WO2002014667A1 - Treiberschaltung für einen elektrischen aktor - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a driver circuit for an electric actuator, in particular for an exhaust gas valve of an internal combustion engine operated by an electric motor, according to the preamble of claim 1.
  • EGR valve EGR - Exhaust Gas Recirculation
  • the exhaust valve is controlled by an actuator in the form of an electric motor, which acts on the exhaust valve via a gear.
  • the actuator is in turn controlled by a driver circuit which on the input side records the target value for the position of the exhaust valve and the actual value of the position of the exhaust valve, and the actuator as a function of the deviation between the target
  • the driver circuit having a PI controller in order to set the desired position of the exhaust valve as quickly as possible on the one hand and as precisely as possible on the other hand.
  • a disadvantage of the known driver circuit described above is the fact that the actuator exhibits unsatisfactory dynamic behavior when the PI controller is designed to set the exhaust gas valve as precisely as possible.
  • the invention is therefore based on the object of improving the known driver circuit described above in such a way that on the one hand the actuator assumes the desired position as quickly as possible and on the other hand as precisely as possible.
  • the object is achieved on the basis of the known driver circuit described at the outset according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of claim 1.
  • the invention encompasses the general technical teaching of providing, in addition to a control unit, a control unit in the driver circuit for controlling the actuator, which control unit determines the control variable for the actuator as a function of the desired value.
  • the outputs of the control unit and the control unit are preferably brought together, for which purpose an adder can be used, for example.
  • the control unit preferably determines the operating point of the actuator, while the control unit specifies the dynamic behavior, especially in the case of small and medium changes in the target value.
  • the control unit preferably simulates the physical behavior of the controlled system by calculating, for example, the restoring force or the restoring torque, the frictional force or the frictional torque and / or the inertial force or the moment of inertia.
  • control unit can be designed for the small signal behavior, which enables improved dynamic behavior compared to the known driver circuit described at the beginning.
  • the control unit preferably consists of a conventional PI controller and a differential element connected in parallel, which is also referred to as a DT ⁇ element.
  • a DT ⁇ element which is also referred to as a DT ⁇ element.
  • the invention is not restricted to such a structural configuration. Rather, the control unit can also include other types of controllers. ten, such as a P controller, a PID controller or other components.
  • the temperature of the environment, the actuator and / or the exhaust gas flow is also taken into account when determining the control variable for the actuator by the control unit and / or by the control unit.
  • the control unit and / or the control unit therefore preferably have a separate signal input in order to receive a corresponding temperature signal from a temperature sensor, wherein the temperature sensor can consist, for example, of a temperature-dependent resistor.
  • FIG. 1 shows a driver circuit for controlling an actuator in the form of a block diagram
  • FIG. 2 shows the control unit of the driver circuit from FIG. 1
  • FIG. 3 shows the control unit of the driver circuit from FIG. 1.
  • the driver circuit according to the invention is used to control an actuator 1, which essentially consists of an electric motor that actuates an exhaust gas valve of an internal combustion engine via an intermediate gear, the exhaust gas valve also being referred to as EGR valve (exhaust gas recirculation).
  • the actuator 1 is controlled by an electrical converter 2, which specifies the voltage U and the current I for the actuator 1.
  • the actuator 1 is connected to a sensor unit 3 which has a position sensor which determines the position of the exhaust gas valve and emits a corresponding position signal X M ess.
  • the sensor unit 3 also has a temperature sensor, which consists of a temperature-dependent resistor in the actuator 1 and generates a temperature signal T I ⁇ T , which reproduces the temperature of the coil winding of the actuator 1.
  • the driver circuit according to the invention has a control unit 4, which can be a component of the engine electronics of the internal combustion engine, for example, and which specifies a target value X DES for the position of the exhaust gas valve.
  • control unit 4 On the output side, the control unit 4 is connected on the one hand to a control unit 5 and on the other hand to a control unit 6, the control unit 5 being shown in detail in FIG. 2, whereas the circuitry structure of the control unit 6 can be seen in FIG. 3.
  • the control unit 5 is connected on the input side to the control unit 4 and on the other hand to the temperature sensor of the sensor unit 3 and calculates a modulation factor FVOR between -100% and + 100% for the pulse depending on the target value XSOLL and the temperature value T IST Width modulation of the voltage of the actuator 1, the transmission ratio U of the transmission arranged between the actuator 1 and the exhaust valve being taken into account.
  • the control unit 6, on the other hand, is on the input side with the control unit 4 and on the other hand with a characteristic connected member 7, the characteristic member 7 is in turn connected to the position sensor of the sensor unit 3.
  • the characteristic curve element 7 determines the current position X IS of the exhaust valve from the position signal X measurement determined by the sensor unit 3.
  • the control unit 6 receives as input variables the target value X TARGET and the actual value X ACTUAL and, depending on the deviation between the target and actual value, also calculates a modulation factor F CONTROL between -100% and + 100% for modulating the actuator voltage.
  • the adder 8 On the output side, the adder 8 is connected to a limiter 9, which is additionally connected on the input side to the temperature sensor of the sensor unit 3 and limits the modulation factor F G generated by the adder 8 to values between -100% and + 100%, so that at the output of the limiter 9 a correspondingly limited modulation factor F G , LIM appears.
  • a limiter 9 which is additionally connected on the input side to the temperature sensor of the sensor unit 3 and limits the modulation factor F G generated by the adder 8 to values between -100% and + 100%, so that at the output of the limiter 9 a correspondingly limited modulation factor F G , LIM appears.
  • control unit 5 The structure of the control unit 5 is now described below with reference to the detailed block diagram in FIG.
  • control unit 5 has a characteristic element 10 on the input side, which calculates a restoring torque as a function of the target value X SOLL of the position of the exhaust gas valve, the characteristic element 10 being connected on the output side to a multiplier 11 which calculates the one calculated by the characteristic element 10
  • the restoring torque is multiplied by the transmission ratio Ü of the gear arranged between the actuator 1 and the exhaust valve, thereby calculating a restoring torque M RÜCK to be applied by the actuator 1.
  • control unit 5 has a differentiator 12 on the input side, which differentiates the time derivative of the setpoint tes X TARGET calculates what corresponds to the speed of movement of the exhaust valve.
  • the differentiator 12 is connected to a further characteristic element 13, which calculates the friction torque M REIB to be applied by the actuator 1 from the time derivation of the setpoint X SOLL .
  • the control unit 5 also has a further differentiator 14, which forms the second lateral derivative of the target value X TARGET , which corresponds to the acceleration of the exhaust gas valve.
  • the differentiator 14 is connected to a characteristic element 15, which determines the moment of inertia M a to be overcome from the acceleration of the exhaust gas valve.
  • the adder 17 is connected to a characteristic curve element 18, which calculates a current value I from the moment M ⁇ es on the basis of a predetermined actuator-specific characteristic curve, the characteristic curve element 18 being connected on the output side to a multiplier 19 which multiplies the current value I by the output signal of a characteristic curve element 20, that is connected on the input side to the temperature sensor of sensor unit 3 and takes into account the resistance of the coil winding of the electric motor.
  • a characteristic curve element 18 which calculates a current value I from the moment M ⁇ es on the basis of a predetermined actuator-specific characteristic curve
  • the characteristic curve element 18 being connected on the output side to a multiplier 19 which multiplies the current value I by the output signal of a characteristic curve element 20, that is connected on the input side to the temperature sensor of sensor unit 3 and takes into account the resistance of the coil winding of the electric motor.
  • the multiplier 19 calculates a voltage value U, which is fed to a converter 25, in order to calculate the modulation factor F V OR in the range from -100% to + 100%, the value of the modulation factor F VOR being controlled by the target value X TARGET becomes.
  • the adder 21 is connected to a PI controller 22, which is operated mainly as a P controller with regard to the dynamics of the actuating behavior.
  • the PI controller 22 has a small I component in order to achieve a sufficient accuracy of the control unit 6.
  • the adder 21 is connected on the output side to a differential element 23, which is also referred to as a DTi element.
  • the difference element 23 mainly serves to improve the dynamic behavior of the actuator 1 when the exhaust valve is closed, especially in the case of medium and small setpoint jumps.
  • the PI controller 22 and the differential element 23 are connected to an adder 24, which outputs the regulated modulation factor F REGEL on the output side.
  • the control unit 5 essentially has the task of setting the operating point of the driver circuit as a function of the target value X SET .
  • the control unit 5 calculates a modulation factor F VOR as a function of the target value X TARGET and the temperature T IST , which is suitable as an operating point in order to set the desired position of the exhaust gas valve specified by the control unit 4.
  • the control unit 5 thus specifies the stationary behavior of the driver circuit, while the control unit 6 determines the dynamic behavior. This separation of functions between the control unit 5 and the control unit 6 enables the control unit 6 to be optimized in the direction of good dynamic behavior.

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Abstract

Treiberschaltung für einen elektrischen Aktor (1), insbesondere für ein elektromotorisch betätigtes Abgasventil einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten Signaleingang zur Aufnahme eines Soll-Werts (XSOLL) für die Aktorstellung, einem zweiten Signaleingang zur Aufnahme eines Ist-Werts (XIST) der Aktorstellung, einem Signalausgang zur Abgabe einer Steuergrösse (FG) für den Aktor (1), sowie mit einer eingangsseitig mit den beiden Signaleingängen und ausgangsseitig mit dem Signalausgang verbundenen Regeleinheit (6) zur Bestimmung der Steuergrösse (FG) für den Aktor (1) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Soll-Wert (XSOLL) und dem Ist-Wert (XIST), wobei eine eingangsseitig mit dem ersten Signaleingang verbundene Steuereinheit (5) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem Soll-Wert (XSOLL) der Aktorstellung die Steuergrösse für den Aktor (1) bestimmt.

Description

Beschreibung
TREIBERSCHALTUNG FÜR EINEN ELEKTRISCHEN AKTOR
Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für einen elektrischen Aktor, insbesondere für ein elektromotorisch betätigtes Abgasventil einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, die zur Steuerung des von dem Abgastrakt zum Ansaugtrakt zurückgeführten Abgas- Stroms ein elektromotorisch betätigtes Abgasventil aufweisen, das auch als EGR-Ventil (EGR - Exhaust Gas Recirculation) bezeichnet wird. Die Ansteuerung des Abgasventils erfolgt hier- bei durch einen Aktor in Form eines Elektromotors, der über ein Getriebe auf das Abgasventil wirkt. Der Aktor wird wiederum von einer Treiberschaltung angesteuert, die eingangsseitig den Soll-Wert für die Stellung des Abgasventils und den Ist-Wert der Stellung des Abgasventils aufnimmt, und den Aktor in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Soll-
Wert und dem Ist-Wert ansteuert, wobei die Treiberschaltung einen PI-Regler aufweist, um die gewünschte Stellung des Abgasventils einerseits möglichst schnell und andererseits möglichst genau einzustellen.
Nachteilig an der vorstehend beschriebenen bekannten Treiberschaltung ist die Tatsache, dass der Aktor bei einer Auslegung des PI-Reglers auf eine möglichst genaue Einstellung des Abgasventils ein unbefriedigendes dynamisches Verhalten auf- weist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene bekannte Treiberschaltung dahingehend zu verbessern, dass der Aktor einerseits möglichst schnell und ande- rerseits möglichst genau die gewünschte Stellung einnimmt. Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Treiberschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, in der Treiberschaltung zur Ansteuerung des Aktors zusätzlich zu einer Regeleinheit auch eine Steuereinheit vorzusehen, welche die Steuergröße für den Aktor in Abhängigkeit von dem Soll- Wert bestimmt.
Vorzugsweise sind die Ausgänge der Steuereinheit und der Regeleinheit zusammengeführt, wozu beispielsweise ein Addierer verwendet werden kann. Die Steuereinheit bestimmt hierbei vorzugsweise den Arbeitspunkt des Aktors, während die Regeleinheit das dynamische Verhalten speziell bei kleineren und mittleren Änderungen des Soll-Werts festlegt.
Vorzugsweise bildet die Steuereinheit hierbei das physikali- sehe Verhalten der Regelstrecke nach, indem beispielsweise die Rückstellkraft bzw. das Rückstellmoment, die Reibungskraft bzw. das Reibmoment und/oder die Trägheitskraft bzw. das Trägheitsmoment berechnet wird.
Die Einstellung des Arbeitspunktes der Treiberschaltung durch die separate Steuereinheit bietet den Vorteil, dass die Regeleinheit auf das Kleinsignalverhalten ausgelegt werden kann, was gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Treiberschaltung ein verbessertes dynamisches Verhalten er- möglicht.
Vorzugsweise besteht die Regeleinheit aus einem herkömmlichen PI-Regler und einem parallel geschalteten Differenzenglied, das auch als DTχ-Glied bezeichnet wird. Die Erfindung ist je- doch hinsichtlich der Auslegung der Regeleinheit nicht auf eine derartige konstruktive Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr kann die Regeleinheit auch andere Reglertypen beinhal- ten, wie beispielsweise einen P-Regler, einen PID-Regler oder andere Bauelemente.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Bestimmung der Steuergröße für den Aktor durch die Steuereinheit und/oder durch die Regeleinheit auch die Temperatur der Umgebung, des Aktors und/oder des Abgasstroms berücksichtigt. Die Steuereinheit und/oder die Regeleinheit weisen deshalb vorzugsweise einen separaten Signaleingang auf, um ein ent- sprechendes Temperatursignal von einem Temperatursensor aufzunehmen, wobei der Temperatursensor beispielsweise aus einem temperaturabhängigen Widerstand bestehen kann.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Treiberschaltung zur Ansteuerung eines Aktors in Form eines Blockschaltbildes,
Figur 2 die Steuereinheit der Treiberschaltung aus Figur 1 sowie Figur 3 die Regeleinheit der Treiberschaltung aus Figur 1.
Im folgenden wird zunächst der strukturelle Aufbau der in Figur 1 dargestellten Treiberschaltung beschrieben, um anschließend unter Bezugnahme auf die Beschreibung des strukturellen Aufbaus der Treiberschaltung deren Funktion zu erläutern.
Die erfindungsgemäße Treiberschaltung dient zur Ansteuerung eines Aktors 1, der im wesentlichen aus einem Elektromotor besteht, der über ein zwischengeschaltetes Getriebe ein Abgasventil einer Brennkraftmaschine betätigt, wobei das Abgas- ventil auch als EGR-Ventil (Exhaust Gas Recirculation) bezeichnet wird. Der Aktor 1 wird von einem elektrischen Umrichter 2 angesteuert, der die Spannung U und den Strom I für den Aktor 1 vorgibt.
Darüber hinaus ist der Aktor 1 mit einer Sensoreinheit 3 verbunden, die einen Positionssensor aufweist, der die Stellung des Abgasventils ermittelt und ein entsprechendes Positionssignal XMess abgibt.
Darüber hinaus weist die Sensoreinheit 3 noch einen Temperatursensor auf, der aus einem temperaturabhängigen Widerstand in dem Aktor 1 besteht und ein Temperatursignal TIΞT erzeugt, das die Temperatur der Spulenwicklung des Aktors 1 wiedergibt.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Treiberschaltung eine Ansteuerungseinheit 4 auf, die beispielsweise Bestandteil der Motorelektronik der Brennkraftmaschine sein kann und einen Soll-Wert XSOLL für die Stellung des Abgasventils vorgibt.
Ausgangsseitig ist die Ansteuerungseinheit 4 zum einen mit einer Steuereinheit 5 und zum anderen mit einer Regeleinheit 6 verbunden, wobei die Steuereinheit 5 detailliert in Figur 2 dargestellt ist, wohingegen der schaltungstechnische Aufbau der Regeleinheit 6 aus Figur 3 ersichtlich ist.
Die Steuereinheit 5 ist eingangsseitig zum einen mit der Ansteuerungseinheit 4 und zum anderen mit dem Temperatursensor der Sensoreinheit 3 verbunden und berechnet in Abhängigkeit von dem Soll-Wert XSOLL und dem Temperaturwert TIST einen Modulationsfaktor FVOR zwischen -100% und +100% für die Puls- Breiten-Modulation der Spannung des Aktors 1, wobei das Übersetzungsverhältnis Ü des zwischen dem Aktor 1 und dem Abgasventil angeordneten Getriebes berücksichtigt wird.
Die Regeleinheit 6 ist dagegen eingangsseitig zum einen mit der Ansteuerungseinheit 4 und zum anderen mit einem Kennli- nienglied 7 verbunden, wobei das Kennlinienglied 7 wiederum mit dem Positionssensor der Sensoreinheit 3 verbunden ist. Das Kennlinienglied 7 ermittelt hierbei aus dem von der Sensoreinheit 3 ermittelten Positionssignal XMess die aktuelle Position XIS des Abgasventils. Die Regeleinheit 6 erhält als Eingangsgrößen also den Soll-Wert XSOLL und den Ist-Wert XIST und berechnet in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert ebenfalls einen Modulationsfaktor FREGEL zwischen -100% und +100% zur Modulation der Aktorspannung.
Ausgangsseitig sind die Steuereinheit 5 und die Regeleinheit 6 durch einen Addierer 8 zusammengeführt, der die Summe FG=FVOR+FREGEL der von der Steuereinheit 5 und der Regeleinheit 6 bestimmten Modulationsfaktoren FVOR bzw. FREGEL berechnet.
Ausgangsseitig ist der Addierer 8 mit einem Begrenzer 9 verbunden, der eingangsseitig zusätzlich mit dem Temperatursensor der Sensoreinheit 3 verbunden ist und den von dem Addierer 8 erzeugten Modulationsfaktor FG auf Werte zwischen -100% und +100% begrenzt, so daß am Ausgang des Begrenzers 9 ein entsprechend begrenzter Modulationsfaktor FG,LIM erscheint.
Im folgenden wird nun anhand des detaillierten Blockschaltbildes in Figur 2 der Aufbau der Steuereinheit 5 beschrieben.
So weist die Steuereinheit 5 eingangsseitig ein Kennlinienglied 10 auf, das in Abhängigkeit von dem Soll-Wert XSOLL der Position des Abgasventils ein Rückstellmoment berechnet, wobei das Kennlinienglied 10 ausgangsseitig mit einem Multipli- zierer 11 verbunden ist, der das von dem Kennlinienglied 10 berechnete Rückstellmoment mit dem Übersetzungsverhältnis Ü des zwischen dem Aktor 1 und dem Abgasventil angeordneten Getriebes multipliziert und dadurch ein von dem Aktor 1 aufzubringendes Rückstellmoment MRÜCK berechnet.
Weiterhin weist die Steuereinheit 5 eingangsseitig einen Differenzierer 12 auf, der die zeitliche Ableitung des Sollwer- tes XSOLL berechnet, was der Bewegungsgeschwindigkeit des Abgasventils entspricht. Ausgangsseitig ist der Differenzierer 12 mit einem weiteren Kennlinienglied 13 verbunden, das aus der zeitlichen Ableitung des Sollwertes XSOLL das von dem Ak- tor 1 aufzubringende Reibmoment MREIB berechnet.
Ferner verfügt die Steuereinheit 5 über einen weiteren Differenzierer 14, der die zweite seitliche Ableitung des Soll- Werts XSOLL bildet, was der Beschleunigung des Abgasventils entspricht. Ausgangsseitig ist der Differenzierer 14 mit einem Kennlinienglied 15 verbunden, das aus der Beschleunigung des Abgasventils das zu überwindende Trägheitsmoment Ma ermittelt.
Ausgangsseitig sind die beiden Kennlinienglieder 13, 15 mit einem Addierer 16 verbunden, dessen Ausgangssignal einem weiteren Addierer 17 zugeführt wird, der die Summe MGes=MRfjcκ+MREiB+ a berechnet, wobei das auf diese Weise berechnete Moment MQes dem von dem Aktor 1 aufzubringenden Gesamtmo- ment entspricht.
Ausgangsseitig ist der Addierer 17 mit einem Kennlinienglied 18 verbunden, das aus dem Moment Mαes anhand einer vorgegebenen aktorspezifischen Kennlinie einen Stromwert I berechnet, wobei das Kennlinienglied 18 ausgangsseitig mit einem Multiplizierer 19 verbunden ist, der den Stromwert I mit dem Ausgangssignal eines Kennliniengliedes 20 multiplizert, das eingangsseitig mit dem Temperatursensor der Sensoreinheit 3 verbunden ist und den Widerstand der Spulenwicklung des E- lektromotors berücksichtigt. Am Ausgang des Kennlinienglieds
20 erscheint also der Wert R(TIST) des temperaturabhängigen Widerstands. Dementsprechend berechnet der Multiplizierer 19 einen Spannungswert U, der einem Umrichter 25 zugeführt wird, um den Modulationsfaktor FVOR im Bereich von -100% bis +100% zu berechnen, wobei der Wert des Modulationsfaktors FVOR durch den Soll-Wert XSOLL gesteuert wird. Im folgenden wird nun anhand des detaillierten Blockschaltbildes in Figur 3 der Aufbau der Regeleinheit 6 beschrieben.
Eingangsseitig weist die Regeleinheit 6 zunächst einen Addie- rer 21 auf, der die Differenz ΔX=XSOLL-XIST zwischem dem Sollwert XSOLL und dem Ist-Wert XIS berechnet.
Ausgangsseitig ist der Addierer 21 mit einem PI-Regler 22 verbunden, der im Hinblick auf die Dynamik des Stellverhal- tens hauptsächlich als P-Regler betrieben wird. Darüber hinaus weist der PI-Regler 22 einen kleinen I-Anteil auf, um eine ausreichende Genauigkeit der Regeleinheit 6 zu erreichen.
Darüber hinaus ist der Addierer 21 ausgangsseitig mit einem Differenzenglied 23 verbunden, das auch als DTi-Glied bezeichnet wird. Das Differenzenglied 23 dient hauptsächlich zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens des Aktors 1 beim Schließen des Abgasventils, speziell bei mittleren und kleineren SollwertSprüngen.
Ausgangsseitig sind der PI-Regler 22 und das Differenzenglied 23 mit einem Addierer 24 verbunden, der ausgangsseitig den geregelten Modulationsfaktor FREGEL ausgibt.
Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die voranstehende Beschreibung des strukturellen Aufbaus der erfindungsgemäßen Treiberschaltung deren Funktion kurz erläutert.
Die Steuereinheit 5 hat im wesentlichen die Aufgabe, in Ab- hängigkeit von dem Soll-Wert XSOLL den Arbeitspunkt der Treiberschaltung einzustellen. Hierzu berechnet die Steuereinheit 5 in Abhängigkeit von dem Soll-Wert XSOLL und der Temperatur TIST einen Modulationsfaktor FVOR, der als Arbeitspunkt geeignet ist, um die von der Ansteuerungseinheit 4 vorgegebene ge- wünschte Stellung des Abgasventils einzustellen. Die Regeleinheit 6 hat dagegen die Aufgabe, das Kleinsignalverhalten der Treiberschaltung bei kleineren und mittleren Änderungen des Sollwertes XSOLL festzulegen. Hierzu wird in Abhängigkeit von der Abweichung ΔX=XSOLL-XIST zwischen dem Soll-Wert XSOLL und dem Ist-Wert XIST ein weiterer Modulationsfaktor FREGEL berechnet, der zu dem gesteuerten Modulationsfaktor FVOR addiert wird.
Die Steuereinheit 5 gibt also das stationäre Verhalten der Treiberschaltung vor, während die Regeleinheit 6 das dynamische Verhalten bestimmt. Diese Funktionstrennung zwischen der Steuereinheit 5 und der Regeleinheit 6 ermöglicht eine Optimierung der Regeleinheit 6 in Richtung eines guten dynamischen Verhaltens.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims

Patentansprüche
1. Treiberschaltung für einen elektrischen Aktor (1), insbesondere für ein elektromotorisch betätigtes Abgasventil einer Brennkraftmaschine, mit
einem ersten Signaleingang zur Aufnahme eines Soll-Werts (XSOLL) für die Aktorstellung,
einem zweiten Signaleingang zur Aufnahme eines Ist-Werts (XIST) der Aktorsteilung,
einem Signalausgang zur Abgabe einer Steuergröße (FG) für den Aktor (1) , sowie mit
einer eingangsseitig mit den beiden Signaleingängen und ausgangsseitig mit dem Signalausgang verbunden Regeleinheit (6) zur Bestimmung der Steuergröße (FG) für den Aktor (1) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Soll-Wert (XSOLL) und dem Ist-Wert (XIST)
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
daß eine eingangsseitig mit dem ersten Signaleingang verbun- dene Steuereinheit (5) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem Soll-Wert (XSOLL) der Aktorstellung die Steuergröße (FG) für den Aktor (1) bestimmt.
2. Ansteuerungseinheit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinheit (5) und die Regeleinheit (6) ausgangsseitig zusammengeführt sind.
3. Ansteuerungseinheit nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinheit und die Regeleinheit ausgangsseitig durch einen Addierer (8) zusammengeführt sind.
4. Ansteuerungseinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Regeleinheit (6) einen PI-Regler (22) und ein Differenzenglied (23) aufweist.
5. Treiberschaltung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der PI-Regler (22) und das Differenzglied (23) parallel zueinander geschaltet sind.
6. Treiberschaltung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinheit (5) eine erste Recheneinheit (10, 11) aufweist, die aus dem Soll-Wert (XSOLL) der Aktorstellung die Rückstellkraft oder das Rückstellmoment (MRÜCK) berechnet.
7. Treiberschaltung nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinheit (5) einen ersten Differenzierer (12) aufweist, der die zeitliche Änderung des Soll-Werts (XSOLL) der Aktorstellung berechnet, wobei dem ersten Differenzierer (12) eine zweite Recheneinheit (13) nach geschaltet ist, die aus der zeitlichen Änderung des Sollwerts der Aktorstellung die Reibungskraft oder das Reibmoment (MRE B) berechnet.
8. Treiberschaltung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinheit (5) einen zweiten Differenzierer (14) aufweist, der die Änderungsgeschwindigkeit des Sollwerts der Aktorstellung berechnet, wobei dem zweiten Differenzierer
(14) eine dritte Recheneinheit (15) nachgeschaltet ist, die aus der Änderungsgeschwindigkeit des Soll-Werts (XSOLL) die Trägheitskraft oder das Trägheitsmoment berechnet.
9. Treiberschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Recheneinheiten (10, 11, 13, 15) ausgangsseitig zusammengeführt sind.
10. Treiberschaltung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Recheneinheiten (10, 11, 13, 15) ausgangsseitig durch einen Addierer (16, 17) zusammengeführt sind.
11. Treiberschaltung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Aufnahme eines Temperaturasignals (TST) ein dritter Signaleingang vorgesehen ist, wobei die Regeleinheit (6) und/oder die Steuereinheit (5) eingangsseitig mit dem dritten Signaleingang verbunden sind.
12. Treiberschaltung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den zweiten Signaleingang ein Positionssensor angeschlossen ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011131884A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-27 Peugeot Citroën Automobiles SA Procede de commande d'une vanne egr, robuste contre les dispersions

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6698408B2 (en) * 2002-07-10 2004-03-02 Eaton Corporation Position control strategy EGR valve actuator
JP5364610B2 (ja) * 2010-02-09 2013-12-11 三菱重工業株式会社 内燃機関の排ガス再循環制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937102A1 (de) * 1988-11-07 1990-05-10 Hitachi Ltd Verfahren und vorrichtung zur elektronischen steuerung der drosselklappenoeffnung
EP0604149A2 (de) * 1992-12-21 1994-06-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Steuerung der Position eines Betätigungsgliedes
JPH08326608A (ja) * 1995-06-05 1996-12-10 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気還流制御装置
JPH10122059A (ja) * 1996-10-25 1998-05-12 Unisia Jecs Corp Ｅｇｒバルブの制御装置
JP2000054917A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Fuji Heavy Ind Ltd Ｅｇｒバルブの制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3775655A (en) * 1972-09-15 1973-11-27 Xerox Corp Method and apparatus for transducer temperature compensation
DE3043474A1 (de) * 1980-11-18 1982-07-08 Vereinigte Flugtechnische Werke Gmbh, 2800 Bremen Servoregelanordnung fuer eine messmaschine
US4690120A (en) * 1986-02-25 1987-09-01 Eaton Corporation Exhaust gas recirculation control system
DE3817408A1 (de) * 1988-05-21 1989-11-30 Elmeg Vorrichtung zur regelung der bewegung eines mit einem stellantrieb verbundenen mechanischen stellelements
DE4025847A1 (de) * 1990-08-16 1992-02-20 Bosch Gmbh Robert System zur regelung eines stellwerks in einem kraftfahrzeug
JP2954378B2 (ja) * 1991-04-25 1999-09-27 三菱電機株式会社 電動機サーボ系の制御装置
DE4441620A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung eines Servoantriebs
DE19647219C2 (de) * 1996-11-15 2002-07-18 Hella Kg Hueck & Co Verfahren zur Reibungskompensation an einem reibungsbehafteten, lagegeregelten System

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937102A1 (de) * 1988-11-07 1990-05-10 Hitachi Ltd Verfahren und vorrichtung zur elektronischen steuerung der drosselklappenoeffnung
EP0604149A2 (de) * 1992-12-21 1994-06-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Steuerung der Position eines Betätigungsgliedes
JPH08326608A (ja) * 1995-06-05 1996-12-10 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気還流制御装置
JPH10122059A (ja) * 1996-10-25 1998-05-12 Unisia Jecs Corp Ｅｇｒバルブの制御装置
JP2000054917A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Fuji Heavy Ind Ltd Ｅｇｒバルブの制御装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 04 30 April 1997 (1997-04-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 10 31 August 1998 (1998-08-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 05 14 September 2000 (2000-09-14) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011131884A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-27 Peugeot Citroën Automobiles SA Procede de commande d'une vanne egr, robuste contre les dispersions
FR2959276A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de commande d'une vanne egr, robuste contre les dispersions

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