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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Steuern oder Regeln von Brennkraftmaschinen mit inhärenter Transportverzögerung.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Brennkraftmaschinen können zahlreiche
Parameter aufweisen, die geregelt werden müssen oder können, einschließlich Zündzeitpunkt,
Kraftstoffzufuhr, Ansaugluft, Abfuhr von Abgasen, Emissionsregelung, Drehzahl
und Drehmoment der Brennkraftmaschine, Steuerung von Zubehör, und dergleichen.
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Typischerweise weist die Drehmasse
einer Brennkraftmaschine ein wesentliches Trägheitsmoment auf, welches sofortige
Versuche verhindert, Brennkraftmaschinenparameter zu ändern. Dieses
Trägheitsmoment
wird durch Integration repräsentiert,
wenn ein Modell für
die Brennkraftmaschinenparameter entworfen wird.
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Das Regelproblem wird durch das Vorhandensein
von Verzögerungen
zwischen dem Zeitpunkt, wenn sich ein Brennkraftmaschinenparameter ändert, und
dem Zeitpunkt, wenn die entsprechende Änderung eines Regelsignals
auftritt, noch komplizierter. Eine derartige Verzögerung kann
durch die Reaktionszeit eines Sensors verursacht sein, der den Brennkraftmaschinenparameter
erfasst, durch Berechnungszeit, die dazu benötigt wird, das Regelsignal
zu berechnen, und durch die Reaktionszeit eines Betätigungsgliedes,
das dazu ausgelegt ist, den Brennkraftmaschinenparameter zu beeinflussen.
So kann beispielsweise die Verzögerung
zwischen dem Zeitpunkt, an welchem ein Regelsignal einen Kraftstoffinjektor
erreicht, und dem Zeitpunkt, an welchem die angewiesene Kraftstoffmenge
in die Brennkammer hineingelangt, einen signifikanten Faktor bei
der Konstruktion der Kraftstoffzufuhrregelung darstellen. Selbst
wenn Sensor-, Berechnungs- und Betätigungsglied-Verzögerungen
in der Auswirkung ausgeschaltet werden können, kann die Brennkraftmaschine
selbst Verzögerungen
hervorrufen. So erzeugen beispielsweise Kolbenbrennkraftmaschinen
eine diskontinuierliche Verbrennung an diskreten Punkten, was zu
einer Begrenzung innerhalb jedes Zündtaktes auf bestimmte Bereiche
führt,
wenn Regelereignisse auftreten können.
Unabhängig
von der Ursache können
Transportverzögerungen
zu einer Überregelung
und Instabilität
führen.
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Ein weiterer Faktor, der das Problem
der Brennkraftmaschinenregelung komplizierter macht, ist das Vorhandensein
von Störgrößen bei
der Brennkraftmaschine. Störgrößen können jeder
unerwünschte
Faktor sein, der den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflusst.
Störgrößen können statistisch
auftreten, beispielsweise elektrisches Rauschen, das von Sensoren
aufgenommen wird, die zur Überwachung
von Brennkraftmaschinenparametern eingesetzt werden. Störgrößen können auch
vom Brennkraftmaschinenbetrieb abhängigen, beispielsweise Reibungsverluste
oder Vibrationen.
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Ein typisches Modell für ein Regelsystem
ersetzt den einen oder die mehreren Motorparameter, die geregelt
werden sollen, durch ein lineares Modell, welches eine Ausgabe für jeden geregelten
Parameter und eine entsprechende Eingabe aufweist, welche Regelsignale
zur Verfügung
stellt. Eine Steuerung, die vor dem Brennkraftmaschinenmodell in
dem Vorwärtskopplungsweg
der Regelung angeordnet ist, stellt die Steuersignale zur Verfügung. Die
Eingabe zur Steuerung stellen ein oder mehrere Fehlersignale dar,
die als die Differenz zwischen gewünschten Pegeln für die geregelten
Brennkraftmaschinenparameter und den tatsächlichen Brennkraftmaschinenparameterausgaben
ermittelt werden, welche auf den Eingang der Steuerung rückgekoppelt
werden. Störgrößen werden
häufig
als eine additive Signalquelle in dem Vorwärtskopplungsweg hinter der
Steuerung modelliert.
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Eine wohlbekannte Vorgehensweise
zur Verzögerungskompensation
besteht darin, einen Smith-Kompensator in einer inneren, negativen
Rückkopplungsschleife
um die Steuerung anzuordnen. Der Smith-Kompensator koppelt eine
simulierte Brennkraftmaschinenparameterausgabe zurück, um die
echte Brennkraftmaschinenparameterausgabe auszugleichen, und addiert
dann eine simulierte Brennkraftmaschinenparameterausgabe ohne die
Transportverzögerung.
Wenn das simulierte Brennkraftmaschinenparametermodell und der Verzögerungswert
zur tatsächlichen
Brennkraftmaschine passen, gleicht der Smith-Kompensator exakt die Auswirkungen
der Verzögerung
aus. Bei einem geregelten Brennkraftmaschinenparameter, welcher
Trägheitseinflüssen ausgesetzt
ist, können
jedoch Ungenauigkeiten in dem simulierten Brennkraftmaschinenmodell
zu Sättigungsfehlern
und der Unfähigkeit
führen,
die gewünschten
Brennkraftmaschinenparameterwerte zu erhalten.
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Es wurde auch andere Vorgehensweisen
vorgeschlagen, beispielsweise der Beobachter in einer geschlossenen
Schleife in einer Zustandsraumregeltopologie. Allerdings neigen
diese Vorgehensweisen dazu, kompliziert zu sein, und reagieren empfindlich
auf die Verstärkungen
des Beobachters in der geschlossenen Schleife.
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Erforderlich ist die Regelung einer
Brennkraftmaschine mit Transportverzögerung auf eine Art und Weise,
welche die Verzögerung
ohne wesentliche Erhöhung
der Komplexität
kompensiert, ohne dass es erforderlich ist, exakt Brennkraftmaschinenparameter
zu modellieren, und ohne die Möglichkeit
einer Fehlersättigung.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
die Regelung einer Brennkraftmaschine mit Trägheitsintegration und Verzögerung mit
Hilfe des Einsatzes eines Kompensators mit negativer Rückkopplung
um die Regelung herum zur Verfügung,
die eine finite Impulsantwort aufweist.
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Es wird ein System zum Regeln einer
Brennkraftmaschine mit Transportverzögerung zur Verfügung gestellt,
die als ein Verzögerungszeitraum
gemessen wird. Die Brennkraftmaschine weist einen Regeleingang und
einen geregelten Ausgang auf. Eine Regelung, die einen Fehlereingang
aufweist, treibt den Regeleingang. Ein Verzögerungskompensator erzeugt
ein Kompensationssignal auf Grundlage nur der Summe der Regelungsausgaben über den
Verzögerungszeitraum.
Die Fehlereingabe wird als die Differenz zwischen einer gewünschten
Eingabe und der Summe der geregelten Ausgabe und des Kompensationssignals
erzeugt.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Verzögerungszeitraum
durch mT approximiert, wobei T der Kompensator-Abtastzeitraum ist.
Die Regelungsausgabe in dem n-ten Abtastzeitraum wird ermittelt
durch Summierung der m vorherigen Regelungsausgaben, gewichtet mit
einer Konstanten K. Die Konstante K kann auf der Brennkraftmaschinendrehmomentverstärkung beruhen,
auf dem Abtastzeitraum T, und der Brennkraftmaschinenträgheit.
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Es wird auch ein Verfahren zum Regeln
einer Brennkraftmaschine mit Transportverzögerung zur Verfügung gestellt.
Ein Regelungssignal wird für
die Regeleingabe erzeugt. Das Regelungssignal wird so festgelegt,
dass es die Brennkraftmaschine so regelt, als träte bei der Brennkraftmaschine
keine Verzögerung
auf. Ein Kompensationssignal wird als die Summe des Regelsignals
nur über
den Verzögerungszeitraum
erzeugt. Das Regelsignal beruht auf einem Fehlersignal, das als
die Differenz zwischen einer gewünschten
Eingabe und der Summe der geregelten Ausgabe und des Kompensationssignal
erzeugt wird.
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Es wird auch eine Brennkraftmaschine
mit Transportverzögerung
zur Verfügung
gestellt, die als Verzögerungszeitraum
gemessen wird. Die Brennkraftmaschine weist mehrere geregelte Parameter
auf. Für
zumindest einen geregelten Parameter, der eine Regeleingabe und
eine geregelte Ausgabe aufweist, weist die Brennkraftmaschine einen
Vorwärtskopplungsregelweg
auf, der die Regeleingabe mit einem Regelsignal steuert. Der Vorwärtskopplungsregelweg
ist so ausgebildet, dass er eine Regelung mit geschlossener Schleife
des geregelten Parameters ohne das Vorhandensein einer Transportverzögerung zur
Verfügung
stellt. Ein Kompensator erzeugt ein Kompensationssignal auf Grundlage
der Summe des Regelsignals nur über
den Verzögerungszeitraum.
Das Kompensationssignal stellt eine Eingabe für den Vorwärtskopplungsregelweg zur Verfügung.
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Die voranstehenden Ziele und andere
Ziele, Merkmale, und Vorteil der vorliegenden Erfindung werden leicht
aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der besten Art und
Weise zur Ausführung
der Erfindung deutlich, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Brennkraftmaschinenregelsystems nach dem
Stand der Technik;
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2 ist
ein Blockschaltbild eines Brennkraftmaschinenregelsignals gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
ohne Transportverzögerung;
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4 ist
ein Diagramm von Signalen des in 3 modellierten
Systems;
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5 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung;
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6 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 5 modellierte
System;
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7 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung,
das einen Smith-Kompensator aufweist;
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8 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 7 modellierte
System;
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9 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung,
das einen Smith-Kompensator mit Modellfehlern aufweist;
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10 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 9 modellierte
System;
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11 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung,
das einen Kompensator aufweist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
Diagramm von Signalen für
das in 11 modellierte
System;
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13 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung,
das einen Kompensator aufweist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, mit Modellfehlern;
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14 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 13 modellierte
System; und
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15 ist
eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem
Regelsystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART UND
WEISE ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In 1 ist
ein Blockschaltbild eines Brennkraftmaschinenregelsystems nach dem
Stand der Technik gezeigt. Ein Brennkraftmaschinenregelsystem, insgesamt
mit 20 bezeichnet, weist einen oder mehrere Brennkraftmaschinenparameter
auf, die geregelt werden sollen, repräsentiert durch den Block 22.
Die Brennkraftmaschinenparameter 22 weisen zumindest eine
Regeleingabe 24 zum Abändern
von Parametern 22 auf, was zu einer oder mehreren geregelten
Ausgaben 26 führt.
Ohne Verlust an Allgemeinheit wird bei der verbleibenden Erläuterung
ein einzelner Brennkraftmaschinenparameter 22 angenommen,
der eine einzige, geregelte Ausgabe 26 auf Grundlage einer
einzigen Regeleingabe 24 erzeugt. Fachleute werden erkennen,
dass die vorliegende Erfindung ebenso bei mehreren Parametern 22 mit
mehreren Regeleingaben 24 und geregelten Ausgaben 26 einsetzbar
ist.
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Die Regelung 28 erzeugt
die Regeleingabe 24 auf Grundlage
eines Fehlersignals 30. Jedes Fehlersignal 30 wird
berechnet als die Differenz zwischen der gewünschten Eingabe 32 und
der geregelten Ausgabe 26. Die Regelung 28 mit
geschlossener Schleife ist so ausgelegt, dass sie regelt, wie die
geregelte Ausgabe 26 der gewünschten Eingabe 32 folgt.
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In 2 ist
ein Blockschaltbild eines Brennkraftmaschinenregelsystem gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Brennkraftmaschinenregelsystem,
insgesamt mit 40 bezeichnet, weist nunmehr einen Kompensator 42 in
einer negativen Rückkopplungsschleife
um die Regelung 28 herum auf. Der Kompensator 42 akzeptiert
als Eingabe die Regeleingabe 24, und erzeugt ein Kompensationssignal 44,
das von dem Fehlersignal 30 subtrahiert wird, um ein Fehlersignal 46 zu
erzeugen, Das Fehlersignal 46 stellt die neue Eingabe zur
Regelung 28 dar.
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Der Kompensator 42 kompensiert
Verzögerungen
bei Brennkraftmaschinenparametern 22 dadurch, dass er das Kompensationssignal 44 nur
auf den Ausgaben der Regelung 28 beruhen lässt, die über den
vorherigen Verzögerungszeitraum
erzeugt werden, welcher der Brennkraftmaschine 22 zugeordnet
ist. Da der Kompensator 42 eine finite Impulsantwort aufweist,
treten bei dem Kompensator 42 nicht die Fehlersättigungsprobleme
auf, die typisch für
integrierende Smith-Kompensatoren sind.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei welcher die Transportverzögerung der Brennkraftmaschine
22 als
Verzögerungszeitraum
gemessen wird, lässt
sich das Kompensationssignal
44 mit Hilfe von Gleichung
1 ermitteln:
wobei c(n) das Kompensationssignal
44 in
dem n-ten Abtastzeitraum ist, K eine Konstante ist, der Verzögerungszeitraum
durch mT approximiert wird, T der Kompensator-Abtastzeitraum ist,
und y(n) die Regeleingabe
24 bei der n-ten Abtastung ist.
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Der Wert der Konstanten K kann experimentell
ermittelt werden. Vorzugsweise beruht K auf Brennkraftmaschinenparametern
und dem Abtastzeitraum T. So lässt
sich beispielsweise die Konstante K gemäß Gleichung 2 ausdrücken:
wobei G die Brennkraftmaschinenverstärkung für den Parameter
22 ist,
beispielsweise die Brennkraftmaschinendrehmomentverstärkung, und
I das Trägheitsmoment
der Brennkraftmaschine
22 bezeichnet.
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Die 3 bis 24 stellen Blockschaltbilder und Signalplots
einfacher Regelsysteme zur Verfügung,
welche Probleme erläutern,
die bei vorherigen Systemen auftraten, sowie die Vorteile des vorliegenden
Regelsystems.
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In 3 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
ohne Transportverzögerung
dargestellt. Das Regelsystem 20 weist einen Brennkraftmaschinenparameter 22 auf,
der modelliert ist als Z-Transformations-Übertragungsfunktion erster
Ordnung mit auf dem Trägheitsmoment
beruhender Integration, jedoch ohne Transportverzögerung.
Die geregelte Ausgabe 26 wird von der gewünschten
Eingabe 32 subtrahiert, um ein Fehlersignal 30 zu
erzeugen. Die Regelung 28 erzeugt die Regeleingabe 24 auf Grundlage
des Fehlersignals 30.
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In 4 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 3 modellierte
System dargestellt. Der Plot 50 repräsentiert eine Einheitsschritteingabe
bei der gewünschten
Eingabe 32. Die Regelung 28 wurde so entworfen,
dass die geregelte Ausgabe 26 eine geringfügig zu wenig
gedämpfte
Reaktion mit schneller Einstellzeit zeigt.
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In 5 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung
dargestellt. Die Übertragungsfunktion
für den
Brennkraftmaschinenparameter 22 enthält nun den Term z–5,
der eine Transportverzögerung
von fünf
Abtastzeiträumen
repräsentiert.
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In 6 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 5 modellierte
System dargestellt. Der Plot 54 ist der Einheitsschritt
bei der gewünschten
Eingabe 32. Das sich ergebende Signal bei der geregelten
Ausgabe 26 ist durch den Plot 56 dargestellt.
Die geregelte Ausgabe 26 ist nun erheblich zu wenig gedämpft, mit
einer beträchtlich
längeren
Einstellzeit. Das Überschwingen
und die verlängerte
Einstellzeit liegen an der Tatsache, dass die Regelung 28 keine
Rückkopplung
von dem Brennkraftmaschinenparameter 22 für eine vorgegebene Änderung
des Regelsignals 24 über
fünf Abtastzeiträume empfängt. Daher
treibt die Regelung 28 weiterhin die Regeleingabe 24 mit
verzögerter
Information in Bezug auf den Zustand des Brennkraftmaschinenparameters 22.
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In 7 ist
nunmehr ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung
dargestellt, welches einen Smith-Kompensator
aufweist. Ein Regelsystem, insgesamt mit 60 bezeichnet,
enthält
nunmehr einen Smith-Kompensator 62. Der Smith-Kompensator 62 enthält ein verzögerungsfreies
Brennkraftmaschinenmodell 64, welches exakt den Brennkraftmaschinenparameter 22 ohne Verzögerung modelliert.
Der Smith-Kompensator 62 enthält auch eine Verzögerungsdifferenzvorrichtung 66. Die
Verzögerungsdifferenzvorrichtung 66 erzeugt
als Kompensatorausgabe 70 die Differenz zwischen der momentanen
Modellausgabe 68 und der Modellausgabe 68, die
zu einem vorherigen Zeitpunkt gleich der Verzögerung bei dem Brennkraftmaschinenparameter 22 erzeugt
wurde. Das Fehlersignal 72 ist dann die Differenz zwischen
der gewünschten
Eingabe 32 und der Summe der geregelten Ausgabe 26 und
der Kompensatorausgabe 70.
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In 8 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 8 modellierte
System dargestellt. Der Plot 8 stellt eine Einheitsschritteingabe
bei der gewünschten
Eingabe 32 dar. Die geregelte Ausgabe 26, dargestellt im
Plot 82, verfolgt exakt das verzögerungsfreie Ergebnis, das
ursprünglich
von der Regelung 28 erhalten wurde. Der Plot 84 stellt
die Kompensatorausgabe 70 dar, die dazu erforderlich ist,
die geregelte Ausgabe 26 zu erhalten.
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In 9 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung
dargestellt, das einen Smith-Kompensator mit Modellfehlern aufweist.
Die Offenschleifenverstärkung
für den
Brennkraftmaschinenparameter 22 ist nunmehr verdoppelt.
Daher repräsentiert
das verzögerungsfreie
Brennkraftmaschinenmodell 64 nicht mehr korrekt den Brennkraftmaschinenparameter 22.
Weiterhin unterliegt der Brennkraftmaschinenparameter 22 einer
konstanten Störgrößeneingabe 90.
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In 10 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 9 modellierte
System dargestellt. Der Plot 90 ist eine Einheitsschritteingabe
bei der gewünschten
Eingabe 32. Die geregelte Ausgabe 26, dargestellt
durch den Plot 92, zeigt ein stärkeres Überschwingen und eine längere Einstellzeit,
bevor sie der Stufeneingabe 90 folgt. Die Kompensatorausgabe 70 stellt
sich auf Null mit derselben Rate wie die geregelte Ausgabe 26 ein, wie
bei 96 dargestellt. Wie jedoch durch den Plot 94 dargestellt,
führt die
Modellausgabe 68 weiterhin einen Rampenverlauf durch, infolge
der Ungenauigkeiten und der integrierenden Art und Weise des verzögerungsfreien
Brennkraftmaschinenmodells 64. Abhängig von der gewünschten
Eingabe 32 und der Implementierung des Smith-Kompensators 62 kann
dieser Rampenverlauf Sättigungsfehler
bei dem Smith-Kompensator 62 hervorrufen,
was dazu führt,
dass es unmöglich wird,
die gewünschten
Ergebnisse für
die geregelte Ausgabe 26 zu erhalten.
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In 11 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung
dargestellt, das einen Kompensator aufweist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Kompensator 42 erzeugt
ein Kompensationssignal 44 durch Summieren der vorherigen fünf Ausgaben
der Regelung 28. Die Eingabe zur Regelung 28,
das Fehlersignal 46, wird dadurch ermittelt, dass die Differenz
zwischen der gewünschten
Eingabe 32 und der Summe der geregelten Ausgabe 26 und des
Kompensationssignals 44 genommen wird.
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In 12 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 11 modellierte
System dargestellt. Der Plot 110 erläutert eine Einheitsschritteingabe
bei der gewünschten
Eingabe 32. Die geregelte Ausgabe 26, dargestellt
durch den Plot 112, verfolgt eng die gewünschte Eingabe 32,
mit geringem Überschwingen
und minimaler Einstellzeit. Das Kompensationssignal 44,
dargestellt durch den Plot 114, nimmt auf Null mit im wesentlichen derselben
Einstellzeit ab wie die geregelte Ausgabe 26.
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In 13 ist
ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Brennkraftmaschinenregelsystem
mit Transportverzögerung
dargestellt, das einen Kompensator aufweist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, mit Modellfehlern. Erneut ist die Offenschleifenverstärkung für den Brennkraftmaschinenparameter 22 verdoppelt,
und unterliegt der Parameter 22 einer konstanten Störgrößeneingabe 90.
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In 14 ist
ein Diagramm von Signalen für
das in 13 modellierte
System dargestellt. Der Plot 120 erläutert eine Einheitsschritteingabe
bei der gewünschten
Eingabe 32. Die geregelte Ausgabe 26, dargestellt
durch den Plot 122, zeigt ein erhöhtes Überschwingen und eine vergrößerte Einstellzeit,
bevor sie der Stufeneingabe 120 folgt. Das Kompensationssignal 44,
dargestellt durch den Plot 124, stellt sich auf Null mit etwa
der gleichen Einstellzeit ein. Der Kompensator 42 versucht
nicht, den Brennkraftmaschinenparameter 22 zu modellieren.
Daher sind keine Integratoren in dem Kompensator 42 vorhanden,
die einen Sättigungsfehler erzeugen
könnten.
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In 15 ist
eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem
Regelsystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Brennkraftmaschine 22 weist
ein Regelsystem auf, insgesamt mit 130 bezeichnet, zum
Regeln der Brennkraftmaschine 22. Das Regelsystem 130 weist ein
oder mehrere Sensoren 132 auf, welche Sensorsignale 134 zur
direkten oder indirekten Erfassung zumindest einer geregelten Ausgabe
bei der Brennkraftmaschine 22 erzeugen. Das Regelsystem 130 weist
weiterhin ein oder mehrere Betätigungsglieder 136 auf,
welche Regelsignale 138 zur Beeinflussung einer oder mehrerer
geregelter Ausgaben empfangen.
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Das Regelsystem 130 weist
weiterhin eine Regellogik 140 auf, welche eine Verzögerungskompensation
implementiert. Eine Eingabe/Ausgabe-Einheit (I/O) 142 nimmt
Sensorsignale 134 an. Zusätzliche Eingangssignale 144,
beispielsweise von anderen Systemen innerhalb eines Fahrzeugs, das
von der Brennkraftmaschine 22 angetrieben wird, oder von
einer Person oder einem Computer, die bzw. der eine Regeleingabe für die Brennkraftmaschine 22 zur
Verfügung
stellt, können
von der Eingabe/Ausgabe-Einheit 146 empfangen werden. Die
Eingabe/Ausgabe-Einheit 148 erzeugt Regelsignale 138.
Zusätzliche
Ausgangssignale 150 können
von der Eingabe/Ausgabe-Einheit 152 erzeugt werden, um
andere Systeme innerhalb eines Fahrzeugs zu steuern oder zu regeln,
das von der Brennkraftmaschine 22 angetrieben wird, oder
um den Status der Brennkraftmaschine 22 anzugeben. Ein
Speicher 154 enthält
typischerweise sowohl flüchtige
Speicher als auch nicht-flüchtige
Speicher zum Festhalten von Brennkraftmaschinenkalibrierwerten,
temporären
Berechnungsergebnissen, Eingabe- und Ausgabe-Werten, ausführbaren
Codes und dergleichen. Ein Prozessor 156 führt Code
aus, um Sensorsignalwerte zu lesen, Regelsignale auf Grundlage der
Kompensation einer Verzögerung zu
berechnen, die inhärent
bei der Brennkraftmaschine 22 vorhanden ist, und berechnete
Regelsignale auszugeben. Zwar wurde die Regellogik 140 als
herkömmliches
Computersystem beschrieben, jedoch hängt die vorliegende Erfindung
nicht von der Konstruktion der Regellogik 140 ab.
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Zwar wurden Ausführungsformen der Erfindung
erläutert
und beschrieben, jedoch ist nicht angestrebt, dass diese Ausführungsformen
sämtliche
möglichen
Formen der Erfindung erläutern
und beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten
Wörter
eher beschreibende als einschränkende
Wörter,
und wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden
können,
ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Brennkraftmaschine mit Transportverzögerung,
repräsentiert
durch einen Verzögerungszeitraum, wird
mit einer Regelung in dem Vorwärtskopplungsweg
und einem Kompensator in einer negativen inneren Rückkopplungsschleife
um die Regelung herum geregelt. Die Regelung erzeugt ein Regelsignal,
um die Brennkraftmaschine so zu regeln, als wenn bei der Brennkraftmaschine
die Verzögerung
nicht vorhanden wäre.
Ein Kompensationssignal wird erzeugt als die Summe des Regelsignals
nur über
den Verzögerungszeitraum.
Das Regelsignal beruht auf einem Fehlersignal, das erzeugt wird
als die Differenz zwischen einer gewünschten Eingabe und der Summe
einer geregelten Brennkraftmaschinenausgabe und des Kompensationssignals.
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FIGURENBESCHRIFTUNG
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1, 2:
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PRIOR Art:
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Stand der Technik
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- 22: Brennkraftmaschine
- 28: Regelung
- 42: Kompensator
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3 bis 14:
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RELATIVE MAGNITUDE:
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TIME (SEC):
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15:
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- 140: Regellogik
- 154: Speicher
- 156: Prozessor
