) entsprechend der Beschleunigung dem Bypaßregler 12 ebenfalls zugeführt sind, dessen Differenzengleichung aufgrund seiner PIDD²-Charakteristik daher wie folgt lautet:
Es ergeben sich daher die folgenden Summanden in dieser Differenzengleichung des Zustandsreglers:
  • 1. Das Proportionalglied K p · e(k) entsprechend dem Produkt der Regelabweichung multipliziert mit dem Proportional­ faktor K p .
  • 2. Das Integrationsglied, gebildet aus der Summation der bisherigen und der aktuellen Regelabweichung e(k) und gewichtet mit einer Integrationskonstante K I sowie
  • 3. die nächsten beiden Therme, die die Zustandsgrößen Geschwindigkeit yp(k) und Beschleunigung y 2p(k) enthalten und jeweils mit den Reglerkonstanten Kv und Ka gewichtet sind.
Das Reglerausgangssignal u′(k) und das aus dem Kennfeld gewonnene Vorsteuersignal Utab(k) werden dann zur eigentlichen Stellgröße u(k) am Schaltungspunkt P 1 aufsummiert, so daß sich die folgende Endgleichung für die in Fig. 1 dargestellte Reglerstruktur ergibt:
Der Zustandsregler 12 im Bypaß zum Vorsteuerkennfeld 11 wird so eingestellt, daß ein hoher P-Anteil in Verbindung mit dem Vorsteuerwert Utab(k) aus dem Kennfeld eine starke Stellsignalreaktion erzeugt, die den jeweiligen elektro- mechanischen oder elektro-magnetischen Antrieb oder das Stellglied, bei der bevorzugten Ausführungsform also die Regelstange der Einspritzpumpe, sofort aus der Reibungshysterese herausreißt und beschleunigt. Gleichzeitig wirken die hochkommende Geschwindigkeit yp(k) und Beschleunigung y 2 p(k) aufgrund des negativen Vorzeichens in der Differenzen­ gleichung dämpfend auf das Stellsignal und verhindern somit Überschwingen und Instabilitäten.
Die in Fig. 2 detaillierter dargestellten Aufwärts- und Abwärts­ zweige I und II der Reibungshysterese erklären sich daraus, daß die Reibung nur im idealen, nicht möglichen Fall längs der gestrichelten Mittelkurve III verläuft, tat­ sächlich aber bei der Aufwärtssteuerung die Regelgröße y mit einem Ansteigen der Stellgröße u zunimmt; kehrt sich aber die Richtung der Stellgröße u um, dann durchläuft das Stellglied bzw. die Regelstange notwendigerweise einen Zwischenhalt, so daß sich hier Gleit- und Haftreibungsprobleme und -einflüsse ergeben.
Daher gehören zu einer Regelgröße oder einem Regelweg y, wie die Diagrammdarstellung der Fig. 2 zeigt, zwei Stell­ größenwerte, so daß es zu der durch den Aufzweig I und den Abzweig II gebildeten Reibungshysterese kommt. Dabei kann aber die in Fig. 1 gezeigte Regelstruktur nur dann ein optimales Verhalten gewährleisten, wenn das Positionierungs- Vorsteuerkennfeld ständig den sich ändernden Parametern der Strecke angepaßt wird. Art und Ausmaß der Reibungshysterse und sonstiger Nichtlinearitäten der Regelstrecke sind aber erstens von Stellsystem zu Stellsystem verschieden und im Betrieb ohnehin nicht bekannt, da ständigen Änderungen unterworfen.
Es ist daher eine vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung, eine on-line-Adaption des Vorsteuerkennfelds ständig durchzuführen, was beispielhaft am Adaptionsblock 14 dargestellt ist. Es versteht sich aber, daß eine solche Adaption in vorteilhafter Weise als Subprogramm bei einem Rechner durchgeführt wird und üblicherweise auf einer vor­ gegebenen Interruptebene innerhalb Teilzeiten jeweils eines Abtastintervalls realisiert wird. Die Durchführung solcher Zwischenrechnungen anhand einer Interruptstruktur bei Rechnern ist für sich gesehen bekannt und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.
Da die erwähnten Reibungs- und Instabilitätsprobleme haupt­ sächlich im Kleinsignalverhalten auftreten, hat sich an einem praktischen Ausführungsbeispiel gezeigt, daß eine Stützstellen-Revision im Kennfeldverlauf am besten dann vorgenommen wird, wenn das System in einem relativen Ruhe­ zustand ist. Man speichert nach bestimmten Kriterien die Größen Regelweg y, Regelabweichung e und den zur Ansteuerung der Strecke erforderlichen Strom bzw. die Stellgröße, also die Größen u, y und e.
Unter der weiteren Voraussetzung, daß sich die Werte von y bzw. u nicht stark ändern (Kleinsignalverhalten), also keine große Bewegung stattfindet, erfolgt eine Überprüfung, ob die Regelabweichung positiv oder negativ ist, d. h. ob im Mittel eine Bewegung in positive Richtung oder negative Richtung stattfindet. Ist bei einer vorgegebenen Anzahl von Überprüfungsvorgängen die Regelabweichung über diese Zeit gemittelt deutlich größer oder kleiner als Null, dann kann unter Beachtung des Vorzeichens der Regelabweichung entschieden werden, ob es sich hier um den oberen oder unteren Wert der beiden Zweige I und II des Kennfeldes handelt. Dieser Wert wird dann in das Vorsteuerkennfeld eingeschrieben. Auf diese Weise ergibt sich auch bei ununterbrochener Änderung in sehr kurzer Zeit der in Fig. 2 gezeigte Kennlinienverlauf.
Im einzelnen wird zur on-line-Adaption der Reibungshysterese- Kennlinienzweige im Vorsteuerkennfeld so vorgegangen, daß entsprechend einem speziellen Algorithmus zur Kennfeld­ adaption in einem sogenannten Trace-Speicher durch das Regler-Interruptprogramm beispielsweise die letzten 1024 Abtastwerte der Stellgröße u, des Regelwegs y und der Regelabweichung e abgelesen werden. Die Adaption des Vorsteuerkennfeldes kann daher beispielsweise wie folgt ablaufen:
k = 0
wird fortgesetzt bis k einen vorgegebenen Wert, z. B. k = 1024, erreicht.
Falls dann:
ergeben sich die folgenden Fallmöglichkeiten:
  • a) die Regelabweichung e(k) ist positiv:
    dann wird die Stellgröße u(k) im Aufwärtszweig I der Vorsteuerkennlinie abgespeichert, an der Stelle: w auf (k) = y(k)
  • b) die Regelabweichung e(k) ist negativ: dann wird die Stellgröße u(k) im Abwärtszweig II der Vorsteuerkennlinie abgespeichert an der Stelle:w ab (k) = y(k).
Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch.
Die Adaption des Vorsteuerkennfeldes läuft also so ab, daß der Adaptionsalgorithmus im Rechner den Trace-Speicher nach quasistationären Zuständen durchsucht, d. h. nach Bereichen, in denen die Stellgröße u und die Regelgröße (Regelweg) y näherungsweise konstant sind, d. h. also, die Differenzen aufeinanderfolgender Werte einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigen. Ist ein solcher Bereich gefunden, dann werden die betreffenden Stellgrößen über diesen Zeitraum, also von k = 0 bis k = 1024 beispielsweise, gemittelt und in Abhängigkeit des Vorzeichens des zugehörigen Regelfehlers e als Stützstelle entweder in den Aufwärts- oder in den Abwärtszweig des Vorsteuerkennfeldes 11, also zur Bildung der Reibungshysterese-Kennlinie eingearbeitet.
Dabei kann noch folgende Regel gelten. Ist die neue Stützstelle jedoch nicht größer als die zweit-vorhergehende oder nicht kleiner als die zweit-nächste Stützstelle im derzeitigen Kennfeld, dann verbleibt die bisherige Stützstelle im Kennfeld, wird also nicht geändert (Plausibilitäts­ test).
Der Adaptionsalgorithmus wird dabei vom im Rechner vorhandenen Interruptkontroller zyklisch aufgerufen, wobei pro Abtastintervall (z. B. 800 µs) beispielsweise auf der Inter­ ruptebene I 300 µs zur Verfügung gestellt werden können.
Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung kann darin bestehen, daß der während des eigentlichen Regelvorgangs aus dem Vorsteuerkennfeld jeweils ausgelesene Vorsteuerwert Utab(k) vor der Weiterverarbeitung noch mit einem Offsetwert vorgegebener Größe beaufschlagt wird, um Oszillations­ effekte bei nicht exakt ermittelter Kennlinie zu unterdrücken.
Fährt beispielsweise bei Anwendung der Erfindung auf die Lageregelung der Regelstange einer Dieseleinspritzpumpe der Regelkreis längere Zeit näherungsweise stationär auf dem gleichen Arbeitspunkt, während sich die Pumpendrehzahl ändert, dann muß der Offsetwert eventuell noch drehzahl­ abhängig nachgeführt werden (dargestellt durch die gestrichelte Drehzahlzuführung in Fig. 1), um den Oszillationseffekt aufgrund der sich verkleinernden Reibungshysterese zu unterdrücken.
Alternativ ist es aber möglich, solchen Oszillationseffekten dadurch zu begegnen, daß durch eine zusätzliche Über­ wachungsebene im Rechner in der Weise gegengesteuert wird, daß der Trace-Speicher überprüft und nur dann bearbeitet wird, wenn die darin enthaltenen Abtastproben mehrere Kennfeld- Stützstellen überstreichen.
Durch die Erfindung wird so eine sehr schnelle und besonders genaue Stellregelung durch das Vorsteuer-Kennfeld mit variablem Offset und parallelem Bypaßregler erzielt, so daß sich ein optimales Verhalten im Hinblick auf Stabilität, Dynamik, Reibung und Nichtlinearität ergibt. Dabei benötigt die stabile on-line-Adaption nur einen geringen Überwachungsaufwand, und der Adaptionsalgorithmus ist ohne größeren numerischen Aufwand möglich.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungs­ wesentlich sein.

Claims (15)

1. Verfahren zur adaptiven Stellregelung eines reibungsbehafteten elektro-mechanischen Antriebs, insbesondere zur digitalen adaptiven Stellregelung des mengenbestimmenden Gliedes (Regelstange) einer elektrischen Dieseleinspritzpumpe, mit einem Regeler, der aus der Regelabweichung dem elektro-mechanischen Antrieb die Ansteuerstellgröße zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reibungskompensation ein Positionierungs-Vorsteuerkennfeld (11) mit der Führungsgröße (Positions-Sollsignal w(k)) angesteuert wird, welches mindestens zwei aus der Reibungshysterese der Regelstrecke (10) resultierende Kennlinienzweige (Aufwärts- und Abwärtszweig I, II) aufweist,
daß im Bypaß zum Positionierungs-Vorsteuerkennfeld (11) ein von der Regelabweichung (e(k)) angesteuerter Zustandsregler (12) angeordnet ist, wobei das Regler­ ausgangssignal (u′(k)) und das Ausgangssignal (Utab(k)) des Positionierungs-Vorsteuerkennfeldes die Stellgröße (u(k)) bilden und
daß die Kennlinienverläufe des Positionierungs-Vorsteuerfeldes an die sich ständig ändernden Parameter der Strecke (10) on-line angepaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaption des Vorsteuerkennfeldes bei quasistationären Zuständen der Stellgröße (u(k)) und des Stellweges (Regelgröße y(k)) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen quasistationärer Zustände für Stellgröße (u(k)) und Regelgröße (y(k)) die entsprechenden Stellgrößen (u(k)) gemittelt und in Abhängigkeit des Vorzeichens der zugehörigen Regelabweichung (e(k)) als Stützstelle entweder in den Aufwärts- oder in den Abwärtszweig (I, II) des Positionierungs-Vorsteuerkennfeldes eingearbeitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die quasistationären Zustände der Stellgröße (u(k)) und der Regelgröße (y(k)) dadurch überprüft werden, daß für einen vorgegebenen Überprüfungszeitraum (von k = 0 bis k = 1024) aufeinanderfolgende Differenzwerte von Stellgröße und Regelgröße unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übernahme der für einen vorgegebenen Regelweg (y(k)) durch Adaption gewonnenen neuen Stellgröße (u(k)) in die Kennlinienverläufe des Aufwärts- und Abwärtszweigs der Reibungshysterese im Vorsteuerkennfeld nur dann erfolgt, wenn die neue Stützstelle nicht größer als die zweitvorhergehende oder nicht kleiner als die zweitnächste Stützstelle im jeweils momentanen Kennfeld ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Adaptionsalgorithmus vom Interrupt­ kontroller des Rechners zyklisch aufgerufen und on-line durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vorsteuerkennfeld der Reibungshysteresekennlinie ausgelesenen Stellsignal- Komponenten aufgrund der Ansteuerung durch die Eingangs­ führungsgröße (Positions-Sollsignal w) ausgelesenen Stellsignal-Komponenten (Utab(k)) in Abhängigkeit zum Vorzeichen der Regelabweichung (e(k)) aus dem Aufwärtszweig (I) oder dem Abwärtszweig (II) herrühren.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die PIDD²-Charakteristik des zur Kennfeldvorsteuerung parallelgeschalteten Zustandsreglers (12) und dessen hohem P-Anteil in Verbindung mit der Stellsignal-Komponente (Utab(k)) aus dem Kennfeld eine entsprechend starke Stellsignalreaktion erzeugt und durch Auswertung der durch Differentiation des Regelwegs (y) gewonnenen Geschwindigkeit (yp(k)) und Beschleunigung (y 2p(k)) zur Vermeidung von Überschwingern gedämpft wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vorsteuerungskennfeld jeweils ausgelesene Stellsignal-Komponente (Utab(k)) vor der Weiterverarbeitung mit einem Offset beaufschlagt wird zur Vermeidung von Oszillationseffekten.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Offsetwert zu der aus dem Vorsteuerkennfeld ausgelesenen Stellsignal-Komponente (Utab(k)) drehzahlabhängig nachgeführt wird zur Vermeidung von Oszillationseffekten aufgrund einer sich verkleindernden Reibungshysterese.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen, im Regler-Interruptprogramm verarbeiteten Abtastwerte der Stellgröße, der Regelgröße und der Regelabweichung in einem Trace- Speicher abgelegt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trace-Speicher von einer zusätzlichen Überwachungsebene überprüft und nur bearbeitet wird, wenn die darin enthaltenen Abtastproben mehrere Kennfeld- Stützstellen überstreichen.
13. Adaptiver Stellregler zur Stellregelung eines reibungs­ behafteten elektro-mechanischen Antriebs, insbesondere zur digitalen adaptiven Stellregelung des mengenbestimmenden Gliedes (Regelstange) einer elektrischen Dieseleinspritzpumpe, mit einem Regeler, der aus der Regelabweichung dem elektro-mechanischen Antrieb ein Ansteuersignal zuführt, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 is 12, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Zustandsregler (12) ein einen Aufwärtszweig (I) und einen Abwärtszweig (II), resultierende aus der Reibungshysterese der Strecke (10), enthaltendes Positionierungs-Vorsteuerkennfeld (11) angeordnet ist, daß der Zustandsregler (12) von der Regelabweichung (e(k)) und das Positionierungs- Vorsteuerungskennfeld (11) von der Führungsgröße (Positions- Sollsignal w) angesteuert sind und der Positionierungs- Kennfeldsteuerung (11) Adaptionsmittel zugeordnet sind, die on-line die im Kennfeld niedergelegte Reibungs­ hysterese ständig den sich ändernden Parametern der Strecke anpassen.
14. Adaptiver Stellregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Differentiationsmittel (13) vorgesehen sind, die aus dem Regelweg (y(k)) Geschwindigkeitswerte (yp(k)) und Beschleunigungswerte (y 2 p(k)) erstellen und dem Zustandsregler ergänzend zuführen, der eine PIDD²- Charakteristik aufweist.
15. Adaptiver Stellregler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptionsmittel (14) einen Trace-Speicher enthalten, in welchem für eine vorgegebene Dauer eines Adaptionsvorganges (von k = 0 bis k = 1024) die jeweiligen Abtastwerte der Stellgröße (u(k)), der Regelgröße (y(k)) und der Regelabweichung (e(k)) abgelegt und nach quasistationären Zuständen überprüft werden derart, daß bei näherungsweiser Konstanz der Stellgröße (u(k)) und der Regelgröße (y(k)) die Stellgröße (u) gemittelt und in Abhängigkeit zum Vorzeichen der zugehörigen Regelabweichung (e(k)) als Stützstelle in den Aufwärts- oder Abwärtszweig der Reibungshysterese-Kennlinie des Vorsteuerkennfeldes eingearbeitet wird.
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