DE19731632A1

DE19731632A1 - Geschwindigkeitsregler

Info

Publication number: DE19731632A1
Application number: DE19731632A
Authority: DE
Inventors: Michael Kuhaupt; Constantin Guenther; Horst Deike
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: DE19731632B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Grenzgeschwindigkeitsreg ler insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der gattungsgemäße Grenzgeschwindigkeitsregler bewirkt, daß die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Höchstge schwindigkeit für ein Fahrzeug (für verschiedene Klas sen von Nutzkraftfahrzeugen sind dies derzeit Geschwin digkeiten zwischen 80 km/h und 100 km/h) nicht über schritten wird; diese Höchstgeschwindigkeit stellt die Grenzgeschwindigkeit dar.

Bei Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit, z. B. wäh rend einer Gefällefahrt oder bei entsprechender Betäti gung des Fahrpedals durch den Fahrer, wird der Grenzge schwindigkeitsregler aktiv. Die Überschreitung, nämlich die Differenz zwischen der Grenzgeschwindigkeit und der durch das Tachometersignal beschriebenen Fahrzeug-Ist- Geschwindigkeit, stellt die Regeldifferenz dar.

Abhängig von der Regeldifferenz wird ein Stellglied be tätigt, das den Verstellhebel der Einspritzpumpe des Fahrzeugmotors zurücknimmt. Der Regler nimmt diese Stellung derart vor, daß die Regeldifferenz zu null wird; damit ergibt sich als Fahrzeug-Ist-Geschwindig keit die Grenzgeschwindigkeit. Im weiteren Verlauf wird, solange der Grenzgeschwindigkeitsregler noch aktiv ist, die Grenzgeschwindigkeit durch Variation der Verstell hebel-Stellung beibehalten. Fällt die Fahrzeug-Ist- Geschwindigkeit, entweder durch eine Rücknahme des Fahrpedals durch den Fahrer oder durch eine Änderung der Fahrbahn-Steigung unter die Grenzgeschwindigkeit zurück, so wird der Grenzgeschwindigkeitsregler deakti viert und nimmt dann keine weiteren Stell-Eingriffe auf den Einspritzpumpen-Verstellhebel mehr vor.

Um bei dem gattungsgemäßen Grenzgeschwindigkeitsregler die erforderliche Regelgenauigkeit sicherzustellen, hat der Gesetzgeber einen Maximalwert für die Regeldiffe renz vorgegeben. Zur Einhaltung dieses Maximalwertes ist es bekannt, ein Integralglied vorzusehen. Das Inte gralglied bewirkt, daß die Regeldifferenz zu null wer den kann, ohne daß für den Regler eine vergleichsweise große Proportionalverstärkung gewählt werden muß, die dann zu Instabilitäten führen würde.

Das Integralglied hat jedoch auch eine Trägheit des Reglers zur Folge, die nachteilig ist.

Im Verlauf einer längeren Gefällefahrt wird der Ein- Spritzpumpen-Verstellhebel auf eine Position zurück gestellt, in der durch Aktivierung der Motorbremse ver sucht wird, die Grenzgeschwindigkeit einzuhalten. Wenn nach der Gefällefahrt die Fahrbahn wieder ansteigt, so wird der Fahrer das Fahrpedal stark betätigen, um einen größeren Geschwindigkeitsabfall in der Steigung zu vermeiden. Dadurch, daß der Verstellhebel durch die vorhergegangene Gefällefahrt sich noch in der Motor brems-Position (oder in der Leerlauf-Position) befin det, und dieser Zustand durch die Trägheit des Reglers noch eine Zeitlang beibehalten wird, entsteht ein "Beschleunigungsloch". Die Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit fällt stark ab, und der Fahrer kann das Antriebsmoment des Fahrzeugs nicht in einer Weise erhöhen, wie es der Fahrsituation entsprechen würde.

Aus der DE-OS 37 03 645 ist ein Regler für die Fahrge schwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, bei dem diese durch einen Fahrzustandswähler "quasi automatisch" be einflußt wird. Der Regler ist als PI-Regler mit einer Proportional- und einer Integral-Verstärkung ausgeführt (d. h. er verfügt über ein Proportional- und ein Inte gral-Glied). Die Verstärkungen sind in Abhängigkeit von dem Betriebszustand zu beeinflussen, der wiederum durch die Stellung des vom Fahrer eingestellten Fahrzustands wählers gegeben ist. So zeigt der Regler eine Beein flußbarkeit durch den Fahrerwunsch; er ist jedoch nicht durch einen Fahrzustand zu beeinflussen, der in den Ei genschaften der Fahrbahn begründet ist.

Aus der DE-OS 41 41 588 ist ein Fahrgeschwindigkeits regler mit verbessertem Regelverhalten nach Gefälle bzw. Bergfahrt bekannt, bei dem eine PI-Grundstruktur des Reglers durch zusätzliche Maßnahmen erweitert wird.

Aus der Größe der Regeldifferenz wird auf Gefälle- bzw. Bergfahrt geschlossen, und es wird, falls verschiedene Grenzbereichs-Bedingungen erfüllt sind, ein Nachführ- Sollwert gebildet, der zeitweise den Sollwert entspre chend dem Fahrerwunsch ersetzt. Bei Gefälle- oder Berg fahrt wird der jetzt gültige Nachführ-Sollwert an den Sollwert nach Fahrerwunsch herangeführt, was nach einer vorgegebenen Zeitfunktion erfolgt. Mit diesen Maßnahmen werden im Regler zusätzlich ein integrierendes, ein proportionales, ein verzögernd differenzierendes sowie ein Verzögerungs-Element eingeführt, was ein ver bessertes Regelverhalten zur Folge hat. Bei einer sprunghaften Erhöhung des Sollwertes durch den Fahrer (Einspritzmenge bzw. Drosselklappenstellung) werden die Ruckelschwingungen verringert, was den Fahrkomfort ver bessert.

Die letztgenannte Schrift zeigt weiter Maßnahmen für den Regler mit der PI-Grundstruktur, welche die nieder frequente Stabilität des Regelkreises erhöhen und ein besseres Störverhalten gewährleisten. Hierzu wird die Regelstruktur durch ein differenzierend verzögerndes Glied ergänzt. Zusammengefaßt zeigt die Schrift Verbes serungsmaßnahmen für einen Regler, an den regelungs technische Anforderungen gestellt werden, wie sie bei einem Fahrgeschwindigkeitsregler vorliegen; aufgrund der andersartigen Anforderungen sind diese Verbesse rungsmaßnahmen jedoch nicht geeignet, das oben geschil derte Trägheits-Problem des gattungsgemäßen Grenzge schwindigkeitsreglers zu lösen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Grenzgeschwindigkeitsregler so zu ver bessern, daß der erwähnte Nachteil nicht auftritt.

Diese Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 an gegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteil hafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß nach einem Übergang von einer Gefällefahrt zu einer Berganfahrt die Grenz geschwindigkeit mit sehr guter Genauigkeit eingeregelt wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Realisie rung des erfindungsgemäßen Grenzgeschwindigkeitsreglers ein nur geringer Aufwand erforderlich ist; speziell bei der Realisierung mit Hilfe eines Software-Programmes ist der Speicherbedarf gering, und es ergeben sich kurze Laufzeiten, so daß hohe Abtastraten zu verwirklichen sind.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläu tert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild von mechanischen, elek tromechanischen und elektronischen Komponen ten des Grenzgeschwindigkeitsreglers;

Fig. 2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild des Grenzgeschwindigkeitsreglers;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines elektronischen Re gelgliedes als Komponente einer Regelelektro nik des Grenzgeschwindigkeitsreglers;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm bezüglich des Verhaltens des Grenzgeschwindigkeitsreglers mit einer Ge fälle- und einer Steigungs-Strecke.

In Fig. 1 sind die Komponenten des Grenzgeschwindig keitsreglers dargestellt. Ein Fahrzeugmotor (1) ist über eine Motorwelle (2) mit einem Eingang einer Fahr zeugkupplung (3) verbunden; ein Ausgang der Fahrzeug kupplung (3) ist mit einer Eingangswelle (4) eines Ge triebes (5) verbunden. Eine Abtriebswelle (6) des Ge triebes (5) ist über ein Differential (7) mit einer An triebsachse (8) und Antriebsrädern (9) und (10) verbun den, die sich auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs befinden. Die Komponenten (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) bilden einen Antriebsstrang des Fahrzeugs.

Der Fahrzeugmotor (1) ist fest mit einer Einspritzpumpe (11) verbunden, die zur Steuerung des Motormomentes vorgesehen ist. Der Fahrer gibt das gewünschte Motor moment über ein Fahrpedal (15) vor. Die Stellung des Fahrpedals (15) wird über ein Betätigungsgestänge (16) auf einen Verstellhebel (12) der Einspritzpumpe (11) übertragen. Entsprechend der von einer Nullstellung (17) ausgehenden Auslenkung des Fahrpedals (15) wird das Betätigungsgestänge (16) um einen Weg s_F verscho ben, wodurch sich der Verstellhebel (12) von einer Stellung Leerlauf (13) in Richtung einer Stellung Vollast (14) verdreht; der durch die Stellung des Fahr pedals (15) vorgegebene Weg s_F ist damit ein Maß für die Fahrer-Anforderung des Motormomentes.

An der Abtriebswelle (6) des Getriebes (5) ist ein Drehzahlsensor (18) zur Ermittlung der Fahrzeug-Ist-Ge schwindigkeit vorgesehen. Ein elektrischer Ausgang des Drehzahlsensors (18) ist über eine elektrische Leitung (19) mit einem nicht näher bezeichneten Eingang eines Tachographen (20) verbunden. Dem Tachographen wird über die Leitung (19) das Signal des Drehzahlsensors (18) zugeführt. Der Tachograph bestimmt aus dem Signal des Drehzahlsensors (18) die Ist-Geschwindigkeit des Fahr zeugs und gibt sie an einem Ausgang (21) als normiertes elektrisches Signal ist V_ist aus, das üblicherweise auch als C3-Signal bezeichnet wird.

Die in den bisherigen Ausführungen beschriebenen Kompo nenten stellen solche Komponenten dar, die zur Aus rüstung des Fahrzeugs gehören; für die eigentliche Grenzgeschwindigkeitsregelung sind als zusätzliche Komponenten eine Regelelektronik (22), ein Stellventil (23) und ein Stellzylinder (24) vorgesehen.

Die Regelelektronik (22) besteht aus mehreren elektro nischen Komponenten, nämlich aus einem Vergleichsglied (25), aus einem Grenzgeschwindigkeitsspeicher (26), aus einem Regelglied (27) und aus einem Stelltreiber (28) Das am Ausgang (21) des Tachographen (20) anliegende Signal V_ist der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit wird einem positiven (nicht invertierenden) Eingang des Ver gleichsgliedes (25) zugeführt; einem negativen (inver tierenden) Eingang des Vergleichsgliedes wird eine in dem Grenzgeschwindigkeitsspeicher (26) gespeicherte Grenzgeschwindigkeit V_max, die die für ein Fahrzeug eingestellte maximale Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt (sehr oft ist dies die gesetzlich zugelassene Geschwin digkeit), zugeführt. Das Vergleichsglied (25) bildet die Differenz aus der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit V_ist und der Grenzgeschwindigkeit V_max zu einer Regeldiffe renz von ΔV = V_ist-V_max und gibt diese Regeldifferenz an das Regelglied (27) weiter. Das Regelglied verarbeitet die Regeldifferenz ΔV und gibt an seinem Ausgang eine Regler-Ausgangsgröße u an den Stelltreiber (28) ab. Der Stelltreiber (28) wandelt die Regler-Ausgangsgröße u in ein zur Ansteuerung des Stellventils (23) geeignetes Signal um.

Die Regelelektronik (22) mit den Komponenten (25), (26), (27) und (28) ist dabei als Elektronik eines digitalen Abtast-Reglers mit fester Abtastzeit aufge baut. Zu den durch die Abtastzeit festgelegten Zeit punkten wird die eingangsseitig anliegende Fahrzeug- Ist-Geschwindigkeit V_ist ist abgetastet, d. h. erfaßt, es wird wie erläutert die Regeldifferenz ΔV gebildet, die Regler-Ausgangsgröße u bestimmt und die Stelltreiber- Wandlung vorgenommen. Die Ausführung als Abtast-Regler gewährleistet eine Synchronität der Abläufe und eignet sich besonders für Elektroniken in Fahrzeugen.

Das Stellventil (23) ist in Form eines pneumatischen Proportionalventils ausgeführt, zu dessen Ansteuerung ein Strom I_F verwendet wird. Das Stellventil (23) er zeugt aus dem eingangsseitig anliegenden Strom I_F durch Betätigung eines nicht näher erläuterten Proportional magneten unter Zuhilfenahme eines nicht näher erläuter ten Druckmittelvorrats ausgangsseitig einen ausgesteu erten Druck p_z.

Die Umwandlung der Regler-Ausgangsgröße u in einen Strom I_F durch den Stelltreiber (28) erfolgt derart, daß das Strom-Signal I_F in Form eines Puls-/Pausen-modu lierten Signales vorliegt, dessen arithmetischer Mit telwert proportional zum Signal u ist. Da bei Propor tionalventilen der hier verwendeten Bauart der ausge steuerte Druck im wesentlichen proportional zum arith metischen Mittel des Eingangsstromes ist, besteht eben falls eine Proportionalität zwischen dem ausgangsseiti gen Druck p_z des als Proportionalventil ausgebildeten Stellventils (23) und der Regler-Ausgangsgröße u.

Der ausgangsseitige Druck des Stellventils (23) wird einer Druckkammer des Stellzylinders (24) zugeführt. Der Stellzylinder (24) ist als einfachwirkender pneuma tischer Zylinder aufgebaut und ist in das Betätigungs gestänge (16) integriert. Bei einer Druckbeaufschlagung verschiebt sich eine Kolbenstange (29), ausgehend von ihrer Nullposition, die durch eine im einfachwirkenden Zylinder integrierte Rückstellfeder (30) bestimmt ist, um einen Betätigungsweg s_V in eine Richtung, die entge gen derjenigen Wirkrichtung ist, wie sie die Rückstell feder (30) entfaltet.

Der Betätigungsweg s_V bildet das Stellsignal des Grenz geschwindigkeitsreglers. Durch die Proportionalität der Regler-Ausgangsgröße u zu dem Strom I_F und damit auch zum ausgesteuerten Druck p₂ und wegen der linearen Druck-/Weg-Kennlinie des Stellzylinders (24) ist auch die Regler-Ausgangsgröße proportional zum Stellsignal, nämlich zum Betätigungsweg s_V.

Der Einbau des Stellzylinders (24) in das Betätigungs gestänge (16) ist derart vorgenommen, daß der durch die Stellzylinder-Druckbeaufschlagung entstehende Betäti gungsweg s_V die Länge des Betätigungsgestänges (16) verkürzt: Der für die Auslenkung des Verstellhebels (12) maßgebende Auslenk-Weg besteht daher aus dem Dif ferenz-Weg s_F-s_V.

Fig. 2 zeigt das regelungstechnische Ersatzschaltbild mit den Komponenten nach Fig. 1; gleichartige Komponen ten in Fig. 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen aus Fig. 1 versehen. Einem Stellsignal-Vergleicher (40) wird an einem positiven Eingang der Weg s_F zugeführt, der der Fahrer-Anforderung, nämlich der von seiner Nullstellung (17) ausgehenden Auslenkung des Fahrpedals (15) entspricht. Einem negativen Eingang des Stellsi gnal-Vergleichers (40) wird der Betätigungsweg s_V des Stellzylinders (24) zugeführt. Der Stellsignal-Verglei cher bildet die Differenz des an dem positiven Eingang anliegenden Weges s_F und des an dem negativen Eingang anliegenden Betätigungsweges s_V zu der Größe s_F-s_V und prägt diese Größe einem Eingang einer Regelstrecke (41) ein. Der Stellsignal-Vergleicher (40) nach Fig. 2 be steht aus dem Betätigungsgestänge (16) mit dem inte grierten Stellzylinder (24) nach Fig. 1. Die Differenz bildung des Stellsignal-Vergleichers (40) nach Fig. 2 erfolgt nach dem zu Fig. 1 erläuterten Prinzip der Ver kürzung des Betätigungsgestänges (16) durch den Betäti gungsweg s_v des Stellzylinders (24).

Die Regelstrecke (41) nach Fig. 2 stellt das gesamte Fahrzeug mit seinen Eigenschaften dar. Hierzu sind die Einspritzpumpe (11) mit den erläuterten Komponenten des Antriebsstranges und sämtlichen Massenträgheiten des Fahrzeuges zu rechnen. Veränderungen am Fahrzeug, wie z. B. eine veränderte Beladung oder veränderte Reifen größen, verändern die Eigenschaften der Regelstrecke (41).

Die Eingangsgröße der Regelstrecke (41) besteht, wie erläutert, aus dem Differenz-Weg s_F-s_V, eine Ausgangs größe der Regelstrecke (41) stellt die Fahrzeug-Ist-Ge schwindigkeit V_ist dar, die, wie unter Fig. 1 erläutert, dem positiven Eingang des Vergleichsgliedes (25) zuge führt wird. Wie ebenfalls erläutert, wird dem negativen Eingang des Vergleichsgliedes die maximale Grenzge schwindigkeit V_max zugeführt, und das Vergleichsglied gibt dem Regelglied (27) die Regeldifferenz ΔV vor. Wie außerdem erläutert, wird in Fig. 2 die Regler-Aus gangsgröße u dem Eingang des Stelltreibers (28) vorge geben, und es stellen der Ausgang des Stelltreibers (28) das Strom-Signal I_F zum Stellventil (23) und der Ausgangsdruck p_z des Stellventils den Druck am Eingang des Stellzylinders (24) dar.

Im Zusammenwirken der regelungstechnischen Komponenten nach Fig. 2 wird als Folge einer Überschreitung der Grenzgeschwindigkeit am Stellzylinder (24) ein Betäti gungsweg s_V erzeugt. Durch den Stellsignal-Vergleicher (40) wirkt nicht mehr allein der Weg der Fahrpedal-Aus lenkung s_F, sondern der Differenz-Weg s_F-s_V auf die Re gelstrecke (41), d. h. auf den Verstellhebel (12) der Einspritzpumpe (11) als erstem Glied der Regelstrecke (41) ein. Entsprechend Fig. 1 wird der Verstellhebel (12) von dem Differenz-Weg s_F-s_V ausgelenkt, wodurch ein geringeres Motormoment angefordert wird. Mit der Verringerung des Motormomentes wird die Fahrzeug-Ist- Geschwindigkeit reduziert.

Im geschlossenen Regelkreis nach Fig. 2 wird bei Über schreitung der Grenzgeschwindigkeit durch das Zusammen wirken von der Regelelektronik (22) mit dem Stellventil (23) und dem Stellzylinder (24) ein Betätigungsweg s_V von einer solchen Größe erzeugt, aufgrund derer die Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit die Grenzgeschwindigkeit gerade nicht mehr übersteigt; dadurch wird die Grenzge schwindigkeit V_max selbst eingenommen.

Im Gegensatz zu dem erläuterten Stell-Eingriff bei Überschreitung der Grenzgeschwindigkeit werden bei Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeiten, die kleiner als die Grenzgeschwindigkeit sind, keine Stell-Eingriffe vorge nommen; die Regeleinrichtung beeinflußt nicht diese Ge schwindigkeiten.

Das Regelglied (27) nach Fig. 2 besteht aus einer Mehr zahl von einzelnen regelungstechnischen Gliedern, die zur Realisierung der Funktion des Grenzgeschwindig keitsreglers in bestimmter Weise miteinander verschal tet sind. Das Blockschaltbild nach Fig. 3 zeigt diese regelungstechnischen Glieder mit ihrer Verschaltung.

Einem Eingang (50) des Regelgliedes (27) ist die Regel differenz ΔV vorgegeben, an einem Ausgang (51) des Re gelgliedes (27) wird die Regler-Ausgangsgröße u, die durch das Zusammenwirken der unten erläuterten rege lungstechnischen Übertragungsglieder nach Fig. 3 ermit telt wird, ausgegeben. Neben diesen Übertragungsglie dern sind nach Fig. 3 auch andere Verarbeitungseinhei ten vorgesehen.

Entsprechend Fig. 3 sind folgende Übertragungsglieder und Verarbeitungseinheiten vorgesehen:
ein Differenzierglied (52) mit einem Eingang (53), einem Ausgang (54) und einem Vorgabe-Ein gang (55);
ein Proportionalglied (56) mit einem Eingang (57), einem Ausgang (58) und einem Vorgabe-Ein gang (59);
ein Summierglied (60) mit einem ersten positiv wirkenden Eingang (61), einem zweiten positiv wirkenden Eingang (62) und einem Ausgang (63);
ein Integrierglied (64) mit einem Eingang (65) und einem Ausgang (66);
eine Parameter-Vorgabeeinheit (67) mit einem Steuereingang (68), einem Ausgang für einen Pro portionalfaktor (69) und einem Ausgang für eine Zeitkonstante (70);
ein Diskriminator (71) mit einem positiv wirken den Eingang (72), einem negativ wirkenden Eingang (73) und einem binären Ausgang (74);
ein Diskriminator (75) mit einem positiv wirken den Eingang (76), einem negativ wirkenden Eingang (77) und einem binären Ausgang (78);
ein UND-Gatter (79) mit einem ersten Eingang (80), einem zweiten Eingang (81) und einem Aus gang (82);
ein Diskriminator (83) mit einem positiv wirken den Eingang (84), einem negativ wirkenden Eingang (85) und einem binären Ausgang (86);
ein digitaler Zähler (87) mit einem Vorsetz-Ein gang (88), einem Zähleingang (89), einem Rich tungs-Eingang (90) und einem Ausgang (91);
eine Vergleichseinheit (92) mit einem Ausgang (93);
ein steuerbarer Schalter (94) mit einem Steuer eingang (95), einem ersten Eingang (96), einem zweiten Eingang (97) und einem Ausgang (98);
ein Pulsgenerator (99) mit einem Ausgang (100);
ein Pulsgenerator (101) mit einem Ausgang (102);
ein Differenzierglied (103) mit einem Eingang (104) und einem Ausgang (105);
ein Diskriminator (106) mit einem positiv wirken den Eingang (107), einem negativ wirkenden Ein gang (108) und einem binären Ausgang (109);
ein Diskriminator (110) mit einem positiv wirken den Eingang (111), einem negativ wirkenden Ein gang (112) und einem binären Ausgang (113);
ein UND-Gatter (114) mit einem ersten Eingang (115), einem zweiten Eingang (116) und einem Aus gang (117).

Die Verschaltung dieser regelungstechnischen Einheiten ist folgendermaßen vorgenommen:
der Eingang des Regelgliedes (50) ist mit dem Eingang (53) des Differenziergliedes und dem Ein gang (57) des Proportionalgliedes (56) verbunden;
der Ausgang (54) des Differenziergliedes (52) ist mit dem ersten positiv wirkenden Eingang (61) des Summiergliedes (60) verbunden; der Ausgang (58) des Proportionalgliedes (56) ist mit dem zweiten positiv wirkenden Eingang (62) des Summiergliedes (60) verbunden;
der Ausgang (63) des Summiergliedes (60) ist mit dem Eingang (65) des Integriergliedes (64) und dem negativ wirkenden Eingang (73) des Diskrimi nators (71) verbunden; der positiv wirkende Ein gang (72) ist mit einem Wert beaufschlagt, der einer Geschwindigkeit von 0 m/s entspricht;
der Ausgang (66) des Integriergliedes (64) ist mit dem Ausgang (51) [Regler-Ausgangsgröße u] des Regelgliedes (27) und dem positiv wirkenden Ein gang (84) des Diskriminators (83) verbunden; der negativ wirkende Eingang (85) des Diskriminators (83) ist mit einem Wert eines Parameters u_max be aufschlagt;
der Ausgang (86) des Diskriminators (83) ist mit dem Vorsetz-Eingang (88) des Zählers (87) verbun den;
neben den oben erwähnten Verbindungen des Ein gangs (50) des Regelgliedes (27) ist dieser Ein gang weiter mit dem positiv wirkenden Eingang (107) des Diskriminators (106) und dem Eingang (104) des Differenziergliedes (103) verbunden;
der negativ wirkende Eingang (108) des Diskrimi nators (106) ist mit einem Wert beaufschlagt, der einer Geschwindigkeit von 1 km/h entspricht;
der Ausgang (105) des Differenziergliedes (103) ist mit dem positiv wirkenden Eingang (111) des Diskriminators (110) verbunden; der negativ wir kende Eingang (112) des Diskriminators (110) ist mit einem Wert beaufschlagt, der einer Beschleu nigung von 0 m/s² entspricht;
der Ausgang (113) des Diskriminators (110) ist mit dem zweiten Eingang (116) des UND-Gatters (114) verbunden; der Ausgang (109) des Diskrimi nators (106) ist mit dem ersten Eingang (115) des UND-Gatters (114) verbunden;
der Ausgang (117) des UND-Gatters (114) ist mit dem Richtungs-Eingang (90) des Zählers (87) und mit dem Steuereingang (95) des steuerbaren Schal ters (94) verbunden;
der Ausgang (100) des Pulsgenerators (99) ist mit dem ersten Eingang (96) des steuerbaren Schalters (94) verbunden; der Ausgang (102) des Pulsgenera tors (101) ist mit dem zweiten Eingang (97) des steuerbaren Schalters (94) verbunden;
der Ausgang (98) des steuerbaren Schalters (94) ist mit dem Zähleingang (89) des Zählers (87) verbunden;
der einem Zählwert Z entsprechende Ausgang (91) des Zählers (87) ist mit dem positiv wirkenden Eingang (76) des Diskriminators (75) verbunden;
der einem Vergleichswert A entsprechende Ausgang (93) der Vergleichseinheit (92) ist mit dem nega tiv wirkenden Eingang (77) des Diskriminators (75) verbunden;
der Ausgang (78) ist mit dem zweiten Eingang (81) des UND-Gatters (79) verbunden; der Ausgang (74) des Diskriminators (71) ist mit dem ersten Ein gang (80) des UND-Gatters (79) verbunden;
der Ausgang (82) des UND-Gatters (79) ist mit dem Steuereingang (68) der Parameter-Vorgabeeinheit (67) verbunden;
der Proportionalfaktor-Ausgang (69) der Parame ter-Vorgabeeinheit (67) ist mit dem Vorgabe-Ein gang (59) des Proportionalgliedes (56) verbunden;
der Zeitkonstanten-Ausgang (70) der Parameter- Vorgabeeinheit (67) ist mit dem Vorgabe-Eingang (55) des Differenziergliedes (52) verbunden.

Das Differenzierglied (52) ist mit einer Zeitkonstante T versehen; durch die Differenzierung des am Eingang (43) anliegenden Geschwindigkeitssignals [die als Re geldifferenz wirkende Differenzgeschwindigkeit ΔV] ist das Signal am Ausgang (54) proportional zur Momentan- Beschleunigung des Fahrzeugs; befindet sich das Fahr zeug bei gleichbleibender Stellung des Verstellhebels (12) nach Fig. 1 im Gefälle, so ist die Beschleunigung positiv, während sie im Falle einer positiven Steigung negativ ist.

Der Proportionalfaktor des Proportionalgliedes (56) nach Fig. 3 beträgt K, so daß am Ausgang (58) des Pro portionalgliedes die mit K multiplizierte Regelabwei chung ausgegeben wird. Mit der Summierung der Ausgangs werte des Differenziergliedes (52) und des Proportio nalgliedes (56) im Summierglied (60) ergibt sich am Ausgang (63) ein Wert g, der der Summe des Differen zier- und des Proportionalgliedes entspricht:

Das Integrierglied (64) bildet aus dem Signal g am Ausgang (63) des Summiergliedes durch Integration mit einer Zeitkonstanten T₃ die Regler-Ausgangsgröße u; die Integration der einzelnen Terme des Signals g nach Formel [1] ergibt für die Regler-Ausgangsgröße u einen Proportional- und einen Integralanteil:

Aufgrund der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuter ten Proportionalität zwischen der Druckregler-Ausgangs größe u und dem Stellsignal s_V stellt die Größe g nach Formel [1] die Regeltendenz, nämlich ein Maß für den momentanen Stellsignal-Gradienten für die Verstell- Einrichtung des Motormomentes dar.

Der in der Regler-Ausgangsgröße u nach Formel [2] ent haltene Integralanteil ist proportional zum Proportio nalfaktor K des Proportionalgliedes (56). Dieser das Zeitverhalten des Integriergliedes (64) bestimmende Proportionalfaktor K ist dabei keine einmal festge legte Größe, er ist statt dessen gleich demjenigen Pro portionalfaktor, der an seinem Vorgabe-Eingang (59) als Parameter-Signal angelegt ist. Entsprechend dem jewei ligen Fahrzustand wird vom Proportionalfaktor-Ausgang (69) der Parameter-Vorgabeeinheit (67) dem Vorgabe-Ein gang (59) das Parameter-Signal des für diesen Fahrzu stand vorgesehenen Proportionalfaktors vorgegeben. Da bei ist, wie oben erläutert, ein Fahrzustand im Verlauf der Fahrbahn begründet.

In gleicher Weise wie dem Proportionalglied (56) ent sprechend dem Fahrzustand unterschiedliche Proportio nalfaktoren vorgegeben sind, werden auch dem Differen zierglied (52) Fahrzustands-abhängig unterschiedliche Zeitkonstanten vorgegeben; dies erfolgt durch Anlegen des Parameter-Signals von dem Zeitkonstanten-Ausgang (70) der Parameter-Vorgabe-Einheit (67) an den Vorgabe- Eingang (55) des Differenziergliedes (52).

Im Blockschaltbild nach Fig. 3 gibt es Verbindungen zur Übertragung von Signalen mit hohem Informationsgehalt, z. B. Verbindungen zur Übertragung der Regeldifferenz ΔV, die als durchgezogene oder gestrichelte [(70) nach (55), (69) nach (59)] Linie ohne nähere Bezeichnung ausgeführt sind und Verbindungen zur Übertragung von Signalen mit geringem Informationsgehalt, nämlich Ver bindungen zur Übertragung von binären Signalen, die als durchgezogene Linie gezeichnet und mit der Bezeichnung 0/1 versehen sind. Binäre Signale weisen zwei Zustände, einen logischen 0-Zustand (log.0-Signal) und einen logischen 1-Zustand (log.1-Signal) auf. Die nicht ge strichelten Linien, die zu den Diskriminatoren führen, sind auch Verbindungen mit hohem Informationsgehalt.

Zur Umwandlung von Signalen mit hohem Informationsge halt in binäre Signale sind Diskriminatoren vorgesehen, die über zwei Eingänge, einen positiv wirkenden und ei nen negativ wirkenden Eingang mit hohem Informationsge halt und über einen binären Ausgang verfügen. Am binä ren Ausgang wird ein log.1-Signal ausgegeben, wenn der Wert des am positiv wirkenden Eingang anliegenden Si gnals größer ist als der Wert des am negativ wirkenden Eingang anliegenden Signals; ist der Wert am negativ wirkenden Eingang größer oder gleich dem Wert am posi tiv wirkenden Eingang, so wird ein log.0-Signal ausge geben.

Aufgrund des Verlaufes der Fahrbahn ergeben sich unter schiedliche Fahrzustände, die auf der Basis des zeitli chen Verlaufes der Regeldifferenz ΔV ermittelt werden.

Unter diesen Fahrzuständen gibt es einen einfachen Zu stand "ebene Fahrt", wenn sich das Fahrzeug auf ebener Fahrbahn befindet, einen einfachen Zustand "Berganfahrt", wenn sich das Fahrzeug auf einer Fahr bahn mit positiver Steigung befindet, und einen einfa chen Zustand "Gefällefahrt", wenn sich das Fahrzeug in einem Gefälle (Fahrbahn mit negativer Steigung) befin det.

Von diesen einfachen Zuständen soll der Zustand der Ge fällefahrt bestimmt werden. Hierzu wird am Diskrimina tor (106) die Regeldifferenz ΔV mit einem Schwellwert von 1 km/h verglichen.

Der Schwellwert 1 km/h stellt hier die Größe einer Re geldifferenz dar, die bei normaler Fahrt, z. B. auf ebener Straße, nicht auftritt, da sie ausgeregelt wird. Statt des Wertes von 1 km/h kann auch ein anderer Wert als Schwellwert herangezogen werden; der Schwellwert ist so dimensioniert, daß seine Überschreitung anzeigt, wenn eine Regeldifferenz im üblichen Rahmen überschrit ten wird.

Am Ausgang (109) des Diskriminators (106) wird ein bi näres log.1-Signal ausgegeben, dessen Länge eine Zeit periode bestimmt, während der der vorgegebenen Schwell wert von der Regeldifferenz ΔV überschritten ist; der Diskriminator (106) bestimmt diese Zeitperiode, indem der zeitliche Verlauf der Regeldifferenz ΔV, die an seinem positiv wirkenden Eingang (107) anliegt, mit dem Schwellwert am negativ wirkenden Eingang (108) vergli chen und damit in seiner Größe bewertet wird.

Die Regeldifferenz ΔV wird weiter durch Differentia tion im Differenzierglied (103) in eine Beschleunigung umgewandelt, die dem Wert der Momentan-Beschleunigung des Fahrzeugs entspricht. Im Diskriminator (110) wird durch Vergleich mit dem Beschleunigungs-Wert von 0 m/s² das Vorzeichen der Momentan-Beschleunigung ermittelt; ein log.0-Signal am Ausgang (113) zeigt eine negative Momentan-Beschleunigung, wogegen bei positiver Momen tan-Beschleunigung ein log.1-Signal an diesem Ausgang erscheint.

Das UND-Gatter (114) verknüpft das Zeitperioden-Signal mit dem Vorzeichen der Momentan-Beschleunigung und er zeugt am Ausgang ein log.1-Signal, wenn sowohl die Re geldifferenz den Schwellwert (1 km/h) überschreitet, als auch die Momentan-Beschleunigung positiv ist.

Ein log.1-Signal am Ausgang (117) des UND-Gatters (114) bedeutet, daß sowohl der Regeldifferenz-Schwellwert überschritten als auch die Fahrzeug-Beschleunigung positiv ist. Die Schwellwert-Überschreitung zeigt eine über das normale Maß hinausgehende Regeldifferenz an, und dabei ist die Momentan-Beschleunigung positiv, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zunimmt. Ein solcher Zustand deutet darauf hin, daß sich das Fahr zeug in einem Gefälle befinden könnte: Die auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebs-Kraft beschleunigt ein Fahrzeug, das sogar schon schneller als die Grenz geschwindigkeit fährt.

Allerdings wird auf dieses erste Anzeichen noch nicht auf eine Gefällestrecke geschlossen, da nur ausgeprägte Gefällestrecken als solche erkannt werden sollen, und ein leichtes Auf und Ab einer sonst ebenen Fahrbahn nicht als Gefälle interpretiert werden soll.

Zur Erläuterung der weiteren Maßnahmen für die Auswer tung des Signals am Ausgang (117) wird zunächst das Verhalten des Integriergliedes (64) in einer Gefälle fahrt und beim Übergang aus diesem Zustand in eine Berganfahrt genauer beschrieben.

Befindet sich das Fahrzeug in einer ausgeprägten Gefäl lestrecke, so wirkt, wie bereits erwähnt, die Hangab triebs-Kraft beschleunigend auf das Fahrzeug ein, die Grenzgeschwindigkeit wird überschritten, und die Regler-Ausgangsgröße u (51) nimmt zu, wodurch das Motormoment reduziert wird. Wenn, wie hier angenommen, die Gefällestrecke von ausgeprägter Art ist, wird auch im Falle, daß durch die Reduzierung des Motormoments nun der Motor bremsend wirkt, die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebs-Kraft die über den Motor auf das Fahrzeug einwirkende Motorbrems-Kraft übersteigen: Das Fahrzeug nimmt ständig an Geschwindigkeit zu.

Durch die Wirkung des Integriergliedes (64) nimmt die Regler-Ausgangsgröße u (51) ebenfalls weiter zu (vergl. Formel [2]) und erreicht im Verlauf dieser Zu nahme auch einen Wert u_max. Eine Regler-Ausgangsgröße von u_max bedeutet, daß ein maximaler Betätigungsweg s_Vmax erreicht ist; eine über den Wert u_max hinausgehende Ver größerung der Regler-Ausgangsgröße führt zu keiner wei teren Erhöhung des Motor-Bremsmomentes, wogegen eine derart große, durch Integration entstandene Regler-Aus gangsgröße u eine Trägheit bedeutet, wenn von der Ge fällefahrt in eine Berganfahrt übergegangen wird. Unter Verwendung der Regelparameter, die für den normalen Fahrbetrieb bei z. B. ebener Fahrbahn gelten, dauert es aufgrund der integrierenden Wirkung des Integrierglie des (64) unter Umständen sehr lange, bis eine Regler- Ausgangsgröße u eingestellt ist, die das Motormoment derart erhöht, wie es für die Berganfahrt erforderlich ist. Die beim Wechsel von der Gefällefahrt zur Bergan fahrt auftretende Verzögerung in der Bereitstellung des Motormomentes, wie es für die Berganfahrt erforderlich ist, begründet sich im Integrationsverhalten des Inte griergliedes (64). Aus der Analyse dieses Integrations verhaltens werden die erfindungsgemäßen Steuerungsmaß nahmen abgeleitet, die zur Verbesserung des Grenzge schwindigkeitsreglers führen.

Da sich die Wirkung des Integriergliedes (64) als ein zelner regelungstechnischer Komponente nicht gut inner halb seiner Funktion im geschlossenen Regelkreis beur teilen läßt, ist für dieses Integrierglied eine Nach bildung in Form eines ausgangsseitig offenen (d. h. nicht im geschlossenen Regelkreis eingebundene) Nach bildungs-Integrators vorgesehen. Dieser Nachbildungs- Integrator besteht aus dem digitalen Zähler (87). Der Zählerinhalt soll dabei die Wirkung des Integralanteils der Regler-Ausgangsgröße u nach Formel [2] im ge schlossenen Regelkreis wenigstens zeitweise nachbilden.

Der Ausgang (117) des UND-Gatters (114) steuert sowohl die Zählrichtung als auch die Zählfrequenz des digita len Zählers (87). Liegt am Ausgang (117) ein log.0-Si gnal an, so ist der Richtungs-Eingang (90) des Zählers (87) auf Abwärtszählen geschaltet, und über den Steuer eingang (95) des steuerbaren Schalters (94) wird der Ausgang (100) des Pulsgenerators (99) an den Zählein gang (89) des Zählers (87) angelegt. Am Ausgang (100) werden binäre Zählpulse mit einer Frequenz von 8 Hz ausgegeben. Wenn also am Ausgang (117) ein log.0-Signal anliegt, so erfolgt, ausgehend von seinem augenblickli chen Zählwert, im Zähler (87) eine Abwärtszählung mit einer Zählfrequenz von 8 Hz.

Liegt dagegen am Ausgang (117) ein log.1-Signal an, so ist der Richtungs-Eingang (90) auf Aufwärtszählung ge schaltet, und der steuerbare Schalter (94) legt den Ausgang (102) des Pulsgenerators (101) an den Zähleingang (89) des Zählers (87) an. Die Frequenz des Pulsgenerators (101) beträgt 4 Hz. Im Falle eines log.1-Signals am Ausgang (117) findet im Zähler (87), ausgehend von dem augenblicklichen Zählwert, durch die dem Zähler zugeführten äquidistanten Zeit-Zählimpulse eine Aufwärtszählung mit einer Frequenz von 4 Hz statt.

Die Abwärtszählung mit ihrer Frequenz von 2f = 8 Hz findet also mit doppelt so hoher Geschwindigkeit statt wie die Aufwärtszählung mit ihrer Frequenz von f = 4 Hz.

Der Zähler (87) ist auf einen maximalen Zählwert von 60 begrenzt. Bei Erreichen eines Wertes von 60 erhöhen weitere positiv wirkende Zählimpulse den Zählinhalt nicht mehr. Die Abwärtszählung ist auf den Zähler-In halt von 0 begrenzt. Wird dieser Wert im Rahmen der Ab wärtszählung erreicht, so bleibt er erhalten. Über ein log.1-Signal am Vorsetz-Eingang (88) erfolgt eine Vor setzung des Zähler-Inhaltes auf seinen Maximalwert von 60.

Wie oben erläutert, wird der Vorsetz-Eingang (88) über den binären Ausgang (86) des Diskriminators (83) ange steuert. Der Diskriminator (83) vergleicht die an sei nem positiv wirkenden Eingang (84) anliegende Regler- Ausgangsgröße u mit der am negativ wirkenden Eingang (85) anliegenden Größe u_max, die dem maximalen Betäti gungsweg s_Vmax entspricht. Der Zähler (87) wird daher immer auf seinen Maximalwert gesetzt, wenn die Regler- Ausgangsgröße die dem maximalen Betätigungsweg entspre chende Größe erreicht hat. Das Integrierglied (64) ent faltet in diesem Zustand seine größtmögliche Wirkung, so daß der als Nachbildung wirkende Zähler (87) auf seinen Maximalwert gesetzt ist.

Die Erzeugung des Signals am Ausgang (117) des UND-Gat ters (114) wurde vorstehend erläutert. Zu einem Zeit punkt t₀, bei dem die dort erläuterten Gegebenheiten vorliegen, geht der Ausgang (117) von dem log.0-Zustand in den log.1-Zustand über. Es sei angenommen, daß vor diesem Zeitpunkt t₀ für längere Zeit keine Bedingungen für ein Gefälle vorgelegen haben. Zu diesen Zeiten hat am Ausgang ein log.0-Signal vorgelegen, der Zähler (87) war auf Abwärtszählung geschaltet, und ein von 0 ver schiedener Zählwert ist bereits zum Zählerstand 0 her abgezählt worden. Beim log.0-/log.1-Übergang des Aus gangs (117) zu dem genannten Zeitpunkt t₀ beträgt der Zählwert des Zählers (87) 0.

In Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf der Regeldifferenz ΔV (130), des Zählwertes Z (131) und der Regler-Aus gangsgröße u (132) dargestellt.

Zu dem Zeitpunkt t₀ (133) überschreitet die Regeldiffe renz ΔV (130) den Schwellwert von 1 km/h. Zu diesem Zeitpunkt findet der log.0-/log.1-Übergang des Ausgangs (117) nach Fig. 3 statt, und nach Fig. 4 beginnt ab t = t₀ sich der Zählwert Z (131) mit der Zählfrequenz von 4 Hz zu erhöhen.

Im Diskriminator (75) nach Fig. 3 wird der Zählwert Z (91) mit dem Vergleichswert A verglichen. Der Ausgang (78) des Diskriminators (75) geht vom log.0- in den log.1-Zustand über, wenn der Zählwert Z den Ver gleichswert A überschreitet; ein log.1-Signal an die sem Ausgang stellt, solange sich, wie unten erläutert, der Ausgang (74) des Diskriminators (71) im log.0-Zustand befindet, als Fahrzustand den einfachen Zustand "Gefällefahrt" dar.

Im Ausführungsbeispiel sei ein Vergleichswert von A = 20 vorgesehen. Nach Fig. 4 überschreitet der Zählwert Z (131) den Vergleichswert A = 20 zum Zeitpunkt t₁ (134), wobei die Zeitdifferenz t₁-t₀ 5 s beträgt (20/4 Hz = 5 s); diese Zeit stellt in der Zeitperiode der Schwellwert- Überschreitung die Ansprechzeit für die Erkennung des einfachen Zustandes "Gefällefahrt" dar.

Zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ ist durch die Wirkung der Hangabtriebs-Kraft die Regeldifferenz ΔV (130) größer geworden. Diese Tendenz setzt sich auch für grö ßere Zeiten als t₁ während des einfachen Zustandes "Ge fällefahrt" fort.

Wenn sich an die Gefällefahrt eine Berganfahrt an schließt, so ändert sich entsprechend Fig. 3 die Regel tendenz g am Ausgang (63) des Summiergliedes (60) Während der Gefällefahrt war entsprechend Formel [1] die Regeltendenz stets positiv, da zumindest der zweite Term K.ΔV positiv war, und der erste Term

bestenfalls zu 0 geworden ist, wenn das Fahrzeug im Gefälle seine stationäre Geschwindigkeit erreicht hat.

Beim Übergang von einer Gefälle- zur Berganfahrt bleibt zwar der zweite Term K.ΔV weiterhin positiv, jedoch wird die Ist-Geschwindigkeit verlangsamt und der erste Term

wird negativ. Durch die Summierung des zweiten positiven mit dem ersten, nun stark negativen, Term ergibt sich für die Regeltendenz g ein negativer Wert. Das Vorzeichen der Regeltendenz g wird zur Be stimmung des Zeitpunktes einer sich unmittelbar an eine Gefällefahrt anschließenden Berganfahrt verwendet. Am Diskriminator (71) wird ein Vergleich der Regeltendenz g mit dem Wert von 0 m/s vorgenommen. Bei einem Über gang einer positiven Regeltendenz g (63) in einen ne gativen Wert geht der Ausgang (74) des Diskriminators (71) von dem log.0- in den log.1-Zustand über. Sowohl der zweite Eingang (81) (der Vergleichswert A bleibt überschritten) als auch der erste Eingang (80) des UND-Gatters (79) befinden sich im log.1-Zustand, worauf der Ausgang (82) des UND-Gatters (79) in den log.1-Zustand übergeht: Damit ist der kombinierte Zustand "Berganfahrt nach Gefällefahrt" eingenommen, und entsprechend Fig. 4 erfolgt dies zu einem Zeitpunkt t₂ (135).

Wie oben erläutert, werden in Abhängigkeit von dem Fahrzustand von der Parameter-Vorgabeeinheit (67) so wohl der Proportionalfaktor K für das Proportio nalglied (56) als auch die Zeitkonstante T für das Differenzierglied (52) vorgegeben. Es sind zwei Parame tersätze, bestehend aus je einem Proportionalfaktor und einer Zeitkonstanten, vorgesehen; die Auswahl eines Parametersatzes ist durch den logischen Zustand des Signals am Steuereingang (68) der Parameter-Vorgabeein heit (67) bestimmt. Ein erster Parametersatz gilt für den log.0-Zustand am Steuereingang (68)

T = T₁, K = K₁ [3],

wogegen bei einem log.1-Zustand des Steuereinganges (68) ein zweiter Parametersatz

T = T₂, K = K₂ [4]

gilt.

Typische Werte für die Parametersätze sind:
Erster Parametersatz: K₁ = 1 T₁ = 8 s
zweiter Parametersatz: K₂ =0 T₂ = 24 s.

Für alle Zustände außer dem kombinierten Zustand "Berg anfahrt nach Gefällefahrt" befindet sich der Steuerein gang (68) der Parameter-Vorgabeeinheit (67) im log.0-Zustand, so daß in all diesen Fällen der er ste Parametersatz vorgegeben ist; in Fig. 4 betrifft dies alle Zeiten t < t₂ und, wie unten erläutert, t < t₃.

Der erste Parametersatz ist für die normale Funktion des Grenzgeschwindigkeitsreglers vorgesehen und für diese optimiert. Entsprechend Formel [2] bestimmt sich die Proportionalverstärkung (erster Term der Formel [2]) aus dem Quotienten von der Zeitkonstante T₁ des ersten Parametersatzes zu der Zeitkonstante T₃ des In tegriergliedes (64) und die Integraiverstärkung (zweiter Term der Formel [2]) aus dem Quotienten des Proportio nalfaktors K₁ des ersten Parametersatzes zu der Zeit konstanten T₃. (Im Ausführungsbeispiel beträgt die Zeitkonstante T₃ 10 s). Die Größen T₁ und K₁ sind so gewählt, daß sowohl die Grenzgeschwindigkeit möglichst genau eingehalten wird, was einen vergleichsweise hohen Integralanteil zur Folge hat, als auch die regelungs technische Stabilität gewährleistet ist, was bedeutet, daß der Proportionalanteil hierbei nicht zu groß gewählt ist. Dieser Parametersatz ist für alle Fahrzu stände außer dem kombinierten Zustand "Berganfahrt nach Gefällefahrt" vorgesehen. Er gilt für die Normal-Funk tion des Grenzgeschwindigkeitsreglers.

Im Gegensatz hierzu ist der für den kombinierten Zu stand "Berganfahrt nach Gefällefahrt" vorgesehene zweite Parametersatz unter bewußter Nichtberücksichti gung von Genauigkeits- und Stabilitäts-Anforderungen hauptsächlich unter demjenigen Ziel optimiert, eine möglichst schnelle Reaktion der Regler-Ausgangsgröße u zu erhalten. Setzt man die Größen des zwei ten Parametersatzes in die Formel [2] für die Regler- Ausgangsgröße u ein, so ergibt sich mit dem Wert K₂ = 0 eine Integralverstärkung von 0 (zweiter Term der Formel [2]), während die Proportionalverstärkung unter Verwendung der Zeitkonstante T₂ um den Faktor 3 gegen über der Proportionalverstärkung (erster Term der For mel [2]) in der Normal-Funktion angehoben ist.

Bei der Verwendung des nach Fig. 4 für eine Zeit t < t₂ geltenden zweiten Parametersatzes erfolgt ein im Ver gleich zu den bisherigen durch die Integration beding ten langsamen Veränderungen der Regler-Ausgangsgröße u (132) ein vergleichsweise schneller Abfall (138). Im geschlossenen Regelkreis bewirkt diese Abnahme dann eine Verringerung der Regeldifferenz ΔV.

Mit Beginn des Abfalls (138) wird entsprechend Fig. 3 der Ausgang (105) des Differenziergliedes (103) nega tiv; aufgrund dieses Signalwechsels geht der binäre Ausgang (113) des Diskriminators (110) in den log.0-Zustand über, und der Ausgang (117) des UND-Gat ters (114) kehrt in den log.0-Zustand zurück. Damit wird der Zähler (87) auf Abwärtszählung mit der Fre quenz 2f = 8 Hz geschaltet. Entsprechend Fig. 4 nimmt der Zählwert Z (131) von seinem Wert zum Zeitpunkt t = t₂ ab und unterschreitet den Vergleichswert A zu einem Zeit punkt t₃ (136). Mit dieser Unterschreitung wird der kombinierte Zustand "Berganfahrt nach Gefällefahrt" abgeschlossen. Nach Fig. 3 kehrt der Ausgang (78) des Diskriminators (75) in seinen log.0-Zustand zurück, worauf der Ausgang (82) des UND-Gatters (79) und damit auch der Steuereingang (68) der Parameter-Vor gabeeinheit (67) den log.0-Zustand einnehmen. Mit diesem Übergang in den log.0-Zustand wird der erste Parametersatz wieder eingeschaltet.

Die Zeit während der der zweite Parametersatz wirkt, soll möglichst kurz gehalten werden, damit baldmög lichst die Normal-Funktion des Grenzgeschwindigkeits reglers unter Verwendung des ersten Parametersatzes wieder einsetzen kann. Am Abfall der Regler-Ausgangs größe u (138) nach Fig. 4 erkennt man einen durch die Verwendung des zweiten Parametersatzes bewirkten zügi gen Abbau der Regler-Ausgangsgröße u; aus diesem Grund kann für den Zähler (87) eine im Vergleich zur Auf wärtszählung doppelte Frequenz für die Abwärtszählung verwendet werden. So wird in einer sehr kurzen Zeit für die Regler-Ausgangsgröße u ein Wert eingestellt, der das erforderliche hohe Motormoment in der Berganfahrt zuläßt.

Nach Unterschreitung des Vergleichswertes A zum Zeitpunkt t₃ (136) nach Fig. 4 wird der Zählwert weiter mit der Frequenz 2f = 8 Hz abwärtsgezählt; der Zählwert erreicht seinen unteren Wert 0 zu einem Zeitpunkt t₄ (137), der sich 2.5 s nach dem Zeitpunkt t₃ befindet (20/8 Hz = 2.5 s). Damit ist der Ausgangszustand, wie er auch zu den Zeiten t < t₀ vorgelegen hat, wieder er reicht.

Die im Ausführungsbeispiel genannten Werte, insbeson dere die Werte des ersten und zweiten Parametersatzes, der gewählte Maximalwert des Zählers (87) [nach Fig. 3] von 60 nach Fig. 4 und die Wahl des Vergleichswertes A von 20 stellen Richtwerte für eine Realisierung der er findungsgemäßen Einrichtung dar, und sie sind entspre chend den jeweiligen Anforderungen für eine Realisie rung unter Hinzuziehung der erläuterten Gesichtspunkte zu wählen.

Um diese Möglichkeit einer freien Zuordnung zu wählen, ist es besonders vorteilhaft, die Komponenten der Re gelelektronik des Grenzgeschwindigkeitsreglers in Form eines Steuerprogramms zu realisieren. Parameter können auf diese Weise sehr einfach geändert werden, und die Realisierung des Zählers (87) mit seiner Begrenzung im Aufwärts zählen auf den Maximalwert und beim Abwärts zäh len auf den Wert 0 läßt sich in Form eines Software- Programmes besonders einfach verwirklichen. Eine alter native Ausführungsform unter Verwendung von Hardware- Zählern fester Wortlänge würde z. B. für die Begrenzung auf den Maximalwert die Verwendung von zusätzlichen elektronischen Logik-Elementen erforderlich machen, die bei einer Realisierung durch ein Programm nicht benö tigt werden. Eine Realisierung per Software kommt daher mit geringen Hardware-Kosten aus.

Claims

1. Geschwindigkeitsregler für ein Fahrzeug mit folgen den Merkmalen:

a) Es ist ein Antriebsmotor samt einer Einrichtung zur Verstellung des Motormomentes vorgesehen;
b) es ist ein Stellglied zur Veränderung der Ver stell-Einrichtung des Motormomentes vorgesehen;
c) es ist ein Sensor zur Ermittlung der Fahrzeug- Ist-Geschwindigkeit vorgesehen;
d) es ist eine Regeleinrichtung vorgesehen, der eine Grenzgeschwindigkeit vorgegeben ist und die durch eine Überschreitung der Grenzge schwindigkeit durch die Fahrzeug-Ist-Geschwin digkeit aktiviert ist;
e) bei aktivierter Regeleinrichtung ist die Stell glied-Einstellung durch die Regeldifferenz, nämlich die Differenz zwischen der Grenzge schwindigkeit und der Fahrzeug-Ist-Geschwindig keit, bestimmt;
f) die Regeleinrichtung enthält wenigstens ein die Regeldifferenz zeitlich integrierendes Inte grierglied;
g) die Regeldifferenz ist durch Veränderung der Verstell-Einrichtung des Motor-Drehmomentes mi nimiert;
gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
h) Das Zeitverhalten der Integration des Inte griergliedes ist bestimmt durch den im Fahr bahn-Verlauf begründeten Fahrzustand.

2. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Regeleinrichtung als elektro nischer Abtast-Regler mit fester Abtastzeit aufge baut ist.

3. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Fahrzustand neben anderen einfachen Zuständen ein einfacher Zustand der Gefällefahrt vorgesehen ist.

4. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß für den Fahrzustand neben den einfachen Zuständen ein kombinierter Zustand der Berganfahrt nach einer Gefällefahrt vorgesehen ist.

5. Geschwindigkeitsregler nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einfache Zustand der Gefällefahrt und der kombi nierte Zustand der Berganfahrt nach einer Gefälle fahrt durch den zeitlichen Verlauf der Regel differenz bestimmt sind.

6. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch S, dadurch ge kennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf durch die Zeitperiode bestimmt ist, während der der Betrag der Regeldifferenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

7. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß mit dem Ablauf einer Ansprechzeit innerhalb der Zeitperiode der einfache Zustand der Gefällefahrt erkannt ist.

8. Geschwindigkeitsregler nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kombinierte Zustand der Berganfahrt nach einer Ge fällefahrt durch den Zustand einer Berganfahrt in unmittelbarer zeitlicher folge auf den einfachen Zustand der Gefällefahrt bestimmt ist.

9. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die unmittelbare zeitliche Folge durch das Vorzeichen des die Regeltendenz beschrei benden momentanen Stellsignal-Gradienten für die Verstell-Einrichtung des Motormomentes bestimmt ist.

10. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Bestimmung der Ansprechzeit eine Zähleinrichtung vorgesehen ist, der bei Über schreitung des Schwellwertes äquidistante Zeit- Zählimpulse zugeführt sind.

11. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf der Ansprechzeit erkannt ist, wenn der Inhalt der Zähleinrichtung größer als ein vorgegebener Vergleichswert geworden ist.

12. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung in Form eines Software-Programmes ausgeführt ist.

13. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der momentane Stellsignal-Gra dient als Summe der Ausgangsgrößen von zwei Über tragungsgliedern gebildet ist, deren Eingangsgröße durch die Regeldifferenz gegeben ist, wobei das er ste Übertragungsglied als Differenzierglied und das zweite Übertragungsglied als Proportionalglied aus geführt sind.

14. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal für die Ver stell-Einrichtung des Motormomentes durch die Aus gangsgröße eines Integralgliedes gebildet ist, des sen Eingangsgröße der momentane Stellsignal-Gra dient darstellt.

15. Geschwindigkeitsregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Reg ler mindestens zwei, sowohl ein Proportional- als auch ein Integral-Verhalten beschreibende Parame tersätze vorgesehen sind.

16. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Parametersatz für den kombinierten Zustand der Berganfahrt nach einer Gefällefahrt und ein erster Parametersatz für alle anderen einfachen Zustände vorgesehen ist.

17. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Parametersatz durch die für den Zustand einer ebenen Fahrt geltenden Genauigkeits- und Stabilitäts-Anforderungen be stimmt ist.

18. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Parametersatz durch die Forderung nach schnellstmöglicher Veränderung der Verstell-Einrichtung des Motormomentes unter bewußter Nichtberücksichtigung von Genauigkeits- und Stabilitäts-Anforderungen bestimmt ist.

19. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalverstärkung des Reglers bei Verwendung des zweiten Parametersatzes gegenüber der Proportionalverstärkung bei Verwen dung des ersten Parametersatzes wesentlich erhöht ist.

20. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Integralverstärkung des Reglers bei Verwendung des zweiten Parameter satzes gegenüber der Integralverstärkung des ersten Parametersatzes wesentlich verringert ist.