[go: up one dir, main page]

DE102014206909A1 - Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors - Google Patents

Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors Download PDF

Info

Publication number
DE102014206909A1
DE102014206909A1 DE102014206909.2A DE102014206909A DE102014206909A1 DE 102014206909 A1 DE102014206909 A1 DE 102014206909A1 DE 102014206909 A DE102014206909 A DE 102014206909A DE 102014206909 A1 DE102014206909 A1 DE 102014206909A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
controller
target
component
output torque
actual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014206909.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Maier-Landgrebe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014206909.2A priority Critical patent/DE102014206909A1/de
Priority to US14/672,433 priority patent/US9989934B2/en
Priority to CN201510165168.2A priority patent/CN104977949B/zh
Publication of DE102014206909A1 publication Critical patent/DE102014206909A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/0016—Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
    • B60W2050/0008—Feedback, closed loop systems or details of feedback error signal
    • B60W2050/001—Proportional integral [PI] controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1012—Engine speed gradient
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2623—Combustion motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors (2) mittels eines Drehzahlreglers (4), bei dem ein Ist-Winkelbeschleunigungswert (αIst) eingelesen und mit einem Soll-Winkelbeschleunigungswerte (αSoll) verglichen wird und ein Reglerausgangsmoment (MI) eines integrierenden I-Anteils des Drehzahlreglers (4) basierend auf dem Vergleich des Ist-Winkelbeschleunigungswertes (αIst) und des Soll-Winkelbeschleunigungswertes (αSoll) bestimmt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors.
  • Stand der Technik
  • Zur Drehzahlregelung von Motoren, wie z.B. Elektromotoren oder Brennkraftmaschinen, können PI-Regler verwendet werden, die für verschiedene Betriebszustände verschiedene Parametersätze mit Parametern (Proportional- und Integralbeiwert) für den PI-Regler aufweisen. Ferner ist es möglich, PI-Regler mit einem Differentialanteil zu einem PID-Regler zu erweitern.
  • Die größte Störgröße in einem Drehzahlregelkreis ist die an dem Motor angekoppelte Last. Sie kann im Betrieb innerhalb kurzer Zeit über einen großen Wertebereich variieren, bspw. aufgrund der Zuschaltung von Verbrauchern eines Kraftfahrzeugs, wie einer Klimaanlage oder einer Servolenkung, oder aufgrund wechselnder Fahrwiderstände bei Leergasfahrten.
  • Um bleibende Regelabweichungen zu vermeiden, weist der Drehzahlregler einen integrierenden I-Anteil auf, der Abweichungen in der Last kompensiert. Der integrierende I-Anteil wird dabei in Abhängigkeit von der Regelabweichung bestimmt. Dies führt jedoch zu einem größeren Phasenverzug durch die Integration, der einen phasengewinnenden differenzierenden D-Anteil des Drehzahlreglers erforderlich macht.
  • Es besteht daher Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie eine bessere Regelgüte als mit bisherigen PI(D)-Reglern erreicht werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei einem Verfahren zur Regelung der Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit eines Rotors eines Motors der integrierende I-Anteil des Reglerausgangsmoments eines Drehzahlreglers basierend auf dem Vergleich eines Ist-Winkelbeschleunigungswertes und eines Soll-Winkelbeschleunigungswertes bestimmt wird. Dabei kann es sich bei dem Motor um eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor (z.B. eines Hybridantriebs) eines Kraftfahrzeugs handeln. Der Drehzahlregler kann z.B. als Antriebsschlupfregler ausgebildet sein.
  • Ein Motor weist üblicherweise ein integrierendes Verhalten eines I-Gliedes auf. Dadurch, dass Beschleunigungs- anstelle von Geschwindigkeitswerten verwendet werden, wird die dadurch verursachte Phasenverschiebung reduziert. Somit kann auf einen zusätzlichen differenzierenden D-Anteil verzichtet werden. Ferner hängt die Soll-Winkelgeschwindigkeit (d.h. also Soll-Drehzahl) nur vom bekannten Verstärkungsfaktor des proportionalen P-Anteils des Drehzahlreglers und vom sich nur langsam ändernden und leicht zu adaptierenden Massenträgheitsmoment des Motors (d.h. Rotors) ab. Daher ist das Verfahren besonders störunempfindlich gegenüber Parameterabweichungen. Des Weiteren kompensiert der erfindungsgemäße Drehzahlregler die Last als Störgröße schneller als ein herkömmlicher PI(D)-Regler, weil die Last auf Basis von Beschleunigungswerten kompensiert wird. Schließlich ist der Drehzahlregler einfach applizierbar, denn die Soll-Winkelgeschwindigkeit wird, wie soeben erwähnt, vorzugsweise nur durch den Verstärkungsfaktor des proportionalen P-Anteils des Drehzahlreglers und durch das Massenträgheitsmoment des Motors bestimmt, während die Kompensation der Last mit Hilfe des Integrationsfaktors des integrierenden I-Anteils bestimmt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Soll-Winkelbeschleunigungswert unter Verwendung einer Kennlinie aus einer Abweichung zwischen einer Ist-Winkelgeschwindigkeit und einer Soll-Winkelgeschwindigkeit (im Folgenden auch als Regelabweichung bezeichnet) bestimmt. Hierdurch wird erreicht, dass der Drehzahlregler auch für Motoren mit einem nicht-linearen Verhalten verwendet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Soll-Winkelbeschleunigungswert durch Multiplikation der Regelabweichung mit einer Konstanten bestimmt. Hierdurch wird erreicht, dass ein Drehzahlregler mit einem einfachen Aufbau für die Drehzahlregelung von Motoren mit linearem Verhalten verwendet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Reglerausgangsmoment eines proportionalen P-Anteils des Drehzahlreglers bestimmt, welches dann in Summe mit dem Reglerausgangsmoment des integrierenden I-Anteils das Gesamt-Reglerausgangsmoment des Drehzahlreglers bildet. Das Reglerausgangsmoment des proportionalen P-Anteils wird zweckmäßigerweise aus der Regelabweichung, also einer Winkelgeschwindigkeitsdifferenz, bestimmt. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Regelung erreicht, da neben Winkelgeschwindigkeitsbeschleunigungen auch Winkelgeschwindigkeiten berücksichtigt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Konstante ein Quotient aus einem Reglerbeiwert und einem Massenträgheitsmoment des Motors. Dabei ist der Reglerbeiwert ein Verstärkungsfaktor des proportionalen P-Anteils des Drehzahlreglers. Hierdurch wird erreicht, dass der Soll-Winkelbeschleunigungswert besonders einfach ohne zusätzliches Differenzier-Glied und ohne zusätzliche Beschleunigungssensoren erfasst werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Regelabweichung mit einer Abtastschrittweite abgetastet, um einen Differenzialwert aus zwei erfassten Regelabweichungswerten und der Abtastschrittweite zu bilden. Hierzu wird ein Quotient aus der Differenz der zwei Regelabweichungswerte und der Abtastschrittweite gebildet. Somit steht mit dem Differenzialwert eine dem analogen Ist-Winkelbeschleunigungswert entsprechende zeitdisktrete Größe zur Verfügung, so dass das Verfahren auch mit einem Abtastregler ausgeführt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Tiefpassfilterung des Differenzialwertes durchgeführt. Hierdurch wird erreicht, dass eine Störempfindlichkeit eines Differenzier-Glieds, das den Differenzialwert bildet, kompensiert werden kann. Hierdurch wird die Störempfindlichkeit des Differenzialwertes reduziert.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Drehzahlregler für einen Motor, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Regelkreis gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung, und
  • 2 zeigt den Drehzahlregler in der 1.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist ein Regelkreis gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Motor 2 und einem Drehzahlregler 4 gezeigt.
  • Der Motor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor eines Hybridantriebs zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Der Drehzahlregler 4 kann zur Leerlauf- und Enddrehzahlregelung des Motors 2 ausgebildet sein, oder der Drehzahlregler 4 ist eine Komponente einer Antischlupfregelung. Der Drehzahlregler 4 kann Teil einer Recheneinheit, z.B. einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs sein.
  • Der Motor 2 weist einen Rotor (nicht dargestellt, z.B. Läufer des Elektromotors oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine) mit einem Massenträgheitsmoment J auf, der im Betrieb mit einem Ist-Winkelgeschwindigkeitswert ωIst rotiert, wobei an dem Motor 2 ein Lastmoment ML anliegt. Der Drehzahlregler 4 ist dazu eingerichtet, die Ist-Winkelgeschwindigkeit ωIst auf eine Soll-Winkelgeschwindigkeit ωSoll zu regeln.
  • Solange ein Reglerausgangsmoment MR des Drehzahlreglers 4 exakt dem anliegenden Lastmoment ML entspricht, kommt es zu keiner Winkelbeschleunigung und der Rotor des Motors 2 rotiert mit einem konstanten Ist-Winkelgeschwindigkeitswert ωIst. = ωSoll.
  • Veränderungen der Winkelgeschwindigkeit werden daher von einer Differenz zwischen Reglerausgangsmoment MR und Lastmoment ML verursacht. Gemäß dem Drehimpulssatz gilt für die zeitliche Ableitung der Regelabweichung (∆ω = (ωIst – ωSoll)) zwischen Ist-Winkelgeschwindigkeit und Soll-Winkelgeschwindigkeit, welche einer Winkelbeschleunigung entspricht: JΔ .ω = (MR – ML) (1)
  • Daher weist der Motor 2 ein integrierendes Verhalten auf, d.h. er verhält sich wie ein Integrator bzw. wie ein I-Glied in dem Regelkreis.
  • Das Reglerausgangsmoment MR des Drehzahlreglers 4 setzt sich aus einem integrierenden I-Anteil MI und einem sonstigen, üblicherweise proportionalen P-Anteil MP zusammen: MR = MI + MP (2)
  • Zur Bestimmung des integrierenden I-Anteils MI weist der Drehzahlregler 4 einen I-Drehzahlregler 4a, und zur Bestimmung des proportionalen P-Anteils MP weist der Drehzahlregler 4 einen P-Drehzahlregler 4b auf.
  • Bei einer solchen Regelung wird das (andauernde bzw. statische) Lastmoment ML idealerweise vom I-Anteil MI exakt kompensiert. Entsprechend ergibt sich aus Gleichung (1):
    Figure DE102014206909A1_0002
  • Demnach stellt dieses Δ .ω idealerweise einen Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll dar.
  • Ist das Lastmoment ML konstant, können sonstige Störungen über den P-Anteil MP ausgeregelt werden.
  • Ist der P-Drehzahlregler 4b als linearer Regler ausgebildet, wird der Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll als Eingangsgröße des P-Drehzahlreglers 4b von einer Bestimmungseinheit 6 durch Multiplikation der Winkelgeschwindigkeitsregelabweichung ∆ω mit einer Konstanten bestimmt, die ein Quotient aus einem Reglerbeiwert KP des proportionalen Anteils MP des Drehzahlreglers 4 und dem Massenträgheitsmoment J des Motors 2 ist:
    Figure DE102014206909A1_0003
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der P-Drehzahlregler 4b in Verallgemeinerung als nichtlinearer Regler ausgebildet. Der jeweilige Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll als Eingangsgröße des P-Drehzahlreglers 4b wird von der Bestimmungseinheit 6 zur Bestimmung des Soll-Winkelbeschleunigungswerts αSoll in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeitsregelabweichung ∆ω aus einer abgespeicherten Kennlinie fSoll (∆ω) ausgelesen bzw. bestimmt: αSoll = –fSoll(Δω)
  • Wenn im Betrieb die Last unverändert bleibt, d.h. der Regelkreis nicht durch eine Last gestört wird, ist das Lastmoment ML gleich dem I-Anteil MI. Jedoch ist in dem Regelkreis die größte Störgröße das Lastmoment ML. Das Lastmoment ML kann sich in kurzer Zeit über einen großen Wertebereich verändern, bspw. durch Zuschaltung von Verbrauchern wie einer Klimaanlage oder einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, oder aufgrund von wechselnden Fahrwiderständen bei Leergasfahrten. In diesen Situationen muss MI möglichst schnell an die geänderte Last angepasst werden. Dabei wird das Reglerausgangsmoment MI des integrierenden I-Anteils des Drehzahlreglers 4 anhand der Differenz zwischen dem Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll und dem Ist-Winkelbeschleunigungswert αIst bestimmt:
    Figure DE102014206909A1_0004
  • Somit wirkt der integrierende I-Anteil MI mit der integralen Verstärkung KI. Im Rahmen der Erfindung wird somit der I-Anteil in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Winkelbeschleunigung bestimmt, was dazu führt, dass er einen stationären Endwert (entsprechend dem Lastmoment) früher erreicht als bei einer Bestimmung aus der Regelabweichung zwischen Ist-Winkelgeschwindigkeit und Soll-Winkelgeschwindigkeit.
  • Wenn der I-Drehzahlregler 4a als nichtlinearer Regler ausgebildet ist, kann eine nichtlineare Verstärkung g der Differenz zwischen dem Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll und dem Ist-Winkelbeschleunigungswert αIst verwendet werden:
    Figure DE102014206909A1_0005
  • Wenn der I-Drehzahlregler 4a als linearer Regler ausgebildet ist, bestimmt sich das Reglerausgangsmoment MI des integrierenden I-Anteils MI des I-Drehzahlreglers 4a zu:
    Figure DE102014206909A1_0006
  • Die integrale Verstärkung KI des integrierenden I-Anteils MI des I-Drehzahlreglers 4a kann durch Lösen dieser Differenzialgleichung, wie an sich bekannt, bestimmt werden.
  • In 2 ist der Drehzahlregler 4 gezeigt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als zeitdiskreter Abtastregler ausgebildet ist.
  • Der Drehzahlregler 4 weist ein Differenzierglied 8, einen Tiefpass 10, ein Integrierglied 12 und ein Proportionalglied 14 auf. Der Drehzahlregler 4 selber, das Differenzierglied 8, das Integrierglied 12, das Proportionalglied 14 und der Tiefpass 10 können Hard- und/oder Softwarekomponenten aufweisen.
  • Der Drehzahlregler 4 ist dazu ausgebildet, zeitdiskrete Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswerte ∆ω(t), ∆ω(t – 1) einzulesen, die mit einer Abtasteinrichtung (nicht dargestellt) mit einer Abtastschrittweite Δt abgetastet wurden.
  • Das Differenzierglied 8 ist dazu ausgebildet, aus zwei aufeinanderfolgend erfassten Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswerten ∆ω(t), ∆ω(t – 1) einen Differenzialwert ∆ωD(t) durch Bilden der Differenz der erfassten Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswerte ∆ω(t), ∆ω(t – 1) und Division durch die Abtastschrittweite Δt zu bestimmen: ΔωD(t) = Δω(t) – Δω(t – 1) / Δt
  • Der Differenzialwert ∆ωD(t) wird von dem Tiefpass 10 eingelesen und gefiltert, um die Störunempfindlichkeit des Differenzierglieds 8 zu erhöhen.
  • Der gefilterte Differenzialwert ∆ωD(t) wird von dem Integrierglied 12 eingelesen. Anhand eines abgespeicherten Reglerausgangsmomentwerts MI(t – 1) des Integrierglieds 12 zum Zeitpunkt t – 1, des Reglerbeiwerts KI des integrierenden Anteils des Drehzahlreglers und des Quotienten aus Reglerbeiwert KP des proportionalen Anteils des Drehzahlreglers 4 und Massenträgheitsmoment J bestimmt das Integrierglied 12 den aktuellen Reglerausgangsmomentwert MI(t) des Integrierglieds 10 zum Zeitpunkt t zu:
    Figure DE102014206909A1_0007
  • Das Proportionalglied 14 ist dazu ausgebildet, den zeitdiskreten Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswert ∆ω(t) zum Zeitpunkt t einzulesen. Um den Reglerausgangsmomentwert MP(t) des Proportionalglied 14 zum Zeitpunkt t zu bestimmen, wird eine Multiplikation mit dem Reglerbeiwert KP des proportionalen Anteils des Drehzahlreglers 4 durchgeführt: MP(t) = –KP·Δω(t)
  • Der aktuelle Reglerausgangsmomentwert MI(t) des Integrierglieds 10 und der Reglerausgangsmomentwert MP(t) des Proportionalglieds 14 ergeben zusammen dann das Gesamt-Reglerausgangsmoment MR(t) des Drehzahlreglers 4 zum Zeitpunkt t.
  • Im Betrieb bewirken Änderungen des Lastmoments ML Abweichungen der Ist-Winkelbeschleunigung von der Soll-Winkelbeschleunigung αSoll. Sobald Abweichungen in der Winkelbeschleunigung α auftreten, wird der integrierende I-Anteil MI so korrigiert, dass die Korrektur der Abweichung der Winkelbeschleunigung α entgegenwirkt. So führt ein zunehmendes Lastmoment ML dazu, das die Winkelbeschleunigung α abnimmt. Ist der Ist-Winkelbeschleunigungswert αIst kleiner als der Soll-Winkelbeschleunigungswert αSoll, nimmt das Reglerausgangsmoment MP des proportionalen P-Anteils MP des Drehzahlreglers 4 bzw. der Reglerausgangsmomentwert MI(t) des Integrierglieds 10 proportional zur Abweichung der Winkelbeschleunigung zu, was der Änderung des Lastmoments ML entgegenwirkt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors (2) mittels eines Drehzahlreglers (4), mit den Schritten: – Einlesen eines Ist-Winkelbeschleunigungswertes (αIst), – Vergleichen des Ist-Winkelbeschleunigungswertes (αIst) und eines Soll-Winkelbeschleunigungswertes (αSoll), und – Bestimmen eines Reglerausgangsmoments (MI) eines integrierenden I-Anteils des Drehzahlreglers (4) basierend auf dem Vergleich des Ist-Winkelbeschleunigungswertes (αIst) und des Soll-Winkelbeschleunigungswertes (αSoll).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Soll-Winkelbeschleunigungswert (αSoll) unter Verwendung einer Kennlinie (fSoll(∆ω)) aus einer Abweichung zwischen einer Ist-Winkelgeschwindigkeit und einer Soll-Winkelgeschwindigkeit bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Soll-Winkelbeschleunigungswert (αSoll) durch Multiplikation einer Abweichung zwischen einer Ist-Winkelgeschwindigkeit und einer Soll-Winkelgeschwindigkeit mit einer Konstanten bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Reglerausgangsmoment (MP) eines proportionalen P-Anteils des Drehzahlreglers (4) bestimmt wird und ein Gesamt-Reglerausgangsmoment (MR) des Drehzahlreglers (4) aus dem Reglerausgangsmoment (MP) des proportionalen P-Anteils und dem Reglerausgangsmoment (MI) des integrierenden I-Anteils bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 in Rückbezug auf Anspruch 3, bei dem die Konstante ein Quotient aus einem Reglerbeiwert (KP) des proportionalen Anteils des Drehzahlreglers (4) und einem Massenträgheitsmoment des Motors (2) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüchen, bei dem eine Abweichung zwischen einer Ist-Winkelgeschwindigkeit und einer Soll-Winkelgeschwindigkeit mit einer Abtastschrittweite (Δt) abgetastet wird, um Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswerte (Δω(t), Δω(t – 1)) zu erfassen, und ein Differenzialwert (ΔωD(t)) aus zwei erfassten Winkelgeschwindigkeitsregelabweichungswerten (Δω(t), Δω(t – 1)) und der Abtastschrittweite (Δt) gebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Tiefpassfilterung des Differenzialwertes (ΔωD(t)) durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Reglerausgangsmoment (MI) des integrierenden I-Anteils des Drehzahlreglers (4) aus dem Differenzialwert (ΔωD(t)) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 in Rückbezug zumindest auf Anspruch 5, wobei das Reglerausgangsmoment (MI) des integrierenden I-Anteils aus einem Reglerbeiwert des integrierenden I-Anteils des Drehzahlreglers (4) und aus der Konstanten bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Reglerausgangsmoment (MI) des integrierenden I-Anteils zu einem zweiten Zeitpunkt aus dem Reglerausgangsmoment (MI) des integrierenden I-Anteils zu einem ersten Zeitpunkt, der früher als der zweite Zeitpunkt ist, bestimmt wird.
  11. Recheneinheit (4), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (4) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
DE102014206909.2A 2014-04-10 2014-04-10 Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors Pending DE102014206909A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014206909.2A DE102014206909A1 (de) 2014-04-10 2014-04-10 Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors
US14/672,433 US9989934B2 (en) 2014-04-10 2015-03-30 Method for controlling the rotational speed of a motor
CN201510165168.2A CN104977949B (zh) 2014-04-10 2015-04-09 用于调节马达转速的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014206909.2A DE102014206909A1 (de) 2014-04-10 2014-04-10 Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014206909A1 true DE102014206909A1 (de) 2015-10-15

Family

ID=54193148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014206909.2A Pending DE102014206909A1 (de) 2014-04-10 2014-04-10 Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9989934B2 (de)
CN (1) CN104977949B (de)
DE (1) DE102014206909A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200839A1 (de) * 2017-01-19 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Regeln einer Drehzahl einer elektrischen Maschine
CN106956282B (zh) * 2017-05-18 2019-09-13 广州视源电子科技股份有限公司 角加速度确定方法、装置、机器人及存储介质
DE102017219785A1 (de) * 2017-11-07 2019-05-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit Kompensation einer Totzeit
CN109839964B (zh) * 2017-11-29 2022-05-10 深圳市优必选科技有限公司 舵机控制方法及终端设备
IT201800004932A1 (it) * 2018-04-27 2019-10-27 Metodo di controllo di velocita' di un motore a combustione interna
EP4163486B1 (de) * 2021-10-06 2025-04-02 Volvo Truck Corporation Verfahren zur steuerung einer drehzahl einer abtriebswelle einer antriebseinheit
CN114033564B (zh) * 2021-11-22 2023-09-26 潍柴动力股份有限公司 一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质
CN120968927B (zh) * 2025-10-17 2026-01-23 潍柴动力股份有限公司 发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3288160A (en) * 1964-04-01 1966-11-29 Gen Electric Acceleration limiting long range speed control
KR910009242B1 (ko) * 1987-08-04 1991-11-07 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 회전 전동기의 토오크 제어장치
US5416397A (en) * 1993-10-04 1995-05-16 Ford Motor Company Linear motor control system and method of use
KR0185951B1 (ko) * 1995-07-04 1999-05-15 김광호 회전모터의 속도제어방법 및 그 장치
JP3395472B2 (ja) * 1995-08-22 2003-04-14 国産電機株式会社 電動機の制御方法
JP3655378B2 (ja) * 1995-11-28 2005-06-02 ファナック株式会社 サーボモータの外乱負荷推定方法
US6428282B1 (en) * 1999-06-14 2002-08-06 Hewlett-Packard Company System with fan speed synchronization control
EP1617551A4 (de) * 2003-04-22 2010-09-08 Panasonic Corp Motorregeleinrichtung, kompressor, klimaanlage und kühlschrank
CN101902187B (zh) * 2010-06-11 2012-06-27 中国科学院上海技术物理研究所 一种用于永磁电机低速运转的控制系统
WO2013025552A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Aerovironment, Inc. Bi-stable, sub-commutated, direct-drive, sinusoidal motor controller for precision position control

Also Published As

Publication number Publication date
US20150293543A1 (en) 2015-10-15
CN104977949B (zh) 2020-08-14
CN104977949A (zh) 2015-10-14
US9989934B2 (en) 2018-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014206909A1 (de) Verfahren zur Drehzahlregelung eines Motors
DE102014211815B4 (de) Fortbewegungsmittel, Steer-by-wire-Lenksystem und Verfahren zum Verbessern einer haptischen Rückmeldung eines Steer-by-wire-Lenksystems
DE102019104169B4 (de) Quadrantenbasierte reibungskompensation für eine schätzung der reifenlast in lenkungssystemen
DE102020104449A1 (de) Verfahren und System zur elektronischen Winkelsteuerung von Servolenkungen mit einem von Null verschiedenen Anfangszustand
DE112015003212T5 (de) Elektrische Servolenkvorrichtung und elektrisches Servolenksystem
DE102010030800A1 (de) Berechnung eines zeitlichen Verlaufs einer Soll-Drehzahl bei Änderung einer Soll-Drehzahl-Vorgabe
DE102016205994A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Motors
DE102009009448A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung
DE69100125T2 (de) Methode und Ausrüstung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl einer Innenbrennkraftmaschine.
DE102004048107B4 (de) Positionsabhängige Reibungskompensation für Lenksysteme
DE3432757A1 (de) Adaptive pi-dead-beat-regler fuer kraftfahrzeuge
DE102016111065A1 (de) Regelverfahren mit modellbasiertem Anti-Windup
DE10351957B4 (de) Dämpfungssystem mit einem LOLIMOT-Modell gegen Antriebs-strangschwingungen
DE102018222364A1 (de) Steuerungsvorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Volumenstroms eines Fluids in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
DE102015220020B4 (de) Anordnung und Verfahren zur Erkennung einer elektrischen Leitungsunterbrechung beim Betrieb eines Antriebssystems
DE102017219785A1 (de) Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit Kompensation einer Totzeit
DE102021100896A1 (de) Verfahren zur Traktionskontrolle für ein Kraftfahrzeug
DE102012204848A1 (de) Steuergerät und Verfahren zum Regeln eines Motorantriebsmoments
DE102005039758A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102015209253A1 (de) Antriebssystem
DE102018119273A1 (de) Verfahren zum Wiederstart eines Antriebselements in einem Antriebsstrang
DE102017219392A1 (de) Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit einer dynamischen Vorsteuerung
EP1879289A1 (de) Drehwinkelbestimmung eines Elektromotors
DE102017201395A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Generierung einer Sollwerttrajektorie für eine Vorsteuerung einer Regelung eines physikalischen Systems
DE102016224092A1 (de) Regelung für Eingänge eines Summiergetriebes

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence