本发明专利技术涉及一种用于求取用于用于调节系统（100）的调节参量（x）的滑动模态调节器（200）的开关函数（s）的方法，其中开关函数（s）被选择作为调节偏差（e）与调节参量（x）以及其直至至少二阶的时间导数的函数且借助系统（100）的初始的调节动态被选择RR，其中开关函数（s）的系数借助系统（100）的闭合的调节回路的极点位置（λi）被展示，其中极点位置（λi）相应地选择作为调节偏差（e）的函数，并且其中系统（100）的所期望的调节动态借助极点位置中的至少一个第一极点位置（λ1）的移动来设定，本发明专利技术还设计这样的滑动模态调节器（200）以及其用途。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于求取用于调节一系统的调节参量的滑动模态调节器的开关函数的方法以及一种滑动模态调节器以及这样的滑动模态调节器的用途。
技术介绍
液压阀例如液压的方向阀的调节基于技术方面的以及非技术方面的要求是高要求的任务。在这样的阀中，液压流体的体积流量借助在阀体内移动的活塞的位置受到控制。在此，活塞本身例如通过一电磁体或两个相对作用的电磁体在其位置中受到调节。在此，一个或者说两个调节弹簧反作用于所述一个或者说两个磁体，如果磁体未被通电，则所述调节弹簧将活塞在液压的零点中中心定位。在所述阀内，另外也作用有静摩擦和滑动摩擦，其在调节所述阀时正如在相应的磁性回路内的磁性的滞后和涡流效应那样同样要被考虑。此外，在所述阀通流时，产生作用于移动件或者说活塞的流动力，这同样必须在调节时被考虑。液压阀的这些特性提出了对活塞的位置调节器的高要求。对液压的方向阀的活塞位置的调节而言，能够例如使用PI调节器与状态反馈的组合。这样的调节器于是通常以非线性在P分支和I分支中补充，以便将单个分支的放大彼此无关地适配于不同的信号区域，并且考虑调节路径的也即阀的特性。但是，此非线性导致大数量的耦接的参数，典型地在调节器设计的框架中手动地设计所述参数。然后对此，通常测量不同的跳跃大小的阶跃响应，并且如此久地改变调节器参数，直至系统特性对应于所期望的要求。用于将这样的过程自动化的原理例如从以下已知：Krettek et al：\Evolutionary hardware-in-the-loop optimization of a Controller for cascaded hydraulic valves\。IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics，1-6，2007。但是，这样的调节器的研发时间和开始运转时间以及由此造成的成本经受越来越约束的预算，从而用于液压阀的调节器的传统设计越来越难。因此期望的是，提供一种例如用于液压阀的调节器，该调节器一方面可以简单地参数化，并且另一方面在减小复杂性时提供了与至今使用的调节器相同的调节性能。
技术实现思路
根据本专利技术，建议了带有独立权利要求的特征的用于求取用于滑动模态调节器的开关函数的方法以及滑动模态调节器以及这样的滑动模态调节器的用途。有利的设计方案是从属权利要求以及下述说明的对象。专利技术益处根据本专利技术的方法用于求取用于调节一系统的调节参量的滑动模态调节器的开关函数。在此，开关函数作为调节参量的调节偏差与其对时间的直至至少二阶的导数的函数，并且借助系统的开始的调节动态被选择。开关函数的系数借助系统的闭合的调节回路的若干极点被展示且相应地被选择为调节偏差的函数。系统的所期望的调节动态然后借助所述极点的至少一个第一极点的移动而设定。状态调节器的设计通常借助路段模型来完成。但是因为从调节技术方面看，不存在用于例如液压的方向阀的足够的模型或者至少仅能够利用并非不显著的也即在实际中过大的花费来求取，则在该情况中通常仅能够使用结构可变的调节器或手动优化的PI调节器，正如上文提到的那样。算作该类的滑动状态调节器或者说滑动模态调节器的特征在于，其相对于路段模型的参数不确定性是不变的或者说也能在没有路段模型的情况下被使用。滑动模态调节器的基础是开关函数，该开关函数展示了关于有待调节的系统的状态的加权的总和。状态能够（基于的假设是，以调节一般形式来描述调节路径）例如指的是参量例如位置或该位置的调节误差以及其时间导数。从而，速度偏差以及加速度误差能够被使用作为状态例如是调节误差。利用开关函数因此建立了在单个的状态参量之间的关系。对应于在状态空间中的超平面的所谓的开关平面在此代表在均匀形式中的线性的微分方程，该开关平面通过开关函数的零值定义。在此，所提到的微分方程的系数按照调节参量或者说有待调节的系统的所期望的动态而被选择。例如，对描述能够变化的位置的微分方程而言，能够预先设定这样的运动的所期望的缓冲，在速度也即位置的第一时间导数的系数中反映该运动。在滑动模态调节中此时试图将该开关函数的值改变至零且保持在该处。由此，在调节时，所述系统遵循所期望的动态。然后，调整参量（该调整参量在液压阀的情况中例如指的是在电磁体中的电流）能够依据开关函数的实时值被设定，从而开关函数的值在调整参量对系统或者说对调节误差的影响下能够向着零的方向移动。在此，在理想的条件下，能够按照开关函数的前缀符号的不同，正地或负地为调整参量选择恒定的数值。在此，调整参量的与开关函数的值的这样的相关性也被描述为调整规则。但是，在实际的条件例如受限的开关频率中以及在考虑传感器动态和调整元件动态时，所提到的调整规则导致有缺陷的调节性能，因此也能够使用二阶的滑动状态调节器，对该滑动状态调节器而言，实现了开关函数的以及其第一时间导数的稳定性，也即，不仅开关函数本身而且其第一时间导数向着零值的方向变化且然后保持在该处。这一点例如通过连续的调整规则进行，也即，调整参量的数值依据开关函数的值而变化。当开关函数的值越小时，能够例如越小地选择调整参量的值。线性的开关函数（例如该开关函数至今所描述的那样）导致的是，由此产生的系统的闭合的调节回路同样具有线性的动态。但是在实际中，常常非线性的动态是值得期望的，在该动态中，被调节的系统例如在小的偏移时获得很快的补偿，但是在大的导引参量跳跃时缓慢地反应，以便不损害系统的稳定性。首先利用所描述的步骤得到这样的线性的开关函数，该步骤将开关函数选择作为调节偏差和其直至至少二阶导数的函数。然后例如开关函数s能够具有形式，其中r0、r1是相应的系数，并且是调节偏差和其第一或者说第二时间导数。在这里选择二阶，因为二阶通常足够用于足够准确地描述液压阀或者说其动态。然而，在当前描述的方法中也能够将更高的阶考虑在内。然后，开关函数的系数的借助系统的初始的调节动态所进行的预先设定首先导致带有这样的动态的线性的开关函数，该动态例如已经几乎对应所期望的动态，但是还不准确匹配于当前系统的所期望的调节特性。然后，另外的步骤即借助系统的闭合的调节回路的极点位置来展示开关函数的系数能够例如通过系数的简单的比较而进行，其中基础在于，线性的开关函数通过极点位置被展示，该极点位置在所属的闭合的调节回路中确定调节特性或者说动态。这一点能够例如通过以下方式进行，即形式为（d/dt-λi）的算子重复地适用于调节偏差，其中λi是闭合的调节回路的第i个极点位置。通过这个算子的两次使用，例如获得了形式为的开关函数，其中λ1和λ2为极点位置。然后，所述极点位置能够例如通过比较所述系数而被求取。通过极点位置能够得到用于动态、稳定性和调节回路的收敛率的论断。在下文的尤其有利的步骤中，这时将极点位置相应地选择作为调节偏差的函数，也即将极点位置λi以λi=λi（e）的形式选择。以这种方式，从线性的开关函数中得到非线性的开关函数。这一点能够尤其考虑的期望是，为小的调节误差提供较高的动态，办法是：合适地选择极点位置。这时，能够在另一个步骤中借助极点位置中的至少一个第一极点位置例如λ1的移动而设定系统的所期望的调节动态。这一点这时通过简单的匹配或者说一个也或者多个极点位置的移动实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于求取用于调节系统（100）的调节参量（x）的滑动模态调节器（200）的开关函数（s）的方法，其中将开关函数（s）选择作为对调节参量（x）的调节偏差（e）的和该调节偏差的直至至少二阶的时间导数的函数，且该开关函数借助系统（100）的初始的调节动态被选择，其中借助系统（100）的闭合的调节回路的极点位置（λ1）展示所述开关函数（s）的系数，其中极点位置（λ1）相应地选择作为调节偏差（e）的函数，并且其中系统（100）的所期望的调节动态借助所述极点位置中的至少一个第一极点位置（λ1）的移动来设定。
【技术特征摘要】
2015.03.10 DE 102015204258.81.一种用于求取用于调节系统（100）的调节参量（x）的滑动模态调节器（200）的开关函数（s）的方法，其中将开关函数（s）选择作为对调节参量（x）的调节偏差（e）的和该调节偏差的直至至少二阶的时间导数的函数，且该开关函数借助系统（100）的初始的调节动态被选择，其中借助系统（100）的闭合的调节回路的极点位置（λ1）展示所述开关函数（s）的系数，其中极点位置（λ1）相应地选择作为调节偏差（e）的函数，并且其中系统（100）的所期望的调节动态借助所述极点位置中的至少一个第一极点位置（λ1）的移动来设定。2.按照权利要求1所述的方法，其中，第一极点位置（λ1）被选择作为调节偏差的线性函数。3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，第一极点位置（λ1）作为调节偏差的线性函数借助与调节偏差的数值相乘的第一常数和相加的第二常数被选择。4.按照权利要求1所述的方法，其中，第一极点位置（λ1）被选择作为调节偏差（e）的至少二阶的函数。5.按照权利要求1所述的方法，其中，第一极点位置（λ1）被选择作为调节偏差（e）的根数函数。6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，相应地与第一极点位置（λ1）成比例地选择其余的极点位置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：T伯特伦，I格罗瓦茨基，C克林曼，G肖佩尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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