专利名称：具有用于对调节电磁阀的线圈电流进行调节的调节器的控制设备的制作方法
具有用于对调节电磁阀的线图电流进行调节的调节器的控制设备本发明涉及一种具有调节器的控制设备，为了对调节电磁阀的线圈 电流进行调节(调节电磁阀的衔铁用于调节汽车-液压装置中的所希望的 体积流)，调节器通过反馈支路与调节电磁阀连接，同时形成调节回路， 其中调节电磁阀的衔铁为了减小其静摩擦和/或磁滞而持续地被施加以 衔铁振动。例如就汽车中的自动传动机构而言，为了将轴耦合或固定，使用液 压操纵的耦合机构和制动器。在这些耦合机构和制动器中的液压液的液 压压力(油压力)通过所谓的调节电磁阀利用所配设的数字的调节回路 来调节。在此，在相应的调节回路的反馈支路上设有测量元件或传感器， 借助该传感器通过调节电磁阀确定实际电流并将该实际电流输送给数字的调节器、特别是PID调节器的输入端。根据调节电磁阀的预先知道 的特性曲线族，可以利用调节电磁阀从所泪'J得的电流推断出液压压力。 就已知结构的调节电磁阀而言，其衔铁在相应的耦合机构或液压制动器 的液压液的体积流中，由于在其调节缸的内壁上的静摩擦和/或由于其磁 滞，只有在流经阀的流量至少改变预先给定的特定的流量阈值或最小值 时，才可以为此目的移动到所希望的位置。该流量必须净皮施加，以^f更从 根本上消除衔铁的静摩擦和/或磁滞。在此，阈值根据不同的环境参数， 例如温度或液压液的粘度来改变。对衔铁的这种干扰是个问题，因为尽 管流量已被精确地调节，但此时还不能精确的推断出流经调节电磁阀的 液压油的流量，因此也不能推断出由此建立的在相应的液压装置中的体 积流的压力。该问题迄今为止按照第一种方案，例如根据WO 02/25132 Al如下 解决根据耦合操纵系统的离散的调节器施加振动，通常施加脉沖宽度由此确定i经阀的i量，因此保持该调节电磁阀的衔铁处于持续的 抖动的运动、即高频脉动的运动中。同样对于JP 100 95 321 A的制动设 备的调节方法来说，也仅仅给调节器的输出的调节信号施加以颤动信 号。为了调节JP06 281 043 A的螺线管阀，采用相同的方式，首先根据 调节器或控制器在其输出的调节量-信号上同步地施加颤动信号。同样采用相同的方式首先将DE 199 30 965 Al的电流调节器的输出电压与高频 脉动电压叠加。同样在DE 10 2004 048 706 Al的电磁阀中也采用了相同 的调节方案，其中同样首先根据PID电流调节器将其输出的调节量-信 号与颤动信号叠加。为了避免调节器对该高频脉动的反应，最好在调节 回路的反馈支路上对所测得的作为调节量的流量进行过滤。因此例如就 DE 10 2004 048 706 Al而言，为了过滤高频脉动频率在调节回路的反馈 支路上设有低通滤波器。同样可以在流量调节器之前连接选择滤波器， 以便使得流量调节器与高频脉动频率解藕。借助于这种过滤，尽管可以 使得高频脉动的振动足够平滑，但由此使得高频脉动调节器明显迟钝， 而且该方法仅适用于高频振动，特别是250Hz以上的振动。相反，实际 上要求阀流量变化，相应的特定的明显低频振动的调节电磁阀的衔铁振 动由此变化。根据第二种已知的方案，额定电流作为调节回路的离散的调节器、 特别是PID调节器的主导参量已经被事先施加以相应的振动。采用这种 方法尽管可以实现所希望的低频振动，但实际上要注意调节器的调节量 的差拍(Schwebungen)。这些差拍特别是在PID调节器的调用频率取 决于环境参数、例如温度，因此不能精确地确定差拍时是个问题。本发明的目的在于，提供一种控制设备，其具有作为数字的调节回 路的部件的数字调节器，用于进一步改善对调节电磁阀的线圏电流的调 节，该控制设备用于调节汽车-液压装置的所希望的体积流。该目的在开 头部分所述类型的控制设备中通过如下措施得以实现在调节回路的调 节器本身内部，在输入侧作为主导参量被输送给调节器的额定电流基本 与调节器的节拍周期同步地被施加以在调节器内部产生的用于发生衔 4失才展动的颤动4言号(Dither-Signal)。通过基本与离散的或数字的调节器的节拍周期同步地在内部给调 节器、例如PID调节器的基准信号或额定值信号施加以颤动信号，在调 节器的输出的调节信号中的差拍在很大程度上得以避免。由此可以基本 精确地保持由主导参量确定的用于周期性地改变调节电磁阀的阀流量 的最小电流，即可以实现高的调节精度。另外，特别是在离散的调节器 的数字的调节回路的反馈支路上无需其它附加的滤波器，这些附加的滤 波器可能会对调节器的阶跃响应产生负面影响或者不利地改变调节器 的动态特性。因为反馈支路的调节量在很大程度上保持无干扰差拍，这些干扰差拍可能会导致数字的调节器的不希望的错误调节过程。通过这 种方式，可以实现用于调节电磁阀的衔铁振动的实际上至关重要的低频、特别是250Hz以下的频率。本发明还涉及一种用于对调节电磁阀的线圏电流进行调节的方法， 该调节电磁阀的衔铁用于利用控制设备的调节器来调节汽车-液压装置 中的所希望的体积流，所述调节器通过反馈支路与调节电磁阀连接，同 时形成调节支路，其中调节电磁阀的衔铁为了减小其静摩擦和/或磁滞而 被持续地施加以衔铁振动，其特征在于，在调节回路的调节器本身内部， 在输入侧作为主导参量被输送给调节器的额定电流基本与调节器的节 拍周期同步地被施加在调节器内部产生的用于产生衔铁振动的颤动信 号。本发明的其它改进在从属权利要求中说明。下面对照附图详细说明本发明及其改进。图中示出
图1为一种传动机构控制器的示意图，其作为本发明的用于对调节 电磁阀的线圈电流进行调节的控制设备的实施例，调节电磁阀的衔铁用 于调节汽车-液压装置中的所希望的体积流；图2为图1的调节电磁阀的结构示意图；图3示出作为在图1的传动机构控制器的PID调节器的输入端上的 主导参量的额定电流的时间变化曲线；图4为颤动信号的时间变化曲线的示意图，该信号在图1的PID调 节器的内部被施加至该PID调节器的额定电流、即主导参量上；和图5示出由根据图3的内部加载所产生的作为根据图1的传动机构 控制器的PID调节器的主导参量的额定电流。具有相同功能和作用的部件在图1至5中分别标有相同的附图标记。图1为例如作为控制设备的传动机构控制器GS的示意图，该传动 机构控制器用于通过电的执行器或促动器EP调节在汽车-液压装置HP 中的液压介质、特别是液压液的体积流Q。传动机构控制器优选是自动 变速器控制设备。电的执行器或促动器EP作为主要部件具有调节电磁 阀CV。通过对调节电磁阀的线圏电流I进行调节，调节电-兹阀的在调 节缸SZ (见图2)中的衔铁AN以不同深度地插入到液压装置HP的体积流Q中。在此，为明了起见，衔铁AN在图l中仅用箭头示出。液压 装置HP实际上由离合器CL或液压制动器构成。调节电磁阀CV的线圏 电流I通过其特性曲线族被分配有在液压装置HP中的体积流Q的一定 的液压压力。调节电磁阀CV示意性地在图2中详细示出。调节电磁阀通过其输 入管路IN引入液压装置HP的体积流Q的一部分。调节电磁阀的衔铁 AN位于输出管路OU的入口上的静止位置上，并在上面密封地将该输, 出管路封闭。衔铁可以通过电磁的线圏SP从该输出管路OU的入口部 分地或完全地移动离开，从而该输出管路可以逐步地被打开。衔铁AV 的轴向的执行器移动(Aktorverschiebewegung)在图2中用双箭头AO 来表示。衔铁AN在其面向输出管路OU的一端具有作为封闭件的球部 分。衔铁AN在它的对置的底端安装在弹簧部件FE上。其在衔铁AN 移动离开输出管路OU时被弹性地预紧。如果电磁的线圈SP的线圈电 流I中断，则衔4失AN^皮弹簧部件FE重新压回到其静止位置，在该静止 位置，其将输出管路OU堵住。不言而喻，调节电磁阀可以被改型，从 而它在衔铁的静止位置开放，且其衔铁AN在线圏电流被接通时部分地 或完全地移动到输出管路OU上，并为了产生体积流的一定的压力而以 所希望的方式将该输出管路OU堵住。为了将调节电^ 兹阀C V的线團电流I调节至确定的关于时间的额定 电流变化曲线和随之产生的体积流Q的压力时间变化曲线上，传动机构 控制器GS具有动态的数字的调节器、特别是PID调节器PC,该调节器 与调节电磁阀CV通过反馈支路FB相连接，同时形成数字的调节回路。 在反々贵支路FB上设有用于电流测量的测量元件或传感器GM，该传感 器挂在低电位的驱动级LSD上。在本实施例中，传感器由电流计构成， 电流计将在一定的电阻上的相应存在的电压作为实际电流I的量。接下 来，所测得的电压CPV通过反馈支路FB上的AD变换器ADC被数字 化。在AD变换器ADC的输出端上的经数字化的电压值VO被输送给反 馈支路FB上的换算单元CON，该换算单元CON根据欧姆定律将所测 得的电压值换算成相关的实际电流值AC。这些离散的所测得的实际电 流值AC然后作为测得的调节量被输送给PID调节器PC 。在PID调节器PC的输入端在输入侧通过未示出的汽车部件VS预 先给定所希望的额定电流变化曲线SC，以便在液压装置HP中产生用于那里的液压介质的所希望的液压压力变化曲线。PID调节器PC从被输 送的离散的实际电流值AC和形成调节器PC的主导参量的离散的额定 电流值SC之间的差确定出调节偏差，PID调节器PC从该调节偏差中导 出调节量DSC。 PID调节器PC将该调节量DSC通过高电位的驱动器 HSD输送到调节电磁阀CV的输入端上，以便调节至一定的额定电流值 SC上。于是为了能够补偿调节电磁阀CV的衔铁AN在调节电磁阀CV的 调节缸中的由于在那里流动的液压介质和/或可能的其它磁滞效应而产生的静摩擦，调节电磁阀CV的衔铁AN以循环的或周期的基本振荡持 续地保持运动。为此阀电流I持续地、优选循环地变化，也就是说，特 别是#皮施加以#>动。在此，在PID调节器PC的内部，向额定电流SC 施加所谓的颤动信号DS。该施加过程在图1中用离散的调节器PC上的 带有附图标记DIS的方框来表示。为了在这种情况下尽可能避免在调节 量DSC的时间变化过程中出现不希望的差拍或干扰，在PID调节器PC 中将颤动信号DS基本与离散的PID调节器PC的节拍周期同步地强加 到PID调节器PC的输入侧的主导参量SC上。因此并非在调节器外部， 而是在调节器本身中，由此与调节器的节拍周期或调用周期完全一致地 或同步地给PID调节器PC的主导参量SC施加振动。由此在反馈支路 中4艮大程度地避免了调节信号DSC中以及所产生的调节量中的差拍。一般来说，所选择的离散的PID调节器PC的采样频率与颤动信号 的频率相等或者等于颤动信号的频率的多倍。所选择的采样频率在此特 别是等于或大于颤动信号的频率。如果例如调节电磁阀CV的衔铁AN 以kHz的频率和mA的电流幅度振动，以i更保持衔4失持续地运动 并由此减小或消除静摩擦和/或磁滞的影响，而PID调节器PC的调用频 率或采样频率等于mHz,其中m》k,那么所选择的衔铁振动频率k和 PID调节器PC的采样频率m之间的关系最好等于i^round ( m/(2k)), 其中round是用于圆整成整数N (=自然数)的运算。因此在PID调节 器PC中，在调节器的n个周期内，额定电流SC提高了 mA,接下来在调节器的n个周期内减小了』A/2mA。于是通过平均得到由主导 参量SC确定的电流I,由此保持最初的调节精度。尽管如此，衔铁AN 仍持续地以基本振动保持运动。将对照图3和5详细说明节拍同步地给 额定电流SC施加以叠加的颤动信号DS。图3示出在未施加以颤动信号的情况下额定电流SC的时间变化过 程。沿着横坐标示出时间t，沿着纵坐标示出额定电流值SC。在图3中 示出实施例中，额定电流SC首先以恒定的电平SCI伸展至时间点tx, 并在时间点tx上跳了值ZlSC12到达恒定的额定电流水平SC2。附加地 沿着横坐标t示出离散的调节器CV的采样时间点to与tA。适用的是， 周期，即两个相邻的采样时间点，例如ti和tw，之间的时间间隔CR等 于1/m,其中m是数字的调节器CV的采样频率。在PID调节器PC内部，产生具有振动频率k的颤动信号DS。这在 图4中示意性地示出了。沿着横坐标同样示出了时间t,沿着纵坐标示 出了颤动信号DS的电流值DI。那里的颤动信号DS在电流幅度值」A/2 和-zlA/2之间在周期1/k内恰好变换一次。因此该颤动信号DS的周 期时间CT为l/k，其中k是颤动信号的频率。于是在PID调节器PC中， 在该颤动信号DS和于输入侧输送的额定值电流SC之间通过施加过程 DIS以恒等的节拍进行叠加。为此在图3和4的实施例中，颤动信号DS 变换至正的或负的幅度值土」A/2的时间点分别被分配给离散的调节 器的采样时间点to与tA。图5示出与颤动信号DS同步施加的所产生的在调节器CV中的额 定电流SI,该额定电流SI无差拍或干才尤。一般来说，额定电流SC与附加的颤动信号叠加，从而数字的调节 器的采样频率对应于颤动信号的频率或者等于颤动信号的频率的多倍。 由此特别是产生如下优点由主导参量确定的在调节电磁阀中的电流在周期1/k的平均中得到 精确的保持，也就是说，具有采样频率m的离散的调节器的最初的调节 精度在很大程度上得以保持。由主导参量和颤动信号的叠加所产生的额 定值电流中的差拍在很大程度上得以避免。由此衔铁的振动始终保持与 数字的调节器的节拍同步。另外，无需附加的可能会对数字的调节器的 阶跃响应产生负面影响的滤波器。数字的调节器的动态特性由此不会受 到不利的影响。此外可为衔铁振动实现实际上所希望的低频。如果比例 系数n根据每个周期1/k重新确定，那么可通过有益的方式对调节器的 可变的调用频率或节拍频率进行调节。即使对于其它汽车-液压装置的，例如液压制动器的控制设备而言， 也可以采用相应的方式按照本发明对调节电磁阀的线圈电流进行调节。
权利要求
1.一种具有调节器(PC)的控制设备(GS)，为了对调节电磁阀(CV)的线圈电流(I)进行调节，所述调节器通过反馈支路(FB)与所述调节电磁阀(CV)连接，同时形成调节回路，所述调节电磁阀的衔铁(AN)用于调节汽车-液压装置(HP)中的所希望的体积流(Q)，其中所述调节电磁阀(CV)的衔铁(AN)为了减小其静摩擦和/或磁滞而持续地被施加以衔铁振动，其特征在于，在所述调节回路的调节器(PC)本身内部，在输入侧作为主导参量被输送给所述调节器(PC)的额定电流(SC)基本与所述调节器(PC)的节拍周期(m)同步地被以在所述调节器(PC)内部产生的用于产生所述衔铁振动的颤动信号(DS)加载。
2. 如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述汽车-液压装 置(HP)由耦合机构或液压制动器构成。
3. 如前述权利要求中任一项所述的控制设备，其特征在于，所迷调 节器(PC)是PID调节器。
4. 如前述权利要求中任一项所述的控制设备，其特征在于，所述调 节器(PC)的采样频率(m)和所述颤动信号(DS)的频率(k)之间 的关系如下选择，其满足round ( m/(2k)) =n s N (整数)，其中运算 子round用于圆整成整数，n表示所述调节器(PC)的调节周期数，在 其中，所述调节器(PC)的主导参量(SC)提高了可预先给定的电流 幅度(』A/2mA),接下来减小了该电流幅度(』A/2mA)。
5. —种用于利用特别是如前述权利要求中任一项所述的控制设备 (GS)的调节器(PC)对调节电磁阀(CV)的线圏电流(I)进行调节的方法，该调节电磁阀的衔铁用于调节汽车-液压装置(HP)中的所希 望的体积流(Q),所述调节器通过反馈支路(FB)与所述调节电磁阀 (CV)连接，同时形成调节支路，其中所述调节电磁阀(CV)的衔铁 (AN)为了减小其静摩擦和/或磁滞而被持续地施加以衔铁振动，其特 征在于，在所述调节回路的调节器(PC)本身内部，在输入側作为主导 参量被输送给所述调节器(PC)的额定电流(SC)基本与所述调节器 (PC)的节拍周期同步地被施加以在所述调节器(PC)内部产生的用 于产生衔铁振动的颤动信号(DS)。
全文摘要
一种控制设备(GS)具有调节器(PC)，为了对调节电磁阀(CV)的线圈电流(I)进行调节，所述调节器通过反馈支路(FB)与所述调节电磁阀(CV)连接，同时形成调节回路，所述调节电磁阀的衔铁(AN)用于调节汽车-液压装置(HP)中的所希望的体积流(Q)。其中所述调节电磁阀(CV)的衔铁(AN)为了减小其静摩擦和/或磁滞而持续地被施加以衔铁振动。在所述调节回路的调节器(PC)本身内部，在输入侧作为主导参量被输送给所述调节器(PC)的额定电流(SC)基本与所述调节器(PC)的节拍周期(m)同步地被施加以在所述调节器(PC)内部产生的用于产生所述衔铁振动的颤动信号(DS)。
文档编号G05D16/20GK101405667SQ200780009749
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月20日
发明者M·罗布尔, O·莱纳 申请人:欧陆汽车有限责任公司