EP1050891A2 - Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung - Google Patents

Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung Download PDF

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EP1050891A2
EP1050891A2 EP00107446A EP00107446A EP1050891A2 EP 1050891 A2 EP1050891 A2 EP 1050891A2 EP 00107446 A EP00107446 A EP 00107446A EP 00107446 A EP00107446 A EP 00107446A EP 1050891 A2 EP1050891 A2 EP 1050891A2
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electromagnet
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Lutz Kather
Hans Kemper
Frank Van Der Staay
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Definitions

  • Electromagnetic actuators consisting essentially of at least an electromagnet and one to be actuated Actuator connected armature exist, when energized of the electromagnet against the force of a return spring is movable, have a high switching speed out.
  • d. H. with getting smaller Air gap between the pole face and the armature, which is on the armature acting magnetic force increases progressively while the counterforce the return spring only grows linearly, so that the anchor with increasing speed on the Pole surface hits.
  • the anchor In addition to the noise, it can this leads to bouncing processes, d. H. the anchor hits first on the pole face, but then lifts at least for a short time until it finally comes fully to the plant. This can impair the function of the Actuator come what is particularly high in actuators Switching frequency can lead to considerable interference.
  • the invention has for its object a control method to create it with an electromagnetic actuator of the type described above, via a Regulation of the energization of the electromagnet the movement of the To guide the anchor so that it has a low impact speed comes into contact with its seat on the pole face.
  • a sufficient holding force after the anchor hits the pole face must be regulated by a suitably regulated holding current can be specified via the control.
  • this object is achieved with a method to control an electromagnetic actuator with at least one electromagnet and one on an actuator acting anchor, against the force of at least one Return spring through controlled energization of the Pole-provided electromagnet via a control device from a first switching position to a second, by the placement of the armature on the pole face defined second Switch position is movable, which is characterized that the anchor path s and the course during the respective switching process the anchor speed v are recorded as actual values, the recorded actual values of anchor travel and anchor speed with a map stored in the control device for a predetermined dependence of the speed on the Flight path of the anchor compared and then a target value for the energization of the electromagnet is predetermined, and that the actual value for the current supply with the target value for the current supply compared and after regulating one out of this resulting difference in electromagnet for armature movement is energized.
  • This procedure takes advantage of the possibility that modern electronic computing modules have a have high computing speed so that it is possible not only the respective position during the switching process and / or speed of movement, but also a plurality of actuators with regard to their movement sequence to record, to process the required movement values and if there are deviations, a corresponding one Control intervention for each individual actuator optimal execution of each switching cycle for each actuator to ensure.
  • a in the Control device stored map in which to generate of the target value for the current supply the required dependency the anchor speed specified via the anchor path and by recording the actual values of the armature movement with regard to Anchor path and speed disruptive factors caused by a Map-dependent change of the setpoint specification for the Current controller and thus the actual value for energizing the "catching" electromagnets and thus the magnetic energy feed can be performed so that the anchor with a Impact speed on the pole face to the system comes that is only slightly above the ideal impact speed "Zero" is.
  • the term "map” in the sense of the invention includes both a single map and a system of maps that are suitable for a variety of operating states be valid.
  • a gas exchange valve GWV for a piston internal combustion engine shown schematically, the with an electromagnetic actuator EMA as valve train is provided.
  • the EMA actuator essentially consists of a closing magnet 2.1 and an opening magnet 2.2, between which an anchor 1 against the force from here only schematically indicated return springs RF1 and RF2 accordingly the current supply to the electromagnet 2 is guided to move back and forth is.
  • the two possible switch positions of the Actuator-forming gas exchange valve GWV are used here by placing the armature on one of the two electromagnets 2 defined.
  • the armature 1 is shown in an intermediate position, after it has been energized by opening the opening magnet 2.2 by the force of the assigned spring RF 2 in the direction of the closing magnet 2.1, d. H. is moved in the direction of the arrow.
  • the movement of the armature 1 is in each case by the energization the magnet 2 controlled. In the movement process shown In the direction of the arrow, this is done via a controller the energization of the catching closing magnet 2.1, so that acts on the armature 1, a magnetic force against the Restoring force of the return spring RF1 on the closing magnet acts after the armature 1 moves through the central position went through.
  • the current is provided by the current regulator 3, the in turn, his commands for energization from an engine control device 4 receives. At least the switch-off signals 5 for the current is passed to the current regulator 3.
  • the actuator is only schematic here shown detection and / or measuring device 7 assigned.
  • the anchor path is detected as a signal in the measuring device 7, whereby this path detection is not necessarily carried out directly Path measurement must take place, but also via a derivative the anchor path can take place from other characteristics, as will be described in more detail below.
  • the Path signal 8 obtained via the measuring device 7 and a signal obtained therefrom speed signal derived via a differentiation 9 10 is supplied to the engine control device 4.
  • the engine control device 4 For processing the path signal 8 and the speed signal 10 is the engine control device 4 with a map or a map system 11 with maps for several actuators provided in which the course of the speed via the anchor path based on empirical knowledge or based on of calculations from the characteristic data of the actuator is.
  • the speed curve over the way is here designed to achieve the desirable low impact speed of less than 0.05 m / s.
  • the map of the predetermined speed curve is a curve assigned for a current target value.
  • the current target value 12 taking into account the recorded actual movement conditions on the actuator using the specified map 11 or a map system of the engine control device itself is corrected, it is possible on the movement behavior of the actuator acting disturbances.
  • the various processes can be used. For example possible by recording the path-dependent Change in the restoring force of the return spring RF1 or RF2 via piezoelectric transducers supporting the return springs RF1 or RF2 are assigned a corresponding one Derive path signal and a speed signal.
  • the electromagnet it is possible to capture the changing direction of the course of the magnetic field lines the changing anchor position and thus the anchor path capture.
  • the electromagnet With an appropriate arrangement that can Main field, but also the stray field of the electromagnet measured and depend on the position of the anchor Changes in the anchor path are derived.
  • end position used here in relation to anchor 1 also applies to the positions that the anchor occupies if the valve is in the presence of a valve clearance Seat reached.
  • the measured or reconstructed variables “path” and “speed” are addressed to a characteristic diagram, from which a current target value is taken directly, in such a way that the optimum current is determined based on a realistic actuator model which enables a touchdown speed of approximately 0.
  • this is done by numerically solving the differential equation system of the actuator model by integrating backwards in time from the moment the armature touches down with a low touchdown speed (point A in the state space).
  • the value range of the current specification is run through in a sufficiently fine gradation, for each sensible speed v j at the path position s i-1 to obtain a current target value that leads safely to the starting point A.
  • An additional quality measure can be used to select an optimal value from several possible current target values.
  • a quality measure can be determined, which is an evaluation of the Map point entries makes.
  • Such a measure of quality can, for example based on what is considered to be particularly useful Trajectory can be determined by the map (the less Deviation from the trajectory, the better the map entry). Or other criteria, such as a current to be changed as little as possible the final map entries are used.

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Abstract

Verfahren zur Einregelung einer geringen Auftreffgeschwindigkeit eines Ankers auf die Polfläche eines Elektromagneten an einem elektromagnetischen Aktuator beim jeweiligen Schaltvorgang durch Erfassen des Ankerwegs und des Verlaufs der Ankergeschwindigkeit als Ist-Werte, Vergleichen der erfaßten Ist-Werte von Ankerweg und Ankergeschwindigkeit über ein in der Steuereinrichtung abgelegtes Kennfeld und Vorgabe eines Soll-Wertes für die Bestromung des Elektromagneten und Vergleich von Ist-Wert und Soll-Wert für die Bestromung und nach Ausregelung einer sich hieraus ergebenden Differenz Bestromung der Elektromagneten.

Description

Elektromagnetische Aktuatoren, die im wesentlichen aus wenigstens einem Elektromagneten und einem mit dem zu betätigenden Stellglied verbundenen Anker bestehen, der bei einer Bestromung des Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist, weisen sich durch eine hohe Schaltgeschwindigkeit aus. Ein Problem ist jedoch dadurch gegeben, daß bei der Annäherung des Ankers mit abnehmendem Abstand zur Polfläche des Elektromagneten, d. h. mit kleiner werdendem Luftspalt zwischen Polfläche und Anker, die auf den Anker einwirkenden Magnetkraft progressiv ansteigt, während die Gegenkraft der Rückstellfeder in der Regel nur linear anwächst, so daß der Anker mit anwachsender Geschwindigkeit auf die Polfläche auftrifft. Neben der Geräuschentwicklung kann es hierbei zu Prellvorgängen kommen, d. h. der Anker trifft zunächst auf der Polfläche auf, hebt dann aber zumindest kurzfristig ab, bis er endlich vollständig zur Anlage kommt. Hierdurch kann es zu Beeinträchtigungen der Funktion des Stellgliedes kommen, was insbesondere bei Aktuatoren mit hoher Schaltfrequenz zu erheblichen Störungen führen kann.
Es ist daher wünschenswert, wenn die Auftreffgeschwindigkeiten in der Größenordnung unter 0,05 m/s liegen. Wichtig ist es hierbei, daß derart kleine Auftreffgeschwindigkeiten auch unter realen Betriebsbedingungen mit allen damit verbundenen stochastischen Schwankungen sicherzustellen sind. Störeinflüsse von außen, beispielsweise Erschütterungen oder dergleichen, können in der letzten Annäherungsphase oder aber noch nach dem Anlegen an der Polfläche zu einem plötzlichen Abfallen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelungsverfahren zu schaffen, das es bei einem elektromagnetischen Aktuator der vorstehend bezeichneten Art ermöglicht, über eine Regelung der Bestromung des Elektromagneten die Bewegung des Ankers so zu führen, daß er mit geringer Auftreffgeschwindigkeit an seinem Sitz an der Polfläche zur Anlage kommt. Eine ausreichende Haltekraft nach dem Auftreffen des Ankers auf der Polfläche muß durch einen entsprechend eingeregelten Haltestrom über die Steuerung vorgegeben werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zur Regelung eines elektromagnetischen Aktuators mit wenigstens einem Elektromagneten und einem auf ein Stellglied einwirkenden Anker, der gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder durch gesteuerte Bestromung des mit einer Polfläche versehenen Elektromagneten über eine Steuereinrichtung aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite, durch die Anlage des Ankers an der Polfläche definierten zweiten Schaltstellung bewegbar ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beim jeweiligen Schaltvorgang der Ankerweg s und der Verlauf der Ankergeschwindigkeit v als Ist-Werte erfaßt werden, die erfaßten Ist-Werte von Ankerweg und Ankergeschwindigkeit mit einem in der Steuereinrichtung abgelegten Kennfeld für eine vorgegebene Abhängigkeit der Geschwindigkeit über den Flugweg des Ankers verglichen und hiernach ein Soll-Wert für die Bestromung des Elektromagneten vorgegeben wird, und daß der Ist-Wert für die Bestromung mit dem Soll-Wert für die Bestromung verglichen und nach Aufregelung einer sich hieraus ergebenden Differenz der Elektromagnet für die Ankerbewegung bestromt wird. Mit diesem Verfahren wird die Möglichkeit ausgenutzt, daß moderne elektronische Rechenbausteine über eine hohe Rechengeschwindigkeit verfügen, so daß es möglich ist, nicht nur während des Schaltvorgangs die jeweilige Position und/oder Bewegungsgeschwindigkeit zu erfassen, sondern auch eine Mehrzahl von Aktuatoren hinsichtlich ihres Bewegungsablaufes zu erfassen, die erforderlichen Bewegungswerte zu verarbeiten und bei sich ergebenden Abweichungen über einen entsprechenden Regeleingriff für jeden einzelnen Aktuator einen optimalen Ablauf jedes einzelnen Schaltzyklus für jeden Aktuator zu gewährleisten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hierbei mit Vorteil ausgenutzt, daß über ein in der Steuereinrichtung abgelegtes Kennfeld, in dem zur Erzeugung des Soll-Wertes für die Bestromung die geforderte Abhängigkeit der Ankergeschwindigkeit über den Ankerweg vorgegeben ist, und durch Erfassung der Ist-Werte der Ankerbewegung hinsichtlich Ankerweg und Geschwindigkeit Störfaktoren durch eine kennfeldabhängigen Änderung der Sollwertvorgabe für den Stromregler und damit der Ist-Wert für die Bestromung des "fangenden" Elektromagneten und damit die magnetische Energieeinspeisung so geführt werden kann, daß der Anker mit einer Auftreffgeschwindigkeit an der Polfläche zur Anlage kommt, die nur geringfügig über der idealen Auftreffgeschwindigkeit "Null" liegt. Der Begriff "Kennfeld" im Sinne der Erfindung umfaßt sowohl ein einzelnes Kennfeld als auch ein System von Kennfeldern, die für eine Vielzahl von Betriebszuständen gelten.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
ein Schaltschema für einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine,
Fig. 2
eine schematische Darstellung der Kennfeldbelegung,
Fig. 3
ein Flußdiagramm für eine Kennfeldbelegung.
Im Schaltschema gem. Fig. 1 ist ein Gaswechselventil GWV für eine Kolbenbrennkraftmaschine schematisch dargestellt, das mit einem elektromagnetischen Aktuator EMA als Ventiltrieb versehen ist. Der Aktuator EMA besteht im wesentlichen aus einem Schließmagneten 2.1 und einem Öffnermagneten 2.2, zwischen denen ein Anker 1 gegen die Kraft von hier nur schematisch angedeuteten Rückstellfedern RF1 und RF2 entsprechend der Bestromung der Elektromagneten 2 hin und her bewegbar geführt ist. Die beiden möglichen Schaltstellungen des das Stellglied bildenden Gaswechselventils GWV werden hier jeweils durch die Anlage des Ankers an einem der beiden Elektromagneten 2 definiert.
Nachstehend wird das Regelverfahren für die Bestromung des Schließmagneten 2.1 beschrieben, im folgenden nur noch durch das Bezugszeichen 2 gekennzeichnet, da die Bestromung des Öffnermagneten 2.2 analog erfolgt.
Im Schaltschema ist der Anker 1 in einer Zwischenstellung gezeigt, nachdem er durch Stromlossetzen des Öffnermagneten 2.2 durch die Kraft der zugeordneten Feder RF 2 in Richtung auf den Schließmagneten 2.1, d. h. in Pfeilrichtung bewegt wird. Der Bewegungsvorgang des Ankers 1 wird jeweils durch die Bestromung der Magneten 2 gesteuert. Bei dem dargestellten Bewegungsvorgang in Pfeilrichtung erfolgt dies über eine Steuerung der Bestromung des fangenden Schließmagneten 2.1, so daß auf den Anker 1 eine Magnetkraft einwirkt, die gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder RF1 am Schließmagneten wirkt, nachdem der Anker 1 bei seiner Bewegung durch die Mittelstellung hindurchgegangen ist. Bei starkem Gegendruck kann es jedoch zweckmäßig sein, den fangenden Magneten unmittelbar nach dem Lösen des Ankers vom haltenden Magneten zu bestromen. Der Anstieg der Federkraft ist hierbei in der Regel linear, während der Anstieg der Magnetkraft bei ungeregelter Bestromung mit zunehmender Annäherung des Ankers 1 an die Polfläche des Magneten 2 progressiv ansteigt und so mit zunehmender Annäherung ein ansteigender Kraftüberschuß der Magnetkraft entsteht, der den Anker 1 zunehmend beschleunigt, so daß der Anker mit hoher Geschwindigkeit auf die Polfläche unter Geräuschentwicklung auftrifft und durch Prellvorgänge je nach der Höhe der Geschwindigkeit trotz der Magnetfeldes sich wieder zurückbewegen kann. Diese Prellvorgänge sind sowohl für das Schließen des Ventils als auch für das Öffnen des Ventils nachteilig, so daß hier durch eine Regelung der Bestromung die Energieeinspeisung in den Anker über das Magnetfeld nach Möglichkeit so geregelt werden muß, daß die Auftreffgeschwindigkeit des Ankers auf die Polfläche nahezu "Null" ist, so daß anschließend die Bestromung auf die Höhe des Haltestroms eingeregelt werden kann.
Der Strom wird vom Stromregler 3 zur Verfügung gestellt, der seinerseits seine Befehle zur Bestromung von einer Motorsteuereinrichtung 4 erhält. Mindestens die Ausschaltsignale 5 für den Strom werden dabei an den Stromregler 3 geleitet.
Um nun den Strom so regeln zu können, daß die tatsächlichen, sich während des Betriebes und auch im Verlaufe einer längeren Lebensdauer sich ändernden Verhältnisse berücksichtigt werden können, ist dem Aktuator eine hier nur schematisch dargestellte Erfassungs- und/oder Meßeinrichtung 7 zugeordnet. In der Meßeinrichtung 7 wird als Signal der Ankerweg erfaßt, wobei diese Wegerfassung nicht zwingend durch eine unmittelbar Wegmessung erfolgen muß, sondern auch über eine Ableitung des Ankerweges aus anderen Kenndaten erfolgen kann, wie dies nachstehend noch näher beschrieben werden wird. Das über die Meßeinrichtung 7 gewonnene Wegsignal 8 und ein hieraus über eine Differenzierung 9 abgeleitetes Geschwindigkeitssignal 10 wird der Motorsteuereinrichtung 4 zugeführt.
Zur Verarbeitung des Wegsignals 8 und des Geschwindigkeitsignals 10 ist die Motorsteuereinrichtung 4 mit einem Kennfeld oder einem Kennfeldsystem 11 mit Kennfeldern für mehrere Aktuatoren versehen, in dem der Verlauf der Geschwindigkeit über den Ankerweg aufgrund empirischer Erkenntnisse oder aufgrund von Berechnungen aus den Kenndaten des Aktuators vorgegeben ist. Der Geschwindigkeitsverlauf über den Weg ist hierbei so ausgelegt, daß er die wünschenswerte geringe Auftreffgeschwindigkeit von unter 0,05 m/s aufweist. Diesem durch das Kennfeld vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf ist ein Verlauf für einen Strom-Soll-Wert zugeordnet.
Liegt das über die Meßeinrichtung 7 erfaßte Wegsignal 8 und das hieraus abgeleitete Geschwindigkeitssignal 10 in seinem tatsächlichen Verlauf in der Vorgabe des Kennfeldes, entspricht der Strom-Soll-Wert der Vorgabe durch das Kennfeld. Ergeben sich jedoch im Vergleich zum abgelegten Kennfeld Abweichungen in der Abhängigkeit zwischen Geschwindigkeitssignal und Wegsignal, dann wird der Strom-Soll-Wert entsprechend korrigiert.
Der so gewonnene, ggf. korrigierte Strom-Soll-Wert 12 wird dann dem Stromregler 3 aufgeschaltet, in dem auch der Strom-Ist-Wert 13 erfaßt wird, so daß in bezug auf den ggf. korrigierten Strom-Soll-Wert 12 der Strom-Ist-Wert 13 zur Bestromung des Elektromagneten 2 entsprechend geregelt werden kann.
Da statt einer starren Strom-Soll-Wertvorgabe der Strom-Soll-Wert 12 unter Berücksichtigung der erfaßten tatsächlichen Bewegungsverhältnisse am Aktuator über das vorgegebene Kennfeld 11 bzw. ein Kennfeldsystem der Motorsteuereinrichtung selbst korrigiert wird, ist es möglich, auf das Bewegungsverhalten des Aktuators einwirkende Störungen auszuregeln.
Zur Erfassung von Weg und/oder Geschwindigkeit können die verschiedensten Verfahren eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, durch eine Erfassung der wegabhängigen Veränderung der Rückstellkraft der Rückstellfeder RF1 bzw. RF2 über piezoelektrische Geber, die der Abstützung der Rückstellfedern RF1 bzw. RF2 zugeordnet sind, ein entsprechendes Wegsignal und ein Geschwindigkeitssignal abzuleiten.
Es ist auch möglich, einen sogenannten LED-Schattungssensor im Bereich des Ankers 1 anzubringen. Meßgröße bei diesem Sensor ist die Änderung der Lichtintensität, die bei der Ankerbewegung durch eine entsprechende hubabhängige Abschattung bewirkt wird. Daraus kann die aktuelle Ankerposition und damit auch der Ankerweg und hieraus abgeleitet, die Ankergeschwindigkeit bestimmt werden.
Auch durch die Anordnung von "richtungsfühlenden" Sensoren an den Elektromagneten ist es möglich, über die Erfassung der sich ändernden Richtung des Verlaufs der magnetischen Feldlinien die sich ändernde Ankerposition und damit den Ankerweg zu erfassen. Durch eine entsprechende Anordnung kann das Hauptfeld, aber auch das Streufeld des Elektromagneten gemessen werden und aus den sich von der Position des Ankers abhängigen Veränderungen der Ankerweg abgeleitet werden.
Da es hier insbesondere auf die Erfassung der Ankerbewegung im Nahbereich der Polfläche des Elektromagneten ankommt, ist es auch möglich, über kapazitive Sensoren und die Veränderung ihrer Kapazität in Abhängigkeit vom Ankerhub die Ankerbewegung zu erfassen. Erforderlich sind aber hier hochfrequente Anregungsfrequenzen im MHz-Bereich.
Der hier in bezug auf den Anker 1 verwendete Begriff "Endlage" gilt auch für die Positionen, die der Anker einnimmt, wenn bei Vorhandensein eines Ventilspiels das Ventil seien Sitz erreicht.
Grundsätzlich gilt für die Regelung der Bestromung, daß durch die Steuerung auf einen Haltestrom umgeschaltet wird, der auch getaktet sein kann, wenn der Anker an einer Polfläche seine Endlage erreicht hat.
Das beschriebene Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit des Ankers bzw. des Ventils im Sitz berücksichtigt auch das Auftreten größerer Bewegungsverluste, da es über die "Führung" der Bestromung nach der Ankergeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Weg ein Arbeiten des Reglers auf der sicheren Seite erzwingt. Damit kann verhindert werden, daß der Anker "verhungert", also die Polfläche des jeweils fangenden Magneten nicht mehr erreichen kann, da immer eine genügende Energieeinspeisung bewirkt wird. Die Problematik stellt sich vor allen Dingen bei den Gasauslaßventilen, die gegen hohe Gaskräfte öffnen müssen.
Zur Belegung des Kennfeldes 11 werden die gemessenen oder auch rekonstruierten Größen "Weg" und "Geschwindigkeit" an ein Kennfeld adressiert, dem direkt ein Strom-Soll-Wert entnommen wird, und zwar derart, daß basierend auf einem wirklichkeitsnahen Aktuatormodell jeweils der optimale Strom ermittelt wird, der eine Aufsetzgeschwindigkeit von annähernd 0 ermöglicht. Dies erfolgt entsprechend der Grafik in Fig. 2 durch numerische Lösung des Differentialgleichungssystems des Aktuatormodells, indem vom Augenblick des Aufsetzens des Ankers mit niedriger Aufsetzgeschwindigkeit (Punkt A im Zustandsraum) ausgehend rückwärts in der Zeit integriert wird. Dabei wird für jedes Wegelement Δs = si - si-1, das dem Wegabstand zweier benachbarter Kennfeldpunkte entspricht und für jede sinnvolle Geschwindigkeit Vj des Kennfeldes an der Wegposition sj jeweils der Wertebereich der Stromvorgabe in genügend feiner Abstufung durchlaufen, um für jede sinnvolle Geschwindigkeit vj an der Wegposition si-1 einen Strom-Soll-Wert zu erhalten, der sicher zum Ausgangspunkt A führt. Dabei kann ein zusätzliches Gütemaß verwendet werden, um unter mehreren möglichen Strom-Soll-Werten einen optimalen Wert auszuwählen.
Das in Fig. 3 wiedergegebene Flußdiagramm zeigt den Ablauf des in Fig. 2 schematisch dargestellten Kennfeldfüllens durch Rückwärtsrechnen über einen Rechner. Begonnen wird mit dem gewünschten Endzustand, also s=0 (= anliegender Anker) und einer bestimmten Sollauftreffgeschwindigkeit v=v(0). Ausgehend hiervon wird aufgrund der Kräftegleichungen mit Hilfe des Modells errechnet, welcher Zustand (s(i), v(j)) kurz vorher vorgelegen haben muß. wenn ein bestimmter Strom vorausgesetzt wird. Somit ist es durch dieses Rückwärtsrechnen möglich, für verschiedene Stromwerte herauszufinden, bei welchem "Vorzustand" der Strom ZU dem gewünschten "Endzustand" führt. Dieser Stromwert wird nun unter dem entsprechenden Kennfeldpunkt, also dem entsprechenden Vorzustand eingetragen. Dies wird solange wiederholt, bis alle sinnvollen Stromwerte durchgespielt sind, wie in Fig. 2 dargestellt.
Nach dem ersten Durchlaufen aller möglichen Stromwerte erhält man nun eine neuerliche Anzahl von möglichen Kennfeldpunkten, die eine Erreichung des endgültigen Endzustandes ermöglichen. Diese Kennfeldpunkte sind in der Abbildung 2 als zweite Spalte von links zu sehen. Nun wird für jeden dieser Punkte mit dem Rückwärtsrechnen zur dritten Spalte begannen. Jeder dieser Punkte wird nun als neuer "gewünschter Zustand" angesehen und für jeden dieser Punkte wird für alle sinnvollen Ströme die Rückwärtsrechnung durchgebührt. So wird bei jedem Punkt für jeden Strom ein "Vorzustand" s(i), v(j) ermittelt, der bei dem entsprechenden Strom zu dem gewünschten Zustand führt. Somit ist es auch möglich, daß ein "Vorzustand" bei unterschiedlichen Strömen zu mehreren gültigen "gewünschten" Zuständen führt. Zunächst muß also in jedem Kennfeldpunkt sowohl der Strom als auch der hiermit erreichbare "Endzutand" bzw. gewünschte Zustand gespeichert werden.
Abschließend muß nun noch zwischen den jeweils möglichen Strömen in einem Kennfeldpunkt ausgewählt werden. Hierfür kann ein Gütemaß ermittelt werden, das eine Bewertung der Kennfeldpunkteinträge vornimmt. Ein solches Gütemaß kann beispielsweise aufgrund einer als besonders sinnvoll erachteten Trajektorie durch das Kennfeld ermittelt werden (je weniger Abweichung von der Trajektorie, um so besser ist der Kennfeldeintrag). Oder es können auch andere Kriterien wie beispielsweise ein möglichst wenig zu ändernder Strom zur Auswahl der endgültigen Kennfeldeinträge verwendet werden.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Regelung eines elektromagnetischen Aktuators mit wenigstens einem Elektromagneten und einem auf ein Stellglied einwirkenden Anker, der gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder durch gesteuerte Bestromung des mit einer Polfläche versehenen Elektromagneten über eine Steuereinrichtung aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite, durch die Anlage des Ankers an der Polfläche definierte zweite Schaltstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Bestromung zur Einregelung einer geringen Auftreffgeschwindigkeit des Ankers auf die Polfläche
    a) - beim jeweiligen Schaltvorgang der Ankerweg (s) und der Verlauf der Ankergeschwindigkeit (v) als Ist-Werte erfaßt werden,
    b) - die erfaßten Ist-Werte von Ankerweg (s) und Ankergeschwindigkeit (v) mit einem in der Steuereinrichtung abgelegten Kennfeld für eine vorgegebene Abhängigkeit der Geschwindigkeit über den Flugweg des Ankers verglichen werden und hierdurch ein Soll-Wert für die Bestromung des Elektromagneten vorgegeben wird und
    c) - der Ist-Wert für die Bestromung mit dem Soll-Wert für die Bestromung verglichen und nach Ausregelung einer sich hieraus ergebenden Differenz der Elektromagnet bestromt wird.
EP00107446A 1999-05-03 2000-04-06 Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung Expired - Lifetime EP1050891B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19920181 1999-05-03
DE19920181A DE19920181A1 (de) 1999-05-03 1999-05-03 Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung

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EP1050891A2 true EP1050891A2 (de) 2000-11-08
EP1050891A3 EP1050891A3 (de) 2001-11-28
EP1050891B1 EP1050891B1 (de) 2004-06-30

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EP00107446A Expired - Lifetime EP1050891B1 (de) 1999-05-03 2000-04-06 Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung

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US (1) US6373678B1 (de)
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