DD236289A1

DD236289A1 - Verfahren und anordnung zur ermittlung von rotatorischen zustandsgroessen

Info

Publication number: DD236289A1
Application number: DD27520785A
Authority: DD
Inventors: Werner Kindl; Matthias Pallmer; Ralf Leiter
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1986-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von rotatorischen Zustandsgroessen, insbesondere von Fahrzustandsgroessen zur Regelung des Bremsdruckes von Kraftfahrzeugen, die mit einem Antiblockiersystem ausgeruestet sind. Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens zu schaffen, mit dem eine im Gesamtbereich der Rotationsgeschwindigkeit etwa konstant bleibende kleine Zeitdauer der Messung erreicht werden kann. Dieses wird dadurch erreicht, dass mittels einer rotierenden Impulsscheibe und einem Messgroessenaufnehmer sowie der Messung einer konstanten Frequenz die rotatorischen Zustandsgroessen erfasst und in einer Auswerteschaltung in Steuersignale zur Beeinflussung des Bremsvorganges umgewandelt werden. Die Erfindung ist anwendbar bei Strassen- oder Schienenfahrzeugen, die mit einem Antiblockiersystem ausgeruestet sind. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von rotatorischen Zustandsgrößenjnsbesondere von Fahrzustandsgrößen zur Regelung des Bremsdruckes von Kraftfahrzeugen, die mit einem Antiblockiersystem ausgerüstet sind, bei dem die Fahrzustandsgrößen über einen Geber erfaßt und in einer Auswerteschaltung in Steuersignale zur Beeinflussung des Bremsvorganges umgewandelt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist aus der DE-OS 2 329 714 eine Einrichtung zur ein Blockieren verhindernden Steuerung der Abbremsung der Räder eines Fahrzeuges, bei der zwei elektrische Signale in Form von Impulsmengen verglichen und daraus Steuersignale abgeleitet werden. Eines dieser Signale wird in nicht näher bezeichneter Form aus der Fahrzeuggeschwindigkeit gewonnen, während das andere Signal durch die Zählung von der Drehzahl des Rades proportionaler Impulszahlen während einer vorgegebenen Zeitdauer, die durch die Zählung von Impulsen einer festen Frequenz bis zu einem vorgegebenen Zählerstand realisiert ist, gewonnen wird. Die Signalauflösung des Meßverfahrens ergibt sich aus der kleinsten Signalauflösung der beiden o. a. Teilverfahren zur Gewinnung von zwei Signalen.

Das Meßverfahren kann damit nicht besser sein als das Teilverfahren zur Drehzahlmessung des Rades. Da das Verfahren eine feste vorgegebene Zeitdauer benötigt, ist es als Zeitvorgabeverfahren klassifiziert. Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß infolge des begrenzten Bauraumes bei Fahrzeugen um eine relativ kleine Zahl von Impulsen je Radumdrehung möglich ist und deshalb die vorzugebende Zeitdauer relativ groß wird.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2 844 279 eine Einrichtung zur ein Blockieren verhindernden Steuerung der Abbremsung der Räder eines Fahrzeuges bekannt, bei der die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Flanken von der Raddrehzahl proportionaler Impulse ausgezählt wird. Die zur Steuerung benötigten Verzögerungs-, Beschleunigungs- und Schlupfsignale werden in nicht näher bezeichneter Form in einem Rechner ausgewertet. Da die Messung zwischen aufeinanderfolgenden Flanken von der Raddrehzahl proportionaler Impulse erfolgt, ist die Bezugsgröße der Messung ein konstant bleibender Winkel. Das Verfahren ist daher als Wegvorgabeverfahren klassifiziert. Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß sich infolge eines je Messung konstant bleibenden Winkels die Zeitdauer mit abnehmender Raddrehzahl ständig vergrößert und daß die gemessene Zeitdauer bzw. Impulszahl umgekehrt proportional der Raddrehzahl ist, so daß zur Berechnung derselben eine zeitaufwendige Division erforderlich wird.

Beiden genannten Verfahren ist als Nachteil gemeinsam, daß erst nach der Übernahme des Zählerstandes in einen Speicher für die weitere Verarbeitung mit einer neuen Messung begonnen werden kann. Damit ist mindestens während der Zeitdauer eines Impulses der der Raddrehzahl proportionalen Impulse keine Messung möglich. Damit vergrößert sich die effektive Zeitdauer der Gesamtmessung.

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iel der Erfindung

el der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von rotatorischen Zustandsgrößen, insbesondere von ahrzustandsgrößen, wie Winkelgeschwindigkeit, Winkelverzögerung bzw. -beschleunigung sowie einer dem Bremsschlupf inlichen Größe von Fahrzeugrädern, zur Regelung des Bremsdruckes in Antiblockiersystemen zu schaffen, bei dem unter eibehaltung der Vorteile des Wegvorgabeverfahrens bei großen Drehzahlen die Nachteile bei kleinen Drehzahlen beseitigt werden id mit dem sich im gesamten Bereich der Fahrgeschwindigkeit eine etwa konstante kleine Zeitdauer eines Meßintervalles ergibt, /eiterhin soll erreicht werden, daß nach Abschluß eines Meßintervalles sofort ein neues Meßintervall begonnen werden kann, daß ivison bei der Ermittlung der Winkelverzögerung und deren zeitlichen Änderung vermieden und die Wortbreite der Verarbeitung ingeschränkt wird.

arlegung des Wesens der Erfindung

ufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die achteile bekannter technischer Lösungen vermieden werden und ohne Vergrößerung des Bauaufwandes eine im Gesamtbereich er Rotationsgeschwindigkeit etwa konstant bleibende kleine Zeitdauer der Messung erreicht werden kann. Dies ist von resentlicher Bedeutung für ein Antiblockiersystem, da die Zeitdauer einer Messung eine Totzeit darstellt, in welcher sich z. B. der remsdruck weiter vergrößert, so daß ein Blockieren des Rades trotz eines ausgelösten Eingriffes in das Bremssystem erfolgen ann. Als bekanntes Mittel zur Messung der Radgeschwindigkeit steht eine rotierende Impulsscheibe zur Verfügung, welche in usammenarbeit mit einem Meßgrößenaufnehmer und einer Impulsformerstufe eine der Drehzahl des Rades proportionale npulsfolgefrequenz liefert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach Bremsbeginn mit einem ersten Impuls ieses Meßgrößenaufnehmers eine konstante vorgegebene Zeitdauer beginnt, in welcher die Impulse des Meßgrößenaufnehmers ezählt werden. Am Ende dieser vorgegebenen Zeitdauer beginnt die Zählung von Impulsen einer konstanten hohen Frequenz, /eiche beim Erscheinen eines erneuten Impulses des Meßgrößenaufnehmers beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt mit einer rneuten konstanten Zeitdauer ein neues Meßintervall sowie die Übernahme der von dem Meßgrößenaufnehmer und der von der ohen Frequenz verursachten Impulsmengen aus den Zählern im Speicher und die darauffolgende Löschung der Zähler. Die Ibernahme ist beendet, noch bevor ein erneuter Impuls des Meßgrößenaufnehmers erscheint. Damit erfolgt eine kontinuierliche Messung in aufeinanderfolgenden Meßintervallen. Nach der Übernahme der Impulsmengen aus den Zählern in Speicher steht anach die wesentlich größere restliche Zeitdauer des Meßintervalles zur Durchführung numerischer Operationen zur Verfügung, lies ist für die Echtzeitverarbeitung von Vorteil. Die aus der Zählung von Impulsen einer hohen Frequenz gewonnene Impulsmenge lient als Adresse für eine Speicherzelle, in welcher eine Korrekturfunktion enthalten ist. Mit Hilfe dieser Korrekturfunktion, der Jifferenz von Impulsmengen aufeinanderfolgender Meßintervalle und der durch die Zählung von Impulsen des /leßgrößenaufnehmers in einer vorgegebenen konstanten Zeitdauer erhaltenen Impulsmenge wird durch numerische Addition, Subtraktion und/oder Multiplikation die Winkelgeschwindigkeit und ihre zeitliche Änderung erhalten. Durch die Einführung einer iorrekturfunktion wird die sonst erforderliche, sehr zeitaufwendige Division vermieden. Eine dem Bremsschlupf ähnliche Größe ann durch die fortwährende Summation der Differenz von Impulsmengen aufeinanderfolgender Meßintervalle, aus der Zählung der mpulse der konstanten, hohen Frequenz herrührend, einfach ermittelt werden. Ein Vergleich der erfindungsgemäßen Lösung bei lleicher Signalauflösung und gleichen Meßfehlern ergibt bei einer Zeitdauer von 2,5 ms eines Meßintervalles bei dem !eitvorgabeverfahren ein erforderliches Meßintervall von 40 ms, bei dem Wegvorgabeverfahren bei 150 km/h eine Zeitdauer von ibenfalls 2,5 ms, bei 40 km/h eine Zeitdauer von 10 ms und bei 15 km/h sogar eine Zeitdauer von 35 ms. Durch die mit bisher lekannten Meßverfahren nicht erreichbare kleine, nahezu konstante Zeitdauer eines Meßintervalles wird eine wesentliche Verbesserung der Qualität von Antiblockiersystemen erreichbar.

lusführungsbeispiel

)ie Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigen

^:ig. 1: Funktionsschema des erfindungsgemäßen Verfahrens

^:ig. 2: Impulsdiagramm

^;ig. 3: Blockschaltbild einer Mikrorechnerkonzeption

Jach Fig. 1 werden mit der Impulsscheibe 6 und dem Meßgrößenaufnehmer 7 der Raddrehzahl proportionale Impulse gewonnen. In !inem Impulsformer 8 werden die Impulse so geformt, daß je Vor- und Rückflanke ein schmaler Rechteckimpuls der Frequenz f, zur Verfügung steht. Die Zähler 9 und 10 werden, z. B. am Fahrtbeginn durch Einschalten der Zündung, rückgestellt. Der Zähler 11 ist auf iinem Zählerstand programmiert, der einer konstanten Zeitdauer Ts entspricht. Zur Zeit to nach Fig. 2 beginnt der Zähler 11 nach ^:ig. 1 Impulse einer hohen Frequenz f₂, aus dem Taktgeber 12 kommend, rückwärts zu zählen. Vb der Zeit t, zählt der Zähler 9 die aus dem Impulsformer 8 kommenden Impulse der Frequenz f,. Zur Zeit t₂ hat der Zähler 11, Orzugsweise eine CTC, den Zählerstand 0 erreicht. An seinem Ausgang ZC/TO nach Fig. 1 wird ein Impuls ausgegeben. Da zu dieser :eit kein Impuls aus der Frequenz f, vorliegt, wird über den Negator 1 und das UND-Gatter 3 des RS-FF 5 gestellt. Damit ist das JND-Gatter 4 so vorbereitet, daß jeder folgende Impuls der Frequenz f₂ durch den Zähler 10 gezählt wird. Zur Zeit t₃ nach Fig. 2 srscheint ein Impuls der Frequenz f,, nach Fig. 1 werden über das UND-Gatter 2 das RS-FF 3 zurückgestellt, das UND-Gatter 4 jesperrt und der Zähler 11 rückgestellt. Das Meßintervall 1 nach Fig. 2 ist beendet. Ab dem nächsten Impuls der Frequenz f₂ zählt der Wähler 11 erneut rückwärts. Die Zähler 9 und 10, der Zähler 11 und die Baugruppen 1 bis 5 nach Fig. 1 sind Bestandteil eines Mikrorechners. Durch diesen gesteuert, werden nach Fig. 2 bei einer Zeit tt₃ die Impulsmengen Z₁ und Z_F aus den Zählern 9 und 10 lach Fig. 1 im Speicher überführt. Zur Zeit t₄ wird der Zähler 9 und zur Zeit t₅ der Zähler 10 gelöscht. Damit ist der Zähler 9 noch vor iem Erscheinen eines Impulses der Frequenz f, zur Zeit tg im neuen Meßintervall 2 arbeitsbereit. Die Zeitdauer t_e bis t₇ stellt den Mikrorechner für Rechenoperationen und logische Entscheidungen zur Verfügung. Damit ist eine kontinuierliche Messung in zwei

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aufeinanderfolgenden Meßintervallen ohne eine zusätzlich erforderliche Zeitdauer zur Übernahme der Zählerstände im Speicher realisiert Für die Zusammenarbeit der Zähler 9,10, des Zählers 11 und der Baugruppen 1 bis δ nach Fig. 1 mit dem Mikrorechner nach, Fig. 3 sind die Zeiten t₃, U und t₅ nach Fig. 2 von Bedeutung. Zur Zeit t₃ muß an die CPU 18 eine Interruptanforderung gehen, um

den itahalt der Zähler 9 und 10 zu übernehmen, diese danach zu löschen und das Programm abzuarbeiten. Das kann durch eine Interruptanforderung geschehen, die nach Fig. 2 zur Zeit t₂ von dem Zähler 11, ausgeführt als CTC, mit INT = 0 erfolgt z. B. durch eine hardwaremäßige Realisierung über RS-FF und Gatter zur Zeit t₃ wirksam wird.

Wird davon ausgegangen, daß das gesamte Programm des Mikrorechners bis zur Zeit t₂ abgearbeitet ist, kann die Übernahme der Zählerstände sehr einfach gesteuert werden. An den Ausgang des RS¹FF 5, nach Fig. 1, ist über einen Negator der WAIT-Eingang der CPU 18 nach Fig. 3 angeschlossen. Zur Zeit t₂ nach Fig. 2 liegt damit 0 am WAIT-Eingang, die Programmabarbeitung wird gestoppt und beginnt neu nach dem Umschalten des RS-FF 5 nach Fig. 2, da dann am WAIT-Eingang der CPU L anliegt.

Die prinzipielle Abarbeitung im Mikrorechner geschieht folgendermaßen:

Innerhalb der Zeitdauer t₃ bis t₄ nach Fig. 2 wird die Impulsmenge Z₁ des vorletzten Meßintervalles von einem Speicherplatz a des RAM 16 nach Fig. 3 in einen Speicherplatz b umgeladen, der Speicherplatz a wird mit der Impulsmenge Z₁ des letzten Meßintervalles geladen und der Zähler 9 wird zur Zeit t₄ nach Fig. 2 gelöscht. Innerhalb der Zeitdauer t₄ bis t₅ wird aus einem Speicherplatz c des RAM 16 in einen Speicherplatz d umgeladen, der Speicherplatz c wird mit der Impulsmenge Z_F des letzten Meßintervalles geladen.

Die Impulsmenge Z_F, welche auf dem Speicherplatz c enthalten ist, bildet die Adresse für einen Speicherplatz des ROM 17 nach Fig. 3. Auf diesem ist eine korrigierte Impulsmenge Z_FK enthalten, welche auf den Speicherplatz c des RAM 16 übernommen wird. Im weiteren Verlauf der Abarbeitung werden Rechenoperationen ausgeführt.

Ab der Zeit t₃ nach Fig. 2 stehen die Impulsmengen Z| und Z_F zur Verfugung. Aus ihnen kann die Winkelgeschwindigkeit in der Form

Z, 2π·ί

(Z_F + Ts-f) Z

berechnet werden. Dabei ist Ts die konstante Zeitdauer, f die konstante hohe Meßfrequenz f₂ nach Fig. 1 und Z die Gesamtzahl der Impulse des Radsensors. Die Berechnung der Winkelgeschwindigkeit bedarf in diesem Fall einer Division. Diese wird dadurch

vermieden, daß eine Korrekturfunktion Z_FK = f (Z_F) ermittelt werden konnte mit Z_FK = Ts f.

Z_F + Ts · f

Diese Korrekturfunktion wird berechnet und in einen ROM 17 nach Fig. 3 abgelegt. Der Inhalt des durch Z_F adressierten Speicherplatzes ist das zugehörige Z_FK.

Durch diese Korrekturfunktion können die Winkelgeschwindigkeit in der Form -ω ~ Z₁ (Ts · f - Z_FK) und die Winkelverzögerung in der Form -ώ ~ Z| (Ts · f - Z_FK) Z_FK berechnet werden. Z_FK ist die Differenz der Impulsmengen des letzten und des vorletzten Meßintervalles, die auf den Speicherplätzen c und d des RAM 16 nach Fig. 3 enthalten sind. Das Meßverfahren bietet noch einen zusätzlichen Vorteil: Durch die Summation der Differenz der Impulsmengen Z_FK aufeinanderfolgender Meßintervalle wird eine schlupfähnliche Größe, als Pseudoschlupf S_p bezeichnet, gewonnen. Dieser Pseudoschlupf ist der Quotient aus Abnahme der Winkelgeschwindigkeit durch konstante Winkelgeschwindigkeit am Beginn z. B. eines Regelzyklus. Dieser Pseudoschlupf kann in der Form S_p ~ ΣΔΖ_ΡΚ berechnet werden. Da diese Meßgröße integrierenden Charakter hat, können Störgrößen eleminiert werden. Durch einen Vergleich der die Winkelgeschwindigkeit, deren zeitlicher Ableitung sowie den Pseudoschlupf darstellenden Impulsmengen mit Sollwerten erfolgt über die Ausgabeeinheit 15 nach Fig. 3 und das Stellglied 19 bei Blockiertendenz eine Beeinflussung des Bremsdruckes.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung von rotatorischen Zustandsgrößen, insbesondere von Fahrzustandsgrößen zur Regelung des Bremsdruckes, bei dem die Fahrzustandsgrößen mittels einer rotierenden Impulsscheibe und einem Meßgrößenaufnehmer erfaßt und in einer Auswerteschaltung in Steuersignale zur Beeinflussung des Bremsvorganges umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Impuls des Drehzahlsensors eine konstante vorgegebene Zeitdauer beginnt, in welcher die Impulse des Drehzahlensensors gezählt werden und nach Ablauf der konstanten Zeitdauer die Zählung von Impulsen einer hohen Frequenz beginnt, welche bei erneutem Erscheinen eines Impulses des Drehzahlsensors beendet wird, daß zu diesem Zeitpunkt die Übernahme des Zählerstandes in Speicher beginnt und die Zähler noch vor Erscheinen eines neuen Impulses des Drehzahlsensors gelöscht werden und daß die beiden Impulsmengen so miteinander verknüpft werden, daß die Winkelgeschwindigkeit und ihre zeitliche Änderung gebildet werden können.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Ermittlung von rotatorischen Zustandsgrößen insbesondere von Fahrzustandsgrößen zur Regelung des Bremsdruckes mit einem Meßgrößenaufnehmer und einer Impulsformerstufe, aus welcher Impulse mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz f, erhalten werden und einem Taktgeber, welcher Impulse einer hohen konstanten Frequenz f₂ abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impuls der Frequenz f, über das UND-Gatter (2) einen als Zeitgeberzähler arbeitenden Zähler zurücksetzt, welcher dadurch gleichzeitig mit dem Zähler (Z1) und nach Erreichen der voreingestellten Impulsmenge über das UND-Gatter (3) den RS-Flip-Flop stellt, über den das UND-Gatter (4) als Tor geöffnet wird, so daß die Frequenz f₂ vom Zähler (Z2) gezählt werden kann und daß beim erneuten Erscheinen eines Impulses der Frequenz f, über das UND-Gatter (2) der RS-Flip-Flop zurückgestellt wird und damit das UND-Gatter (4) gesperrt wird, so daß der Zähler (Z2) stoppt und danch von dem Zeitge'berzähler und dem RS-Flip-Flop (5) gesteuert die Zählerstände (Z1;Z2) in bekannter Weise von einem Mikrorechner zur Weiterverarbeitung in die Speicher übernommen werden können und die Zähler (Z1;Z2) gelöscht werden.
3. Anordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß für die Zähler (Z1; Z2) sowie den Zeitgeberzähler als Bauelemente programmierbare Zähler-Zeitgeber-Bausteine eingesetzt sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mit einem Mikrorechner zusammenarbeitet und durch den Zeitgeberzähler einen Interrupt vorbereitet und durch den RS-Flip-Flop ausgelöst wird.