WO1997040427A1 - Digitaler zweipunktregler für ein aktuatorelement - Google Patents

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WO1997040427A1
WO1997040427A1 PCT/EP1997/001935 EP9701935W WO9740427A1 WO 1997040427 A1 WO1997040427 A1 WO 1997040427A1 EP 9701935 W EP9701935 W EP 9701935W WO 9740427 A1 WO9740427 A1 WO 9740427A1
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Bernd Dietzel
Manfred Bek
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Voith Turbo GmbH and Co KG
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/14—Automatic controllers electric in which the output signal represents a discontinuous function of the deviation from the desired value, i.e. discontinuous controllers
    • G05B11/16—Two-step controllers, e.g. with on/off action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/2807—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted using electric control signals for shift actuators, e.g. electro-hydraulic control therefor 
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/26—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train

Definitions

  • solenoid valves which consist of a magnetic coil, control piston and return spring. So far, the control of the solenoid valves has been either continuous as a controller
  • Controllers that could be interconnected in terms of hardware or were designed as software solutions were used. A considerable simplification compared to the constant regulators in automatic transmission controls could be achieved in that a discrete two-point regulator (see also Dubbel, paperback for mechanical engineering, Springerverlag, Berlin, Heidelberg, New
  • the object of the invention is therefore to provide a digital two-point controller and a method for digital two-point control with which the disadvantages of the prior art described above are overcome.
  • the object is achieved according to the invention by a digital two-point controller according to one of claims 1 to 3 and a method for digital two-point control according to one of claims 12 to 14.
  • the digital two-point controller is designed such that a digital actual value read into the memory device is compared with the target value stored therein and this comparison is the starting point for the following steps.
  • the digital actual value is subtracted from the digital setpoint and, depending on the sign of this difference, the following method steps are carried out.
  • the invention as in claim 3 and the
  • a method according to claim 14 is disclosed, a digital hysteresis value characteristic of this controller is added to the digital setpoint, and the hysteresis of the two-point controller is set in this way.
  • the sampling time of the digital two-point controller is in the range from 0.1 millisecond to 10 milliseconds. It is particularly advantageous to work with a sampling interval of one millisecond. The sampling interval of approximately one millisecond allows the digital two-point controller to control the actuator in a sufficiently short time. If the measurement signal is very weak, it can be provided that this analog signal is processed for the control device with the aid of an amplifier circuit. In a particularly preferred embodiment it is provided to actuate a solenoid of a solenoid valve as an actuator by means of the digital two-point controller according to the invention.
  • the digital two-point controller is used in the electrohydraulic control of a transmission by means of solenoid valves, this transmission preferably being a differential converter transmission (DIWA transmission).
  • DIWA transmission differential converter transmission
  • the invention also provides several methods for digital two-point control for an actuator element.
  • the first method according to the invention is a two-point control in which a digital actual value is compared with a digital setpoint.
  • a difference between the digital actual value and the target value is formed and the regulation is carried out with the aid of this difference signal.
  • a third method takes into account a possible hysteresis of the two-point controller.
  • FIG. 1 shows a digital two-position controller according to the invention for a solenoid valve
  • Fig. 2 shows the flow diagram of a digital according to the invention
  • Fig. 4 the circuit for a two-point controller for the solenoid 1 of a solenoid valve, not shown, is shown.
  • the course of the measurement signal i (t) in point 2 is shown in Figure 3.
  • the current i (t) through the magnet coil 1 is recorded as the measurement signal.
  • the measuring signal i (t) drops as a voltage across a measuring resistor 4 and is amplified in an amplifier circuit 5, including an operational amplifier 6, to a voltage value U , which is preferably between 0 and 5 volts.
  • U the positive input of the comparator 7 is according to that shown
  • Output of the inverter is present.
  • the output signal 10 of the inverter drives an output driver 11, which is supplied with a voltage + U B.
  • the output driver 11 drives the magnet coil 1 to be regulated.
  • the hysteresis value of the regulator must be set by means of the resistors R1 and R2, and the entire regulator circuit shown for the respective transmission by using the magnet valve must be matched.
  • FIG. 1 shows the interconnection of the digital two-point controller according to the invention.
  • a solenoid of a solenoid valve is regulated by the control arrangement according to the invention shown in FIG. 1.
  • the measuring signal of the magnetic coil is again the current i (t) at point 2 of the circuit, which is converted into a voltage value via a measuring resistor 4.
  • a quenching diode 20 is connected in parallel with the measuring resistor 4.
  • the measurement signal is amplified in an amplifier circuit 5, comprising at least one operational amplifier 6 and resistors 21, 22, and as an analog
  • Control device 30 which in the present case is a microcomputer.
  • the analog voltage signal is converted by an A / D converter 31 from an analog to a digital signal and stored in a digital memory area of the control device 30.
  • the digital actual value is then in a first embodiment according to a
  • a sampling time of 0.1 millisecond to 10 milliseconds can be selected.
  • a sampling interval of one millisecond has proven to be particularly suitable for fast and satisfactory control.
  • actual values can be read into the A / D converter to convert from an analog to a digital value with the aid of a cyclically called interrupt.
  • the output-side signal U (t) drives, as in the embodiment according to FIG. 4, an output driver 11 which is connected to the magnet coil 1.
  • microcomputer 30 it is also possible to implement other control concepts in microcomputer 30.
  • the difference is first formed from this and the output 32 is switched on or off depending on whether the difference is greater or less than zero.
  • Hysteresis value is stored in a third area of the control device.
  • the sequence and the control of the output 32 of the control device is carried out as described below. If the actual value converted from an analog value U into a digital value is greater than or equal to a total value from a setpoint stored in a second area of the control device and a hysteresis value stored in a third area, the output 32 is switched off, i.e. set to a logical ZERO. If this is not the case, a further query checks whether the digital actual value is less than the digital setpoint. If this is the case, output 32 is switched on, i.e. a logical ONE is output on the output side.
  • the output is left in the state as before the actual value was entered into the computer. After a sampling time ⁇ t, a new value is introduced into the control device and the queries shown above are carried out again. Depending on the query result, the output is then either switched off, switched on or left in the state in which it was before the value was read.
  • an actuator which can preferably be a solenoid valve for a transmission control.
  • This has the advantage that a much simpler circuit structure can be implemented and the controller can be easily adapted to different operating states

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen digitalen Zweipunktregler für ein Aktuatorelement (1) mit einem A/D-Wandler (31), einem Ausgangstreiber (11) und einer Steuereinrichtung (30) mit einem Speicher. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein analoges Meßsignal (UI) vom Aktuator aufgenommen wird; das analoge Meßsignal im A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einem ersten Bereich des Speichers der Steuereinrichtung eingelesen wird; der in den ersten Bereich des Speichers eingelesene digitale Istwert mit einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator verglichen wird; der Ausgang (32) der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf NULL gesetzt wird, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert ist; und der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert ist; und nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 1.2 bis 1.5 in einem dem Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.

Description

Digitaler Zweipunktregler für ein Aktuatorelement
Bei Getrieben mit hydraulischen und mechanischen Gängen, insbesondere Nutzfahrzeuggetrieben, ist es wünschenswert, je nach Vorwahl der zugehörigen Fahrstufen in Abhängigkeit von Fahrgeschwindigkeit und
Motorbelastung das Getriebe so zu steuern, daß stets eine optimale Motorauslastung und Zugkraftanpassuπg auch bei sehr unterschiedlichen Fahrbedingungen gewährleistet ist. Des weiteren sollen alle vorkommenden Schaltungen unter Last stoßfrei vor sich gehen, unabhängig von der Art des eingesetzten Motors und der gegebenen Ausgleichsgetriebe. Diese
Anforderungen an eine Getriebesteuerung werden am besten durch ein elektronisch-hydraulisches Steuerungssystem gelöst, dessen Funktionsweise beispielsweise in dem Fachbuch "Hydrodynamik in der Aπtriebstechnik, herausgegeben von der J. M. Voith GmbH, Vereinte Fachverlage Krausskopf- Ingenieur Digest, Mainz, 1987" beschrieben ist.
Die Elektronik und Hydraulik des obengenannten elektrisch-hydraulischen Steuerungssystems wurde über Magnetventile, die aus Magπetspule, Steuerkolben und Rückstellfeder bestehen, miteinander verknüpft. Zur Steuerung der Magnetventile wurden bislang als Regler entweder stetige
Regler, die hardwaremäßig verschaltet sein konnten oder als Softwarelösung ausgeführt waren, eingesetzt. Eine gegenüber den stetigen Reglern erhebliche Vereinfachung bei Automatikgetriebesteuerungen konnte dadurch erreicht werden, daß ein diskreter Zweipunktregler (siehe hierzu auch Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springerverlag, Berlin, Heidelberg, New
York, 1995, Seiten X8 bis X9) verwendet wurden. Gemäß dem Stand der Technik waren diese Regler in einer Hardwareschaltung realisiert, wobei Komperatoren, beispielsweise in Form von beschalteten Operationsverstärkern, Verwendung fanden. Die hardwaremäßigen Schaltungen wurden als kundenspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) ausgeführt. Die Einstellung der für das stabile Arbeiten eines digitalen Zweipunktreglers notwendigen Hysterese (siehe auch Dubbel, aao, Seite X8) wurden in diesen Schaltungen dadurch eingestellt, daß Widerstände in die Schaltungsanordnung eingebracht wurden. In einem zeitintensiven Abgleichvorgang mußten diese Widerstände für jede Getriebesteuerung nach deren Fertigung eingestellt werden. Dies erforderte u.a. beispielsweise das
Durchmessen der Steuerung und das manuelle Einlöten von Abgleichwiderständen.
Des weiteren war jedem Istwerteingang ein Stellausgang durch die Hardware fest zugeordnet. Diese starre Zuordnung hat es nicht zugelassen, mit ein und demselben Regler zwei Magnetventile steuern zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen digitalen Zweipunktregler und ein Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung anzugeben, mit dem die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Insbesondere soll erreicht werden, daß durch Einsatz des digitalen Zweipunktreglers der bislang notwendige manuelle Abgleich entfallen kann und die Ansteuerung von mehreren Ventilen mit ein und derselben Anordnung möglich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen digitalen Zweipunktregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und ein Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die
Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 bis 3 bzw. 12 bis 14 sind gleichberechtigte Lösungen der oben definierten Aufgabe.
Gemäß Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 12 ist der digitale Zweipunktregler derart ausgebildet, daß ein in die Speichereinrichtung eingelesener digitaler Istwert mit dem darin abgelegten Sollwert verglichen wird und dieser Vergleich Ausgangspunkt für die nachfolgenden Schritte ist. In einer anderen Lösung gemäß Anspruch 2 bzw. dem Verfahreπsanspruch 13 wird der digitale Istwert vom digitalen Sollwert subtrahiert und je nach Vorzeichen dieser Differenz die nachfolgenden Verfahrensschritte ausgeführt. Gemäß einer weiteren Lösung der Erfindung wie in Anspruch 3 und dem
Verfahren nach Anspruch 14 offenbart, wird zum digitalen Sollwert ein für diesen Regler charakteristischer digitaler Hysteresewert hinzuaddiert und auf diese Art und Weise die Hysterese des Zweipunktreglers eingestellt.
Mit Vorteil ist vorgesehen, daß die Abtastzeit des digitalen Zweipunktreglers im Bereich von 0,1 Millisekunde bis 10 Millisekunden liegt, besonders vorteilhaft ist es, mit einem Abtastintervall von einer Millisekunde zu arbeiten. Das Abtastintervall von ungefähr einer Millisekunde erlaubt es, daß der digitale Zweipunktregler die Regelung des Aktuators in einer ausreichend kurzen Zeit realisiert. Bei sehr schwachem Meßsignal kann vorgesehen sein, dieses analoge Signal mit Hilfe einer Verstärkerschaltung für die Steuereinrichtung aufzubereiten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, als Aktuator mittels des erfindungsgemäßen digitalen Zweipunktreglers eine Magnetspule eines Magnetventils zu betätigen. Hierbei findet in einer Ausführungsform der Erfindung der digitale Zweipunktregler bei der eiektrohydraulischen Steuerung eines Getriebes mittels von Magnetventilen Verwendung, wobei dieses Getriebe bevorzugt ein Differentialwandlergetriebe (DIWA-Getriebe) ist.
Neben den zuvor ausgeführten Vorrichtungen eines digitalen Zweipunktreglers stellt die Erfindung auch mehrere Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung für ein Aktuatorelement zur Verfügung.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine Zweipunktregelung, bei der ein digitaler Istwert mit einem digitalen Sollwert verglichen wird. In einer zweiten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß eine Differenz zwischen digitalem Ist- und Sollwert gebildet wird und die Regelung mit Hilfe dieses Differenzsignals erfolgt. In einem dritten Verfahren wird eine mögliche Hysterese des Zweipunktreglers berücksichtigt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den
Figuren näher beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erfiπdungsgemäßer digitaler Zweipunktregler für ein Magnetventil;
Fig. 2 das Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen digitalen
Zweipunktreglers, der nach der Vergleichsmethode arbeitet; Fig. 3 das Flußdiagramm für das Regelungsprogramm eines Magnetventiles mit einem Hysteresebeitrag; Fig. 4 Schaltungsaufbau eines Zweipunktreglers gemäß dem Stand der
Technik.
In Fig. 4 ist die Schaltung für einen Zweipunktregler für die Magnetspule 1 eines nicht dargestellten Magnetventiles gezeigt. Der Verlauf des Meßsignales i(t) im Punkt 2 ist in Abbildung 3 dargestellt. Vorliegend wird als Meßsignal der Strom i(t) durch die Magnetspule 1 aufgenommen. Das Meßsignal i(t) fällt über einem Meßwiderstand 4 als Spannung ab und wird in einer Verstärkerschaltung 5, umfassend einen Operationsverstärker 6, auf einen Spannungswert U,, der vorzugsweise zwischen 0 und 5 Volt liegt, verstärkt. Am positiven Eingang des Komparators 7 liegt gemäß der dargestellten
Schaltung eine Spannung U+ an, die dem Istwert U, minus dem über dem Widerstand R1 abgefallenen Spannungswert entspricht. Der dem positiven Eingang des Operationsverstärkers 7 vorangestellte Widerstand R1 bestimmt ebenso wie der Widerstand R2, der zwischen dem positiven Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet ist, die Hysterese des dargestellten Reglers. Im als Komparator 7 geschalteten Operationsverstärker wird der Spannungswert U+ mit dem Sollspannuπgswert Us, der vorzugsweise ebenfalls zwischen 0 und 5 Volt liegt, verglichen und aus dem Vergleich der analogen Signale ein binäres Signal erhalten, das eine logische 1 (EINS) bzw. 0 (NULL) darstellt. Das binäre Signal wird einem Inverter 8 zugeführt, so daß ein invertiertes Spannungssignal gemäß Darstellung 10 am
Ausgang des Inverters anliegt. Das Ausgangssignal 10 des Inverters treibt einen Ausgangstreiber 11 , der mit einer Spannung +UB versorgt wird. Der Ausgangstreiber 11 treibt die zu regelnde Magnetspule 1. Gemäß dem Stand der Technik muß der Hystereswert des Reglers durch die Widerstände R1 und R2 eingestellt werden, sowie die gesamte dargestellte Reglerschaltung für das jeweilige Getriebe, indem das Magnetventil Verwendung findet, abgestimmt werden muß.
In Fig. 1 ist die Verschaltung des erfindungsgemäßen digitalen Zweipunktreglers dargestellt. Wie bei dem Zweipunktregler nach dem Stand der Technik wird durch die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Regelanordnung eine Magnetspule eines Magnetventils geregelt. Selbstverständlich ist es denkbar, anstelle der Magnetspule auch andere Betätigungselemente in Abhängigkeit von einem Sollwert mit der dargestellten Schaltung gemäß Fig. 1 zu steuern. Das Meßsignal der Magnetspule ist wiederum der Strom i(t) im Punkt 2 der Schaltung, der über einen Meßwiderstand 4 in einen Spannungswert gewandelt wird. Parallel zum Meßwiderstand 4 ist eine Löschdiode 20 geschaltet. Das Meßsignal wird in einer Verstärkerschaltung 5, umfassend mindestens einen Operationsverstärker 6 und Widerstände 21 , 22, verstärkt und als analoger
Istwert U, der Steuereinrichtung 30, die in vorliegendem Fall ein Mikrocomputer ist, zugeführt. Das analoge Spannungssignal wird durch einen A/D-Wandler 31 von einem analogen in ein digitales Signal gewandelt und einem digitalen Speicherbereich der Steuereinrichtung 30 abgelegt. Der digitale Istwert wird dann in einer ersten Ausführungsform gemäß einem
Flußdiagramm nach Fig. 2 mit einem in einem zweiten Bereich der Speichereinrichtung abgelegten Sollwert verglichen. Ist der Sollwert größer oder gleich dem in der Steuereinrichtung gespeicherten Sollwert, so wird der Ausgang 32 der Steuereinrichtung ausgeschaltet, d.h. auf eine logische NULL gesetzt. Ist hingegen der Istwert kleiner als der Sollwert, so wird der Ausgang 32 eingeschaltet, d.h. auf eine logische EINS gesetzt. Das Einlesen eines neuen Istwertes über den A/D-Wandler, an dem ständig ein analoges Signal anliegt, wird nach einer Abtastzeit Δt durchgeführt und der zuvor aufgestellte Vergleich von digitalem Ist- und Sollwert erneut vorgenommen. In der Summe resultiert am Ausgang 32 der in der Abbildung 10 dargestellte Spannungsverlauf. Als Abtastintervall kann entsprechend dem Einsatzfall des
Reglers eine Abtastzeit von 0,1 Millisekunde bis 10 Millisekunden gewählt werden. Als besonders geeignet für eine schnelle und zufriedenstellende Regelung hat sich ein Abtastintervall von einer Millisekunde herausgestellt. Vorteilhafterweise kann das Einlesen von Istwerten in den A/D-Wandler zum Umsetzen von einem analogen in einen digitalen Wert mit Hilfe eines zyklisch aufgerufenen Interrupts erfolgen.
Das ausgangsseitige Signal U(t) treibt wie bei der Ausführung gemäß Fig. 4 einen Ausgangstreiber 11 , der mit der Magnetspule 1 verbunden ist.
Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Regelungskonzepte in Mikrocomputer 30 zu realisieren. Beispielsweise ist es denkbar, daß statt eines direkten Vergleiches von digitalem Soll- und Istwert zunächst die Differenz hieraus gebildet wird und eine Ein- bzw. Ausschaltung des Ausgangs 32 je nach dem erfolgt, ob die Differenz größer oder kleiner null ist.
Durch die Ausführung eines Zweipunktreglers in digitaler Form ist es auf sehr einfache Art und Weise möglich, den Regler zu normieren. Dies geschieht dadurch, daß nicht der sich sehr schnell ändernde Istwert der zu regelnden Größe, die vorliegend die Magnetkraft ist, normiert wird, sondern der Sollwert, der sich wesentlich langsamer ändert. Im vorliegenden Fall ändert sich der
Sollwert maximal alle 10 Millisekunden. In einer Fortbildung der Erfindung ist es gemäß dem Schaubild nach Fig. 3 auch möglich, die für den stabilen Betrieb eines Zweipunktreglers nötige Hysterese variabel einzustellen. Im Gegensatz zu der fest verdrahteten Schaltung gemäß Fig. 4 geschieht dies erfindungsgemäß nicht mehr dadurch, daß feste Widerstände in die Schaltung eingelötet werden, sondern ein
Hysteresewert in einem dritten Bereich der Steuereinrichtung abgelegt wird. Der Ablauf und die Steuerung des Ausgangs 32 der Steuereinrichtung erfolgt wie nachstehend beschrieben. Ist der von einem analogen Wert U, in einen digitalen Wert gewandelte Istwert größer oder gleich einem Summenwert aus einem in einem zweiten Bereich der Steuereinrichtung abgelegten Sollwert und einem in einem dritten Bereich abgelegten Hysteresewert, so wird der Ausgang 32 ausgeschaltet, d.h. auf eine logische NULL gesetzt. Ist dies nicht der Fall, so wird in einer weiteren Abfrage geprüft, ob der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert ist. Ist dies der Fall, so wird der Ausgang 32 eingeschaltet, d.h. ausgangsseitig eine logische EINS ausgegeben. Ist der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert, so wird der Ausgang im Zustand wie vor dem Eingeben des Istwertes in den Computer belassen. Nach einer Abtastzeit Δt wird ein neuer Wert in die Steuereinrichtung eingeiesen und die zuvor dargestellten Abfragen erneut durchgeführt. Entsprechend dem Abfrageergebnis wird dann der Ausgang entweder ausgeschaltet, eingeschaltet oder in dem Zustand belassen, in dem er sich vor Einlesen des Wertes befand.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es somit erstmals möglich, einen Aktuator, der vorzugsweise ein Magnetventil für eine Getriebesteuerung sein kann, digital zu regeln. Dies hat zum Vorteil, daß ein wesentlich einfacherer Schaltungsaufbau realisiert werden kann und der Regler an verschiedene Betriebszustände leicht anzupassen ist

Claims

Patentansprüche
1. Digitaler Zweipunktregler für ein Aktuatorelement mit einem A/D-Wandler (31), einem Ausgangstreiber (11) und einer Steuereinrichtung (30) mit einem Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß
1.1 ein analoges Meßsignal vom Aktuator (1) aufgenommen wird;
1.2 das analoge Meßsignal im A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einem ersten Bereich des Speichers der
Steuereinrichtung eingelesen wird;
1.3 der in den ersten Bereich des Speichers eingelesene digitale Istwert mit einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator verglichen wird; 1.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf NULL gesetzt wird, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert ist; und
1.5 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert ist; und
1.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 1.2 bis 1.5 in einem dem Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
2. Digitaler Zweipunktregler für ein Aktuatorelement mit einem A/D-Wandler (31), einem Ausgangstreiber (11) und einer
Steuereinrichtung (30) mit einem Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß 2.1 ein analoges Meßsignal vom Aktuator (1) aufgenommen wird; 2.2 das analoge Meßsignai im A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einem ersten Bereich des Speichers der Steuereinrichtung eingelesen wird;
2.3 die Differenz zwischen dem in dem ersten Bereich des Speichers eingelesenen digitalen Istwert und einem in einem zweiten Bereich des
Speichers abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator gebildet wird;
2.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf NULL gesetzt wird, wenn die in Schritt 1.3 gebildete Differenz größer oder gleich null ist; und 2.5 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der in Schritt 2.3 gebildete Differenzwert kleiner als null ist; und 2.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 2.2 bis 2.5 in einem dem Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
3. Digitaler Zweipunktregler für ein Aktuatorelement mit einem A/D- Wandler (3), einem Ausgangstreiber (11) und einer Steuereinrichtung (30) mit einem Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß
3.1 ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird;
3.2 das analoge Meßsignal im A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einen ersten Bereich des Speichers der Steuereinrichtung eingelesen wird;
3.3 der in den ersten Bereich des Speichers eingelesene digitale Istwert mit einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen Summenwert aus digitalem Sollwert für den Aktuator und einem einsteilbaren digitalen Hysteresewert für den Aktuator verglichen wird; 3.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf NULL gesetzt wird, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Summenwert ist; und
3.5 wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Summenwert ist, der digitale Istwert mit dem in einem dritten Bereich der
Speichereinrichtung abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator verglichen wird; und
3.5.1 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert des Aktuators ist; und
3.5.2 ein Setzen des Ausgangs zum Ausgangstreiber nicht erfolgt, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert ist; und
3.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 3.2 bis 3.5 in einem dem
Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
4. Digitaler Zweipunktregler nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeit im Bereich 0,1 Millisekunden bis 10 Millisekunden liegt.
5. Digitaler Zweipunktregler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeit bei ungefähr 1 Millisekunde liegt.
6. Digitaler Zweipunktregler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Meßsignal in einer Verstärkerschaltung verstärkt und danach dem A/D-Wandler der Steuereinrichtung zugeführt wird.
7. Digitaler Zweipunktregler gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktuatorelement eine Magnetspule ist.
8. Digitaler Zweipunktregler gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule in einem Magnetventil Verwendung findet.
9. Digitaler Zweipunktregler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Sollwert des Aktuators normiert ist.
10. Verwendung des digitalen Zweipunktreglers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 für die elektro-hydraulische Steuerung eines Getriebes.
11. Verwendung des digitalen Zweipunktreglers gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Differential-Wandlergetriebe ist.
12. Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung für ein Aktuatorelement, dadurch gekennzeichnet, daß
12.1 ein analoges Meßsignal von einem Aktuator (1) aufgenommen wird;
12.2 das analoge Meßsignal in einem A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einen ersten Bereich eines Speichers einer Steuereinrichtung eingelesen wird;
12.3 der in den ersten Bereich des Speichers eingelesene digitale Istwert mit einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator verglichen wird;
12.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zu einem Ausgangstreiber für den Aktuator auf NULL gesetzt wird, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert ist; und 12.5 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert ist; und
12.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 12.2 bis 12.5 in einem dem
Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
13. Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung für ein Aktuatorelement dadurch gekennzeichnet, daß
13.1 ein analoges Meßsignal von einem Aktuator (1) aufgenommen wird;
13.2 das analoge Meßsignal in einem A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einem ersten Bereich des Speichers einer Steuereinrichtung eingelesen wird; 13.3 die Differenz zwischen dem in den ersten Bereich des Speichers eingelesenen digitalen Istwert und einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator gebildet wird;
13.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zu einem Ausgangstreiber für das Aktuatorelement auf NULL gesetzt wird, wenn die in Schritt 12.3 gebildete Differenz größer oder gleich null ist; und
13.5 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der in Schritt 13.3 gebildete Differenzwert kleiner als null ist; und
13.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 13.2 bis 13.5 in einem dem
Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
14. Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung für ein Aktuatorelement, dadurch gekennzeichnet, daß
14.1 ein analoges Meßsignal von einem Aktuator aufgenommen wird; 14.2 das analoge Meßsignal in einem A/D-Wandler in einen digitalen Istwert gewandelt und in einen ersten Bereich eines Speichers einer Steuereinrichtung eingelesen wird;
14.3 der in den ersten Bereich des Speichers eingelesene digitale Istwert mit einem in einem zweiten Bereich des Speichers abgelegten digitalen
Summenwert aus digitalem Sollwert für den Aktuator und einem einstellbaren digitalen Hysteresewert für den Aktuator verglichen wird;
14.4 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf NULL gesetzt wird, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Summenwert ist; und
14.5 wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Summenwert ist, der digitale Istwert mit einem in einem dritten Bereich der Speichereinrichtung abgelegten digitalen Sollwert für den Aktuator verglichen wird; und 14.5.1 der Ausgang der Steuereinrichtung zum Ausgangstreiber auf EINS gesetzt wird, wenn der digitale Istwert kleiner als der digitale Sollwert des Aktuators ist; und 14.5.2 ein Setzen des Ausgangs zum Ausgangstreiber nicht erfolgt, wenn der digitale Istwert größer oder gleich dem digitalen Sollwert ist; und
14.6 nach einer Abtastzeit Δt erneut ein analoges Meßsignal vom Aktuator aufgenommen wird und die Schritte 14.2 bis 14.5 in einem dem Abtastintervall entsprechenden zyklisch aufgerufenen Interrupt erneut ausgeführt werden.
15. Verfahren zur digitalen Zweipunktregelung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeit im Bereich 0,1 Millisekunden bis 10 Millisekunden liegt.
16. Digitaler Zweipunktregler gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeit bei ungefähr 1 Millisekunde liegt.
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