【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于多体系统的静止控制的方法，多体系统具有至少一个驱动体和至少一个与驱动体机械耦联的摩擦体，其中速度控制器从多体系统的预设的目标速度vsoll＝0和实际速度中确定用于将实际速度调节到目标速度的操纵变量，其中操纵变量通过执行器被变换成作用于驱动体上的驱动力，并且其中静摩擦作用于摩擦体上。
技术介绍
1、速度控制是驱动器
的常见任务。在此，术语“速度”应被广义地解释，使得在下面的实施方案中线速度、角速度、转速、路径速度等包含在术语速度下。在本文中，速度进一步被理解为(机械)多体系统的速度，其中在本申请的范围内将多体系统理解为多个单体的机械系统，这些单体彼此机械地耦联(例如通过关节或力元件，例如弹簧或减震器)，并且这些单体受到力(例如由执行器或伺服马达或电动马达产生的力)的影响。具有要控制的速度的多体系统的示例可以是要控制其曲轴转速的内燃机、要控制其转子转速的电机、或者通常具有多个质量/惯量的由机器驱动的、要控制其角速度的驱动系。
2、多种需求会与“多体系统的速度控制”任务关联。在此，通常需要时间上缩短瞬态过程，提高(速度)控制回路对抗干扰的鲁棒性，减少所使用的条件能量，或抑制震动和/或振荡。在此表明在设计速度控制器以满足所提出的要求的情况下，必须特别注意保持所形成的速度控制回路的稳定性。已知速度控制器被用于确定操纵变量，以减少在待控制的速度和为待控制的速度预设的目标速度之间的控制误差。同样在已知的方式中，操纵变量通常是力(例如驱动力)、转矩或电流，或者可以由速度控制器预设的并且允许影响待控制的速度
3、由于主题“速度控制回路的稳定性”的特殊相关性，现有技术提供这方面广泛的考虑。例如，de 19742370b 4教导一种车辆的电助力转向系统的控制装置，其中，为了改进控制装置的稳定性，确定马达角速度的高精度的估计值，并且执行方向盘转向力的相位校正。
4、相反，ep 0473914 a2示出一种用于控制机动车辆中的控制机构的系统，其中要调节的目标值受引导成型器影响，以便在不同的运行条件下改进系统动态，而在此没有使闭合的控制回路的稳定性变差，其中所述引导成型器又与要控制的变量的估计值相关。
5、然而，在所引用的现有技术中没有充分深入的是：在已知的用于控制速度的方案的范围内通常需要精确的进而数学上高成本的模型，以便以高精度来描述要控制的多体系统的动态行为，并且可以基于此设计速度控制器，速度控制器确保在速度控制回路的所有可预期的工作点中保持稳定性。在此，精确的建模与通常特别的难度关联的重要领域是摩擦，摩擦可以作用于多体系统的特定体。特别是关于现实中通常作用的静摩擦，通常仅借助高成本才可以做出在实际主导的摩擦或摩擦力方面的精确的预测。
6、以令人惊讶的方式，在本文中确认：作用于多体系统的体上、然而未被驱动力驱动的静摩擦(例如通过由执行器产生的驱动力)为了控制速度的目的而刚好在多体系统静止的范围内会导致稳定性问题。这种情况可以以易于理解的方式根据具有两个机械耦联的体的控制速度的双体系统来解释。具体地，为此基于具有驱动体的双体系统，驱动力作用于驱动体上，并且驱动体经由机械轴连接与摩擦体连接，其中仅经由机械轴连接传递的轴力以及不可忽略的静摩擦作用于摩擦体上。
7、通常，为这种速度控制的双体系统设有速度控制器，速度控制器从双体系统的预设的目标速度以及实际速度中例如通过形成差来确定速度控制误差，并且从速度控制误差中确定操纵变量，操纵变量必须作用于驱动体上，以便补偿控制误差，即以便将速度调节到目标速度。通常，用于将实际速度调节到目标速度的驱动力被设置为操纵变量，由此理想地使速度控制误差为零。
8、如果现在设有vsoll＝0的消失的目标速度，则显然的是：当实际速度对应于目标速度时，因此在具体的情况下同样为零，则由速度控制器所需的驱动力消失，即变为零。当然，如果实际速度如在实践中那样通常与测量噪声叠加，则实际速度永远无法精确地取零值，即使在静止下也不会，而是在与零略有不同的值之间波动。这些与零略有不同的值在多体系统静止时或近似静止时产生如下结果：在速度控制器中尽管持续存在仅略小、但是仍不同于零的速度控制误差，速度控制器仍从所述速度控制误差中确定不同于零的操纵变量或驱动力。
9、由速度控制器确定和预设的低驱动力随后导致经由机械轴连接传递的非零的轴力。如果静摩擦现在作用于多体系统的与驱动体不同的摩擦体上，则在这种情景中会出现如下情况：经由机械耦联传递的轴力不超过作用的静摩擦。尽管驱动力不为零，但借此不造成摩擦体的运动，因此摩擦体保持在静止中。从控制器的角度来看，摩擦体因此表现如具有无限高惯性或无限高质量的物体。
10、然而，如果速度控制器基于正常运行中、即非静止中作用的摩擦体惯性来设计，则在静止中在控制器设计的模型假设和实际行为之间得到显著的偏差。因此，速度控制器基于完全错误的模型来设计。显然，在这种场景中会造成稳定性损失，特别是当人们认为多体系统的体的惯性或质量的增加导致多体系统的共振频率向更低频率的方向移动，由此在许多实际情况下伴随着谐振点中增益的增加。特别地，在现有技术中没有深入与静摩擦相关的这个问题领域。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是：提供一种用于对存在摩擦的多体系统进行静止控制的鲁棒的方法，通过所述方法即使不知道多体系统的精确模型也保证多体系统的稳定运行。
2、针对开始提到的方法，所述目的通过本专利技术的特征来实现。在此，本申请描了述用于对多体系统进行静止控制的方法和控制回路。
3、具体地，如开始所提到的那样，基于一种多体系统，其包括至少一个驱动体和至少一个与驱动体机械耦联的摩擦体，其中速度控制器从多体系统的预设的目标速度vsoll＝0和实际速度中确定用于将实际速度调节到目标速度的操纵变量，其中操纵变量通过执行器被变换成作用于驱动体上的驱动力，并且静摩擦作用于摩擦体上。
4、根据本专利技术，对于这种多体系统提出：确定多体系统的体之一的速度作为存在测量噪声的测量速度并且将所述速度输送给死区元件。死区元件将测量速度变换成死区速度，死区速度对于测量速度的高于零值的值和低于正死区限值的值取零值，并且对于测量速度的高于正死区限值的值取测量速度的值。在此，正死区限值被选择为大于测量速度的测量噪声的预设的最大值，并且死区速度作为实际速度被输送给速度控制器以进行控制。
5、按照根据本专利技术的方法，在由于静摩擦而会造成的稳定性损失的情况下，将在速度控制的范围中形成的速度控制回路分开。使用死区元件是一种有效且简单的措施，通过该措施可以以鲁棒且可持续的方式抑制静止时测量噪声的不稳定作用。为了实现这种抑制需要适当地参数化死区限值，以便在可能的稳定性损失的情况下在反馈的速度信号中不再会残留测量噪声作为不稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于多体系统(MKS)的静止控制的方法，所述多体系统包括至少一个驱动体(JA)和至少一个与所述驱动体(JA)机械耦联的摩擦体(JR)，其中速度控制器(Rn)从所述多体系统(MKS)的预设的目标速度vsoll＝0和实际速度(vist)中确定用于将所述实际速度(vist)调节到所述目标速度(vsoll)的操纵变量(FS)，其中所述操纵变量(FS)通过执行器(A)被变换成作用于所述驱动体(JA)上的驱动力(FA)，并且其中静摩擦(μ)作用于所述摩擦体(JR)上，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述死区元件(101)中设有负死区限值(vtot,U)，其中所述负死区限值(vtot,U)的绝对值被选择为大于所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的预设最大值，使得所述死区速度(vtot)对于所述测量速度(vmess)的位于所述负死区限值(vtot,U)和所述正死区限值(vtot,O)之间的值取零值，并且对于所述测量速度(vmess)的低于所述负死区限值(vtot,U)的值和高于所述正死区限值(vtot,O)的值取所述测量速度(vmess)的值。>
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负死区限值(vtot,U)和所述正死区限值(vtot,O)具有相同的绝对值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述死区元件(101)将所述测量速度(vmess)变换为死区速度(vtot)，所述死区速度对于所述测量速度(vmess)的低于零值的值取零值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述死区速度(vtot)作为实际速度(vist)被输送给所述速度控制器(Rn)之前，对所述死区速度进行低通滤波。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在所述多体系统(MKS)处于静止状态中的鉴别测量，确定所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值，其中在预设的鉴别测量区间期间记录所述测量速度(vmess)的时间曲线，并且确定所述测量速度(vmess)的所记录的所述时间曲线的绝对值最大值作为所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述多体系统(MKS)运行期间的静止阶段中重新确定所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值，并且所述正死区限值(vtot,O)和/或所述负死区限值(vtot,U)被适配于所述测量噪声(nv)的重新确定的最大值。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述多体系统(MKS)运行开始之前的静止阶段中确定所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用不具有积分部分的速度控制器(Rn)来调节所述实际速度(vist)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，直接测量存在测量噪声(nv)的所述测量速度(vmess)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，从所述多体系统(MKS)的体(JA，JR)之一的测量信号、优选测量位置(xmess)中确定存在测量噪声(nv)的所述测量速度(vmess)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设有位置控制器(Rx)，所述位置控制器从预设的目标位置(xsoll)和实际位置(xist)中确定用于调节所述实际速度(vist)的为所述速度控制器(Rn)预设的所述目标速度(vsoll)，其中所述实际位置描述所述多体系统(MKS)的体(JA，JR)之一的位置(xA，xR)。
13.一种用于多体系统(MKS)的静止控制的控制回路(100)，所述多体系统包括至少一个驱动体(JA)和至少一个与所述驱动体(JA)机械耦联的摩擦体(JR)，
14.根据权利要求13所述的控制回路(100)，其特征在于，所述死区元件(101)被设计为所述速度确定单元的组成部分。
15.根据权利要求13或14所述的控制回路(100)，其特征在于，所述死区元件(101)被设计用于：实施所述测量速度(vmess)的量化，其中所述量化大于所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值，使得经量化的所述测量速度(vmess)对应于所述死区速度(vtot)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于多体系统(mks)的静止控制的方法，所述多体系统包括至少一个驱动体(ja)和至少一个与所述驱动体(ja)机械耦联的摩擦体(jr)，其中速度控制器(rn)从所述多体系统(mks)的预设的目标速度vsoll＝0和实际速度(vist)中确定用于将所述实际速度(vist)调节到所述目标速度(vsoll)的操纵变量(fs)，其中所述操纵变量(fs)通过执行器(a)被变换成作用于所述驱动体(ja)上的驱动力(fa)，并且其中静摩擦(μ)作用于所述摩擦体(jr)上，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述死区元件(101)中设有负死区限值(vtot,u)，其中所述负死区限值(vtot,u)的绝对值被选择为大于所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的预设最大值，使得所述死区速度(vtot)对于所述测量速度(vmess)的位于所述负死区限值(vtot,u)和所述正死区限值(vtot,o)之间的值取零值，并且对于所述测量速度(vmess)的低于所述负死区限值(vtot,u)的值和高于所述正死区限值(vtot,o)的值取所述测量速度(vmess)的值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负死区限值(vtot,u)和所述正死区限值(vtot,o)具有相同的绝对值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述死区元件(101)将所述测量速度(vmess)变换为死区速度(vtot)，所述死区速度对于所述测量速度(vmess)的低于零值的值取零值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述死区速度(vtot)作为实际速度(vist)被输送给所述速度控制器(rn)之前，对所述死区速度进行低通滤波。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在所述多体系统(mks)处于静止状态中的鉴别测量，确定所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)的最大值，其中在预设的鉴别测量区间期间记录所述测量速度(vmess)的时间曲线，并且确定所述测量速度(vmess)的所记录的所述时间曲线的绝对值最大值作为所述测量速度(vmess)的所述测量噪声(nv)...
【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·魏斯巴赫，赫尔穆特·赫尔佐格，
申请(专利权)人：B和R工业自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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