DE4142861A1

DE4142861A1 - Verfahren zum steuern eines fahrroboters fuer ein automobil

Info

Publication number: DE4142861A1
Application number: DE4142861A
Authority: DE
Inventors: Shinji Noguchi; Shigeyuki Kawarabayashi
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1990-12-30
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1992-07-09
Anticipated expiration: 2011-12-24
Also published as: JPH0619307B2; DE4142861C2; JPH04249735A; US5270628A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahr roboters in einem Automobil beim Ausführen einer Fahrsimula tion für einen dynamischen Straßenfahrtest in einem Raum da durch, daß das Automobil mit seinen Antriebsrädern auf der Rolle eines Chassisdynamometers gehalten wird.

Fahrsimulation für ein Automobil mit Hilfe eines Chassisdy namometers wird in letzter Zeit im Fall dynamischer Straßen fahrtests eines Automobils mit Hilfe eines automatisch ge steuerten Fahrroboters für ein Automobil (im folgenden als Roboter bezeichnet) ausgeführt. Dabei werden mehrere Stell glieder individuell durch Öldruck, Luftdruck, einen Gleich strommotor und dergleichen betrieben, um das Fahrpedal das Bremspedal, Kupplungspedal und dergleichen zu betätigen. Zum Umschalten zwischen diesen Stellgliedern wird bei diesen Fahrsimulationen ein Umschalthebel verwendet.

Bei diesen Fahrsimulationen ist es erforderlich, ein Automo bil mit einem zuvor festgelegten Fahrmuster zu betreiben. Um das Drosselklappen-Servosystem (oder das Bremsservosystem) zu steuern, wurde gemäß Fig. 3 die Regelabweichung zwischen einer Sollgeschwindigkeit V_NOM und der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs V_ACT in einem Chassisdynamometer 1 in ein PI-Regelungssystem 2 eingegeben, um den Öffnungswinkel im Dros selklappen-Servosystem 3 einzustellen. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 3 zeigt darüber hinaus einen Multiplizierer 4, einen Integrator 5, eine Brennkraftmaschine 6, einen Kraft übertragungsstrang 7 und Summationsstellen 8, 9, wobei die Istgeschwindigkeit mit negativem Vorzeichen in die Summa tionsstelle 8 gegeben wird.

Bei diesem Verfahren besteht eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Verstellens der Drosselklappe (oder Bremse) zu einem sogenannten Geschwindigkeitsänderungszeitpunkt, in dem die Beschleunigung plötzlich geändert wird, und dem Zeit punkt der Änderung einer geregelten Größe, z. B. bei Ände rung von Beschleunigung in Stationärfahrt, von Stationär fahrt in gebremste Fahrt und von gebremster Fahrt in be schleunigte Fahrt. Dies führt zu einem Überschwingen in be zug auf das zuvor festgelegte Fahrmuster, so daß das Ge schwindigkeitsfolgeverhalten nicht gut ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrroboters für ein Automobil mit verbesser tem Folgeverhalten anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der beiden unabhängi gen Ansprüche 1 und 2 gelöst. Dabei betrifft Anspruch 1 den Fall des Einstellens der Drosselklappe bei positiver Be schleunigung, während Anspruch 2 den Fall des Einstellens einer Bremse bei negativer Beschleunigung betrifft.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Fig. 3 zum Stand der Technik wurde bereits erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Drossel klappen-Einstellsystems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bremsein stellsystems; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Systems.

Für Funktionsgruppen in den Fig. 1 und 2, die mit solchen von Fig. 3 übereinstimmen, werden dieselben Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm für ein Drosselklappen-Ein stellsystem gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung. Es sind ein Differenzierglied 10, ein Drosselklappenöffnungs-Schätzwert-Generator 11, ein Begren zer 12 und ein Summationsglied 13 zusätzlich vorhanden.

Der Drosselklappenöffnungs-Schätzwert-Generator 11 berechnet eine geschätzte Drosselklappenöffnung R₀ für das Drossel klappen-Servosystem 3 für eine jeweils vorgegebene Beschleu nigung; dazu verfügt er über eine Beschleunigungs/Drossel klappenöffnungs-Charakteristik. Der geschätzte Drosselklap penöffnungswert R₀ wird zum Einstellen des Drosselklappen sollwerts R_NOM verwendet.

Die Beschleunigungs/Drosselklappenöffnungs-Charakteristik wird wie folgt erhalten: Während eines Vorgangs zum Lernen abzuspeichernder Parameter erfaßt der Roboter Drosselklap penöffnungen für drei Betriebspunkte, nämlich für konstante Geschwindigkeit (dV/dt = 0), konstante Beschleunigung (dV/dt = 0,8 m/s²) und Fahrt bei verzögerter Geschwindigkeit mit ganz geschlossener Drosselklappe (dV/dt = ΔV/Δt). Die Be schleunigungs/Drosselklappenöffnungs-Charakteristik wird für jeweilige Getriebestellungen, wie eine erste und eine zweite Stellung für ein Schaltgetriebe, erfaßt. Im Fall eines Auto matikgetriebes wird dagegen der Geschwindigkeitsbereich in z. B. drei Abschnitte (z. B. 0 bis 40 km/h, 40 bis 80 km/h, über 80 km/h) unterteilt, um Daten für Beschleunigungen bei z. B. drei oder vier Schritten (z. B. 0 m/s², 0,8 m/s², 1,6 m/s², 3,2 m/s²) zu erhalten.

Der Begrenzer 12 verfügt über einen unteren und einen oberen Begrenzer zum Begrenzen des Drosselklappensollwerts R_NOM, wobei der untere Begrenzer betätigt wird, wenn ein Beschleu nigungsvorgang startet, während der obere Begrenzer arbei tet, wenn die Drosselklappe voll geöffnet ist. Sobald der obere Begrenzer arbeitet, wird Integration durch den Inte grator 5 gesperrt, während eine Geschwindigkeitseinstellung durch Bremseinstellung (was weiter unten näher erläutert wird) beginnt, sobald der untere Begrenzer arbeitet.

Wenn bei diesem Aufbau Geschwindigkeitseinstellung erfolgt, wird zunächst, sobald eine Sollgeschwindigkeit V_NOM durch einen (nicht dargestellten) Fahrtmustergenerator ausgegeben wird, die Sollgeschwindigkeit V_NOM an das Differenzierglied 10 gegeben, und dieses gibt die Beschleunigung dV_NOM/dt für diesen Zeitpunkt aus. Diese Beschleunigung dV_NOM/dt wird an den Drosselklappenöffnungs-Schätzwert-Generator 11 gegeben, damit dieser den Drosselklappenöffnungs-Schätzwert R₀ auf Grundlage der in ihm niedergelegten Beschleunigungs/Drossel klappenöffnungs-Charakteristik ausgibt. Dieser Drosselklap penöffnungs-Schätzwert 80 wird als Betriebssollwert für das Drosselklappenservosystem 3 an das Summationsglied 13 ausge geben.

Die Istgeschwindigkeit V_ACT des Fahrzeugs im Chassisdynamo meter wird rückgekoppelt, um mit der Differenz zwischen die ser Istgeschwindigkeit V_ACT und der Sollgeschwindigkeit V_NOM im PI-Regelungssystem 2 eine PI-Regelung vorzunehmen. Das Reglerausgangssignal wird zum Betriebssollwert R₀ addiert, und das Ergebnis der Addition wird als Drosselklappenöff nungs-Sollwert R_NOM über den Begrenzer 12 an das Drossel klappenservosystem 3 ausgegeben.

Bei diesem Einstellverfahren wird die Drosselklappenöffnung steuernd abgeschätzt wenn sich die Geschwindigkeit ändert, so daß das PI-Regelungssystem 2 weniger Ausgleichsarbeit hat und sich das Geschwindigkeitsfolgeverhalten verbessert.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm für den Aufbau eines Bremsein stellsystems gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung. Es verfügt über ein Bremsservosystem 14, eine Bremse 15, einen Bremspedalkraft-Schätzwert-Genera tor 16, einen Bremspedalkraft/öffnungs-Wandler 17, einen Be grenzer 18, ein Differenzierglied 19, eine Beschleunigungs beurteilungseinrichtung 20, einen Umschalter 21 und eine Summationsstelle 22.

Der Bremspedalkraft-Schätzwert-Generator 16 berechnet einen geschätzten Bremspedalkraftwert F₀ für das Bremsservosystem 14; er beinhaltet eine Beschleunigungs-/Bremspedalkraft-Cha rakteristik. Der geschätzte Bremspedalkraftwert F₀ dient dazu, einen Bremsöffnungs-Sollwert R_NOM′ einzustellen.

Die Beschleunigungs/Bremspedalkraft-Charakteristik wird wie folgt erhalten: Während eines Lernvorgangs für abzuspei chernde Parameter erfaßt der Roboter Bremspedalkräfte an drei Punkten, und zwar bei Fahrt mit konstanter Verzögerung, bei ganz geschlossener Drosselklappe, bei Fahrt mit konstan ter Verzögerung und bei Beginn eines Bremsvorgangs. Der Bremspedalkraft/öffnungs-Wandler 17 bestimmt aus der Brems pedalkraft den Öffnungsgrad eines Bremsstellgliedes. Dazu verfügt er über Bremspedalkraft/öffnungs-Wandlungsdaten, die bei Betreiben eines Automobils in einem Lernvorgang erfaßt werden.

Der Begrenzer 18 verfügt über einen unteren und einen oberen Begrenzer zum Begrenzen des Bereichs des Bremsöffnungs-Soll wertes R_NOM′, wobei der untere Begrenzer dann arbeitet, wenn ein Bremsvorgang beginnt, während der obere Begrenzer dann arbeitet, wenn die Bremse voll geöffnet ist.

Der Umschalter 21 wird dann umgeschaltet, wenn die Beschleu nigungsbeurteilungseinrichtung 20 feststellt, daß die durch den Verlauf der Sollgeschwindigkeit vorgegebene Beschleuni gung unter einem vorgegebenen Wert liegt.

Wenn bei diesem Aufbau ein Einstellen der Bremse erfolgt, wird zunächst, sobald ein Sollwert V_NOM durch den (nicht dargestellten) Fahrtmustergenerator ausgegeben wird, dieser Sollwert V_NOM an das Differenzierglied 10 gegeben, das dar aufhin die Beschleunigung dV_NOM/dt zu diesem Zeitpunkt aus gibt. Diese Beschleunigung dV_NOM/dt wird an den Bremspedal kraft-Schätzwert-Generator 16 gegeben, damit dieser die ge schätzte Bremspedalkraft F₀ auf Grundlage der in ihm abge speicherten Beschleunigung-Bremspedalkraft-Charakteristik berechnet. Der abgeschätzte Bremspedalkraftwert F₀ wird an das Summationsglied 22 ausgegeben.

Die Istgeschwindigkeit V_ACT des Fahrzeugs im Chassisdynamo meter wird rückgekoppelt, um die Differenz zwischen dieser Istgeschwindigkeit V_ACT und der Sollgeschwindigkeit V_NOM durch Multiplikation im Multiplizierer 4 einer P-Regelung zu unterziehen. Das Reglerausgangssignal wird zum geschätzten Bremspedalkraftwert F₀ addiert, und das Summationsergebnis wird an den Bremspedalkraft/öffnungs-Wandler 17 ausgegeben, um den abgeschätzten Bremsöffnungs-Sollwert R_NOM′ zu erhal ten, der dann über den Begrenzer 18 und den Umschalter 21 an das Bremsservosystem 14 ausgegeben wird.

Mit diesem Aufbau wird abgeschätzt, ob ein Bereich vorliegt, dem die Motorbremse während eines Verringerns der Geschwin digkeit folgen kann oder ob die Bremseinstellung auf die nächste Einstellung umschalten muß, das Geschwindigkeits folgeverhalten zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird also die nächste Sollöffnung aus der Sollgeschwindigkeit und der Beschleunigung berechnet, und das Berechnungsergebnis wird steuernd an das Regelungs system gegeben, wodurch das Geschwindigkeitsfolgeverhalten gegenüber dem herkömmlichen Regelungsverfahren deutlich ver bessert wird.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Fahrroboters für ein Auto mobil, bei dem

- der Verlauf einer Sollgeschwindigkeit (V_NOM) vorgegeben wird;
- die Istgeschwindigkeit (V_ACT) gemessen wird und
- die Differenz zwischen der Ist- und der Sollgeschwindig keit zum Erzielen eines Regelungsausgangssignals PI-geregelt wird; dadurch gekennzeichnet, daß
- die Beziehung zwischen der Beschleunigung und der Drossel klappenöffnung für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten des Automobils vorab bestimmt wird;
- nach einer durch eine Änderung der Sollgeschwindigkeit bedingten Beschleunigung ein Betriebssollwert (R₀) für die Drosselklappenöffnung auf Grundlage der Beziehung bestimmt wird, und
- das Regelungsausgangssignal und der Betriebssollwert addiert werden, um ein Drosselklappenservosystem mit diesem Summenwert einzustellen.

2. Verfahren zum Steuern eines Fahrroboters für ein Auto mobil, bei dem

- der Verlauf einer Sollgeschwindigkeit (V_NOM) vorgegeben wird;
- die Istgeschwindigkeit (V_ACT) gemessen wird und
- die Differenz zwischen der Ist- und der Sollgeschwindig keit zum Erzielen eines Regelungsausgangssignals P-geregelt wird; dadurch gekennzeichnet, daß
- die Beziehung zwischen der Verzögerung und der Bremspedal kraft für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten des Automobils vorab bestimmt wird;
- nach einer durch eine Änderung der Sollgeschwindigkeit bedingten Verzögerung ein Bremspedalkraftwert (F₀) für die Bremspedalkraft in einem Bremsservosystems bestimmt wird und
- das Regelungsausgangssignal und der Bremspedalkraftwert addiert werden, um das Bremsservosystem mit Hilfe dieses Summenwertes einzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsservosystem der Summenwert nur dann zugeführt wird, wenn die Verzögerung einen vorgegebenen Wert überschreitet.