DE19504435B4

DE19504435B4 - Verfahren zum Regeln eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19504435B4
Application number: DE19504435.5A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Adachi; Hideki Sudo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2015-02-11
Also published as: US5594307A; DE19504435A1

Abstract

Verfahren zum Regeln eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors (100), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Erfassen einer Drehwinkelposition (Θ) des Motors, b) Empfangen eines Befehlswertes (Θ*) für die Drehwinkelposition des Motors, c) Berechnen eines Kompensationsstroms (IR*) unter Verwendung der Drehwinkelposition (Θ), d) Berechnen eines Motordrehstellungsstroms (IM *) unter Verwendung des Befehlswertes (Θ*) für die Drehwinkelposition des Motors, e) Bestimmen eines Befehlswertes (I*) für den Motorstrom unter Verwendung des Kompensationsstroms (IR*) und des Motordrehstellungsstroms (IM*), f) Erfassen einer dem Motor zugeführten Speisespannung (VE), g) Abschätzen einer gegenelektromotorischen Kraft (VR), die im sich drehenden Motor erzeugt wird, unter Verwendung einer mittels einer linearisierten Übertragungsfunktion abgeschätzten Winkelgeschwindigkeit (dΘ#), h) Berechnen einer Grundeinschaltdauer (TD) für eine zur Steuerung des Motors vorgesehene Transistorschaltung (110) unter Verwendung von Spezifikationswerten des Motors, Impedanzwerten der Transistorschaltung (110), der Speisespannung (VE), und der geschätzten gegenelektromotorischen Kraft (VR) und i) Erzeugen eines Einschaltsignals (TON) für die Transistorschaltung (110) unter Verwendung des Befehlswertes (I*) für den Motorstrom (I) und der Grundeinschaltdauer (TD).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors, das z. B. für ein Vierradlenkungssystem (4WS) eines Fahrzeugs anwendbar ist.
Eine bekannte Regelvorrichtung bzw. ein Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat, der bei einem Vierradlenkungssystem eines Fahrzeugs anzuwenden ist, ist in 1 dargestellt und z. B. aus der japanischen Veröffentlichung „Sensor-Interfacing No. 2”, veröffentlicht 11. November 1983, Seite 194 bekannt.
1 zeigt eine Steuerung, die zur Durchführung einer Positionssteuerung für einen umkehrbaren Gleichstrommotor 1 benutzt wird.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Steuerung: einen Motorpositionssteuerungs-/-berechnungsschaltkreisblock 2, der einen Befehlswert I* für den Motorstrom entsprechend einem Befehlswert θ* für eine Drehwinkelposition des Motors und einer rückgemeldeten Drehwinkelposition θ berechnet; und einen Stromservoverstärkungs-/-steuerungsschaltkreisblock 3, der einen Motoreingabestrom in Übereinstimmung mit dem vom Motorpositionssteuerungs-/-berechnungsschaltkreisblock 2 abgeleiteten Befehlswert I* für den Motorstrom steuert. Der Stromservoverstärkungs-/-steuerungsschaltkreisblock 3 leitet den Motorstrom I, der mit dem Befehlswert I* übereinstimmt, ab durch Erkennen des aktuellen Motorstroms I durch seinen Stromerkennungsschaltkreisblock 5.
Da jedoch in der in 1 gezeigten Steuerung ein Dreieckwellenformgenerator, ein Schaltkreis für die Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn, und ein Schaltkreis für die Drehrichtung im Uhrzeigersinn im Motorstromrückwirkungsschaltkreisblock 5 benötigt wird, und der Stromerkennungsschaltkreisblock 4 zur Erkennung des aktuell fließenden Motorstroms I ebenfalls benötigt wird, werden die Herstellungskosten des früher vorgeschlagenen Ivlotorstromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats (der gesamten, in 1 gezeigten Steuerung) hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regeln eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors zu schaffen, das nur einen geringen Schaltungsaufwand erfordert, sowie eine Vorrichtung zur Verwendung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmale gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten Stromservoverstärkungs-/-steuerungsvorrichtung für einen umkehrbaren Gleichstrommotor, wie vorstehend bereits beschrieben;
2A und 2B zeigen zusammen ein Blockschaltbild für einen umkehrbaren Gleichstrommotor in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt ein internes Blockschaltbild eines Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblocks 130 aus 2A;
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Motorwinkelgeschwindigkeitabschätzers, der in einem in 2A gezeigten Schaltkreisblock 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft eines Motors gebildet ist;
5 zeigt ein Betriebsflussdiagramm, das von der in 2A und 2B gezeigten Regelvorrichtung ausgeführt wird;
6A und 6B und 7A und 7B sind Kennlinien der Motorwinkelgeschwindigkeit und der am Motor angelegten Spannung als Ergebnis von Simulationen unter Benutzung des in 2A und 2B gezeigten Apparats und unter Benutzung eines anderen, früher vorgeschlagenen Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats, in welchem keine Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des Motors ausgeführt wird.
8 ist ein charakteristisches Diagramm der am Motor angelegten Spannung als Ergebnis einer Simulation unter Benutzung des in 2A und 2B gezeigten Apparats in einem Fall, in dem eine Bedingung für eine Eingabe u für den Zustandsbeobachter (den Abschätzer für die Motorwinkelgeschwindigkeit) nicht hinzugefügt wurde.
9 ist ein charakteristisches Diagramm der am Motor angelegten Spannung als Ergebnis einer Simulation unter Benutzung des in 2A und 2B gezeigten Apparats in einem Fall, in dem jede einzelne der Bedingungen für eine Eingabe u für den Zustandsbeobachter hinzugefügt wurde (als eine Modifikation der ersten Ausführungsform).
10A ist eine erklärende Darstellung der Beziehung zwischen der Ein- und Ausschaltperiode F_W und dem in der ersten, in 5 gezeigten Ausführungsform berechneten Einschalttastverhältnis D_T des Leistungstransistors.
10B ist eine erklärende Darstellung eines äquivalenten Schaltkreises des Gate eines Leistungstransistors, wobei der Leistungstransistor mit dem umkehrbaren, in 2A gezeigten Gleichstrommotor verbunden ist.
10C ist ein erklärendes charakteristisches Diagramm der Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Befehlswert I* in dem anderen, früher vorgeschlagenen Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat.
10D ist eine erklärende Darstellung zur Erläuterung einer berechneten, endgültigen Einschaltdauer T_ON (= T_D + T_C) des Leistungstransistors in dem in 2A und 2B gezeigten Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat.
11 ist ein Schaltkreisblockdiagramm eines anderen Motoreinstellungssteuerungsblocks im Fall der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats nach der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine erklärendes Schaltkreisblockdiagramm eines anderen Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers in dem Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblock in der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein Betriebsflußdiagramm, das von dem Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat im Fall der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
14A, 14B, 14C und 14D sind charakteristische Diagramme des Vorgabewertes für den Hinterradlenkungswinkel, des Hinterradlenkungswinkels, der Motorwinkelgeschwindigkeit und des tatsächlichen Motorantriebstroms als Ergebnis von Simulationen im Motorsteuerungsapparat im Fall der zweiten Ausführungsform, wenn die oben beschriebenen Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparate der ersten als auch der zweiten Ausführungsform tatsächlich auf ein motorgetriebenes Vierradlenkungssystem (4WS) eines Automobils angewendet werden.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf die Zeichnungen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
(Erste Ausführungsform)
2A und 2B zeigen zusammen ein Schaltkreisblockdiagramm eines Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats für einen umkehrbaren Gleichstrommotor in einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2A und 2B gezeigt, hat der umkehrbare Gleichstrommotor 100 (nachstehend auch als Motor bezeichnet) ein Ende verbunden mit dem Source-Anschluß eines ersten (Leistungs-)MOS-Transistors und mit dem Drain-Anschluß eines zweiten (Leistungs-)MOS-Transistors, und hat das andere Ende verbunden mit dem Source-Anschluß eines dritten (Leistungs)-MOS-Transistors und mit dem Drain-Anschluß eines vierten (Leistungs-)MOS-Transistors. Eine Speisespannung V_E (nachstehend auch als Stromversorgungsspannung, Motorversorgungsspannungswert, Motorversorgungsspannung und Versorgungsspannung bezeichnet) positive Gleichstrom-Versorgungsspannung (nachstehend auch als Stromversorgungsspannung, Motorversorgungsspannungswert, Motorversorgungsspannung und Versorgungsspannung bezeichnet) V_E ist mit jedem Drain-Anschluß des ersten und dritten MOS-Transistors verbunden. Jeder Source-Anschluß des zweiten und vierten MOS-Transistors ist mit Masse verbunden. Die Struktur eines Leistungstransistorschaltkreises 110, die über den Gleichstrommotor 100 verbunden ist, ist beispielhaft dargestellt durch die nachveröffentlichte US 5 675 169 A ,
Ein Sensor 102, der so konstruiert ist, daß er die Winkelverstellung(-position) des Gleichstrommotors erkennt, ist beispielhaft dargestellt durch die nachveröffentlichte US 5 554 969 A . In 2B bezeichnet das Bezugszeichen 110 eine Transistorschaltung bzw. einen Leistungstransistorschaltkreis oder einen Leistungs-MDS-Transistorschaltkreis.
Eine gesamte Steuerung 101 schließt ferner eine arithmetische Recheneinheit 111 ein, die eine Drehwinkelposition θ (nachstehend auch als ein die Motorwinkelposition kennzeichnendes Signal, Motorwinkelpositionsanzeigesignal, Winkelposition, Winkelstellung, Motorwinkelpositionssignal, Motorwinkelposition oder Winkelpositionssignal bezeichnet) vom Sensor 102, eine gemessene Motorversorgungsspannung V_E und einen Befehlswert θ* für eine Drehwinkelposition des Motors (nachstehend auch als Drehungsvorgabewert, Motorwinkelvorgabewert, Motordrehungsvorgabewert oder Motorwinkelpositionsvorgabewert bezeichnet) von außerhalb der Steuerung 101 empfängt, und die ein Leistungstransistorschaltsteuerungssignal an jeweils zwei sich entsprechender Gate-Anschlüsse des Leistungs-MOS-Transistorschaltkreises 110 entsprechend der Motordrehrichtung abgibt.
Die arithmetische Recheneinheit 111 besteht aus einem Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblock 130 und einem Stromservoverstärkungs-/-steuerungsblock 131. Die arithmetische Recheneinheit 111 besteht aus einer elektronischen Steuerungseinheit, die generell einen Mikrocomputer einschließt.
3 zeigt ein Schaltkreisblockdiagramm des (in 2A gezeigten) Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblocks 130 des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats, der anwendbar ist auf ein Motor-getriebenes Vierradlenkungssystems eines Fahrzeugs, das den Hinterradlenkungswinkel mittels eines Hinterradlenkungsmechanismus steuert. So bildet der Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblocks 130 eine Motoreinstellungssteuerung.
Wie in 3 gezeigt, schließt der Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblocks 130 ein: einen robusten Kompensator 130a; einen Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b; und einen Motoreingabestrombegrenzer 130c (nachstehend auch als Begrenzer oder als Schaltkreisblock zur Bestimmung des Motorstromvorgabewertes bezeichnet).
Der robuste Kompensator 130 ist so konstruiert, daß er die Nichtlinearitäts-Charakteristik eines gesteuerten Objektes (Stellgliedes) kompensiert, und ein vom gesteuerten Objekt mit robuster Kompensationstechnik verursachtes Fehlermodell abgibt, und für die Steuerung des gesteuerten Objektes jederzeit das gesteuerte Objekt durch ein vom Entwickler bestimmtes linearisiertes Modell ersetzt.
Der Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b ist so konstruiert, daß er die Reaktion des gesteuerten Objekts auf die Eingabe in das gesteuerte Objekt steuert, so daß das gesteuerte Objekt die vom Entwickler gewünschte Reaktion aufweist.
Der Motoreingabestrombegrenzer 130c gibt den Befehlswert I* für den Motorstrom (nachstehend auch als Motorstromvorgabewert, Stromvorgabewert oder Motoreingabestromvorgabewert bezeichnet) an den Stromservoverstärkungs-/-steuerungsschaltkreisblock 131 und an den robusten Kompensator 130a ab, mit einer Begrenzung für den Maximalwert des addierten Ergebnisses (in einer früheren Fassung einer Subtraktion) einer Ausgabe I_R* des robusten Kompensators 130a und einer Ausgabe I_M* des Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblocks 130b (mit Berücksichtigung einer Kapazität der Schaltkreiselemente im Leistungstransistorschaltkreis 110 usw.).
Der robuste Kompensator 130a ist beispielhaft dargestellt durch die US 5444 346 A , die zu der deutschen Patentanmeldung DE 43 00 366 A1 korrespondiert, und US 5 389 867 , die zu der deutschen Patentanmeldung DE 43 00 365 A1 korrespondiert. Der Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b (einschließlich des robusten Kompensators 130a) ist beispielhaft dargestellt durch eine japanische Veröffentlichung der SAE (Society of Automotive Engineering) Nr. 9302187 mit dem Titel Nr. 62 ”Robust Control System for Electric Rear-Wheel-Steering Actuator” (Robustes Steuerungssystem für das elektrische Hinterradlenkungsstellglied), veröffentlicht im Mai 1993.
Im Detail empfängt der robuste Kompensator 130a das Motorwinkelpositionssignal θ; vom Sensor 102 (der Sensor 102 besteht generell aus einem Potentiometer), konvertiert die dynamische Charakteristik des Motors in ein identifiziertes Modell mit einer konstanten, linearisierten Übertragungsfunktion (die Gleichung der Übertragungsfunktion wird später beschrieben), und berechnet und gibt den Kompensationsstrom I_R* der dynamischen Charakteristik des Motors (nachstehend auch als Zielmotoreingabestrom oder Motoreingabestromvorgabewert bezeichnet) aus, so daß die Reaktion des gesteuerten Objektes (Stellglied oder Motor) mit dem identifizierten Modell übereinstimmt.
Als Reaktion auf den Motordrehungsvorgabewert θ* von außerhalb der Steuerung 101 berechnet und gibt der Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b den Motordrehstellungsstrom I_M* (nachstehend auch als Motoreinstellungsstrom, Drehungsstellungsstrom, Strom zur Einstellung des Motors oder Motoreinstellstrom bezeichnet) aus, um eine Drehposition und Drehpositionierungsreaktion des Motors auf den Winkelpositionsvorgabewert zu erreichen, der vom Entwickler der Steuerung 101 einschließlich des Stellgliedes (gesteuertes Objekt) gewünscht wird.
Jedes Ergebnis der oben beschriebenen Berechnungen, d. h. der Motorstromvorgabewert I*, ein Strom I_R* zur Kompensation der dynamischen Charakteristik des Motors, ein Motoreinstellstrom I_M*, und die Winkelposition θ des Motors werden an den Stromverstärkungs-/-steuerungsschaltkreisblock 131 ausgegeben.
Der Stromservoverstärkungs-/-steuerungsschaltkreisblock 131 schließt, wie in 2A gezeigt, ein: einen Motorversorgungsspannungmeß-(erkennungs-)schaltkreisblock 120; einen Grundtastverhältnisberechnungsschaltkreisblock 121; einen Tastverhältniskorrekturmengenberechnungsschaltkreisblock 122; einen Leistungstransistorschaltsteuerungsschaltkreisblock 123; und den Schaltkreisblock bzw. Schaltkreis 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft.
Der Motorversorgungsspannungsmeßschaltkreisblock 120 dient zur Erkennung (Überwachung) der Versorgungsspannung V_E, die dem Motor 100 über den Leistungstransistorenschaltkreis 110 von einer mit der positiven Versorgungsspannung verbundenen Leitung zugeführt wird, wie in 2B gezeigt.
Der Grundtastverhältnisberechnungsschaltkreisblock 121 berechnet das Verhältnis zwischen der Einschaltdauer und der Ausschaltdauer (PWM-(Pulsweitenmodulations-)Tastverhältnis) für jede Leistungstransistorschaltperiode F_W (nachstehend auch als Schaltperiode bezeichnet) entsprechend dem zuvor gemessenen Innenwiderstand des Motors 100 und dem Einschaltwiderstand des entsprechenden Leistungstransistors des Leistungstransistorschaltkreises 110 und der gemessenen Versorgungsspannung V_E, und berechnet eine Grundausgabestufenschaltzeitdauer T_D, wie später beschrieben werden wird.
Der Tastverhältniskorrekturmengenberechnungsschaltkreisblock 122 berechnet eine Korrekturmenge (Zeitdauer) der Grundausgabestufenschaltzeitdauer T_D (nachstehend auch als Grundeinschaltdauer, Leistungstransistoreinschaltdauer oder Leistungstransistorgrundeinschaltdauer bezeichnet), die von Grundtastverhältnisberechnungsschaltkreisblock 121 berechnet wurde, um eine korrigierte (Korrekturwert wird zur Korrektur benutzt) Ausgabestufenschaltzeitdauer T_C (nachstehend auch als Schaltausweitungszeit bezeichnet) abzuleiten, wie später beschrieben wird.
Der Leistungstransistorschaltsteuerungsschaltkreisblock 123 gibt die Leistungstransistorsteuersignale aus, die zur Steuerung des Schaltbetriebs des Leistungstransistorschaltkreisblocks 110 benutzt werden, auf der Basis einer Zeitdauer T_ON eines Additionswertes der Grundausgabestufenschaltzeitdauer T_D und der korrigierten Ausgabestufenschaltzeitdauer T_C und des Motorstromvorgabewertes I*, der vom in 3 gezeigten Motoreingabestrombegrenzer abgeleitet wird. Die Zeitdauer T_ON wird nachstehend auch als Einschaltsignal, endgültige Einschaltdauer, Leistungstransistoreinschaltzeit oder Leitungstransistorschaltzeit bezeichnet.
4 zeigt einen Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer, der im Schaltkreis 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft geformt ist.
Der in 2A gezeigte Schaltkreis 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft wird aus dem in 4 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer gebildet, entsprechend der linearisierten Übertragungsfunktion des gesteuerten Objekts mittels des robusten Kompensators 130a. Der Schaltkreis 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft empfängt den Motorstromvorgabewert I* (vom Begrenzer 130c), den Motoreinstellungsstrom I_M* (vom Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b), und die Motorwinkelposition θ (vom Sensor 102) Der Schaltkreis 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft schätzt schließlich die durch den sich drehenden Motor erzeugte gegenelektromotorische Kraft V_R aufgrund der geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeit dθ^# des in 4 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers und aufgrund eines zuvor gemessenen Spezifikationswertes, d. h., einer Konstanten K_R der gegenelektromotorischen Kraft, wie später beschrieben werden wird. Es wird bemerkt, daß solche Motorspezifikationswerte, Konstanten, und andere natürliche Werte des Leistungstransistorschaltkreises 110 zuvor gemessen und in einem Speicher der elektronischen Steuereinheit 111 gespeichert wurden.
Ein hochgestellter Index * bezeichnet einen Zielwert (oder sogenannten Wunschwert) und ein hochgestellter Index # bezeichnet einen geschätzten Wert in der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird die Betriebsweise des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats in der ersten Ausführungsform beschrieben.
[Betriebsweise des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats]
5 zeigt ein Betriebsflußdiagramm der arithmetischen Recheneinheit 111, um einen Motorstromservoverstärkungs-/-steuerungsprozeß auszuführen.
Es wird bemerkt, daß die arithmetische Recheneinheit 111 im weiteren als Steuerung bezeichnet wird.
In Schritt 50 bestimmt die Steuerung 111, ob die Motoreinstellzeit des Motors 100 erreicht ist. Bei JA in Schritt 50 verzweigt das Programm zu Schritt 51. Bei NEIN in Schritt 50 verzweigt das Programm zu Schritt 55, wie weiter unter beschrieben werden wird.
In Schritt 51 empfängt die Steuerung das Motorwinkelpositionssignal θ vom Sensor 102 und den Motorwinkelpositionsvorgabewert θ*.
In Schritt 52 berechnet der robuste Kompensator 130a der Steuerung 111 den Strom IR zur Kompensation der dynamischen Charakteristik unter Benutzung der robusten Kompensationstechnik auf der Basis der eingegebenen Motorwinkelposition θ und des Motoreingabestromvorgabewertes I*, der von einer zuvor ausgeführten Routine von 5 abgeleitet wurde.
In Schritt 53 berechnet der Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b der Steuerung 101 den Motoreinstellungsstrom I_M* unter Benutzung der Modellangleichungstechnik auf der Basis der Eingaben I* und θ.
In Schritt 54 bestimmt die Steuerung 111 den Motorstromvorgabewert I* entsprechend dem berechneten Strom I_R* zur Kompensation der dynamischen Charakteristik des Motors und dem berechneten Motoreinstellungsstrom I_M*.
In Schritt 55 bestimmt die Steuerung 111, ob die Berechnungszeit für das Leistungstransistorsteuerungssignal erreicht ist. Bei JA in Schritt 55 verzweigt das Programm zu Schritt 56. Bei NEIN in Schritt 55 kehrt das Programm zu Schritt 50 zurück.
In Schritt 56 empfängt der Motorversorgungsspannungserkennungsblock 120 der Steuerung 111 die Spannung V_E, die die Versorgungsspannung des Motors 100 ist.
Es wird bemerkt, daß, obwohl in dem in 5 gezeigten Schritt 57 die vom sich drehenden Motor 100 erzeugte gegenelektromotorische Kraft V_R vom Schaltkreisblock 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des Motors berechnet wird, die Abschätzung der vom sich drehenden Motor 100 erzeugten gegenelektromotorische Kraft V_R unten beschrieben werden wird.
Die lineare Übertragungscharakteristik des gesteuerten Objekts wird wie folgt ausgedrückt: θ = n_m0/(s² + d_m1·s + d_m0), (1) wobei s einen Differentialoperator (Laplace' Transformationsoperator) bezeichnet.
In der Gleichung (1) bezeichnen n_m0, d_m0 und d_m1 dynamische Betriebsparameter wie etwa Trägheitsmoment, viskoser Bremskoeffizient und Federkonstante, und haben spezifische numerische Werte (z. B. bezeichnet n_m0 487.6, bezeichnet d_m0 20.8 und d_m1 bezeichnet 11.4) entsprechend dem tatsächlichen Experiment, wenn der Gleichstrommotor 100 mit dem Hinterradlenkungsmechanismus verbunden ist, das an der hinteren Verbindungsstange der hinteren Fahrzeugaufhängung vorgesehen ist, und ein Untersetzungsgetriebe und eine Rückholfeder aufweist.
Zusätzlich wird die Zustandsgleichung des in 4 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers wie folgt ausgedrückt (der in 4 gezeigte Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer ist ein Observer minimaler Ordnung): dω/dt = A^#·ω + K·θ + B^#·u (2) dθ* = D·ω + H·θ, (3) wobei u eine Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzereingabe bezeichnet (= I_M*), A# = –d_m1 – L, B# = L·n_m0, K = –L(d_m1 + L) – d_m0, H = L, dθ^# den geschätzten Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit bezeichnet,
D eine Ausgabematrix des Observers minimaler Ordnung bezeichnet und 1 anzeigt, und
L eine vom Entwickler willkürlich gesetzte Konstante bezeichnet.
Die durch den sich drehenden Motor 100 (regenerativ) erzeugte gegenelektromotorische Kraft V_R kann aus der folgenden Gleichung unter Benutzung des vorher gemessenen Spezifikationswertes des umkehrbaren Gleichstrommotors 100, d. h. einer Konstanten K_R der gegenelektromotorischen Kraft, abgeschätzt werden. V_R = K_R·dθ^# (4)
In Schritt 58 wird das PWM-Tastverhältnis D_T als das Verhältnis der Einschaltperiode für jede Leistungstransistorschaltperiode F_W berechnet aus der folgende Gleichung (5), in der der Term (V_E – V_R) sich aus der Subtraktion der geschätzten gegenelektromotorischen Kraft V_R von der erkannten Motorversorgungsspannung V_E ergibt, d. h., (V_E – V_R): I_max = (V_E – V_R)/R_M, (5) wobei R_M einen vorher gemessenen äquivalenten Ankerwiderstand bezeichnet. D_T = I*/I_max (6)
Jedoch wird bemerkt, daß nur in dem Stromservoverstärkungs-/-steuerungsverfahren, in dem der Strom I durch Ein- und Ausschalten des Leistungstransistorschaltkreises 110 gesteuert wird, die am Motor angelegte Spannung (die über den Gleichstrommotor 100 gelegte Spannung) eine derartige Wellenform hat (siehe 10D), daß die ansteigende Flanke (in 10D mit S_G bezeichnet) am Beginn des Stromflusses verzögert ist, wegen der inhärenten Reaktionsverzögerung der Gate-Spannung V_C, die durch den inhärenten Widerstand R₁ (einschließlich Verdrahtungswiderstand) und der Gate-Streukapazität C₁, welche jeder Leistungstransistor natürlicher Weise aufweist (siehe 10B), verursacht wird, und wegen einer Schaltverzögerung des Gate eines jeden Leistungstransistors (wegen des vorhandenen Gate-Source-Widerstandes R₂, usw.), so daß der Motorstromvorgabewert I* und der tatsächlich durch den Gleichstrommotor fließende Motorstrom I nicht miteinander übereinstimmen (siehe 10C). Solche oben beschriebenen inhärenten Widerstände und Kapazitäten werden aus den Datenblättern jedes Leistungstransistors entnommen.
Deshalb wird die Gate-Einschaltzeit ausgeweitet, um so die Fläche der Ausweitung der Gate-Einschaltzeit gleich dem fehlenden Anteil S_G der Motorversorgungsspannung V_M bezüglich des Leistungstransistorschaltreferenzsignals zu machen, der durch solche Reaktionsverzögerungen wie oben beschrieben verursacht wird (siehe 10D). In 10D bezeichnet V_ME die effektiv am Motor anliegende Spannung.
Zuerst wird die Fläche des fehlenden Anteils S_G der Motorversorgungsspannung V_ME unter Benutzung der folgenden Gleichungen berechnet.
wobei T_G = R₁·C₁, (Gate-Widerstand und -Streukapazität), T_D = D_T/F_W, (Leistungstransistorgrundeinschaltzeitdauer),
und
L_G die Gate-Schaltverzögerungszeit bezeichnet.
Daher ist die Schaltausweitungszeit T_C wie folgt: T_C = (1/T_G){1 – exp(–t/T_G)} + L_G (8) wobei die oben erwähnten Werte von L_G, R₁ und C₁ vorher gemessen oder aus den Spezifikationen der einzelnen Elemente des Apparats und Experimenten, wie oben beschrieben, entnommen wurden. Zusätzlich kann die Schaltausweitungszeit T_C nach einer Tabelle im Speicher bestimmt werden, in dem die Schaltausweitungszeit T_C eine Funktion der Leistungstransistoreinschaltdauer T_D ist.
Wie oben beschrieben, wurde die Folge der Operationen in den Schritten 57 bis 59 beschrieben.
In Schritt 60 wird die Leistungstransistoreinschaltzeit T_ON durch den Schaltkreisblock 123 unter Benutzung der folgenden Gleichung (9) aus der Leistungstransistorgrundeinschaltdauer T_D und der Schaltausweitungszeit T_C eines jeden Gate des Leistungstransistorschaltkreises 110 berechnet: T_ON = T_D + T_C (9)
In Schritt 61 wird die Ausgaberichtung (d. h., normale Drehrichtung oder umgekehrte Drehrichtung) aus dem Motorstromvorgabewert I* bestimmt, und in Übereinstimmung mit der Leistungstransistorschaltzeit T_ON wird das Leistungstransistorschaltsteuerungssignal vom Leistungstransistorschaltsteuerungsblock 123 an den Leistungstransistorschaltkreis 110 abgegeben.
Wenn die oben beschriebenen Berechnungsvorgänge auf der Basis von 5 ausgeführt werden, besteht eine hohe Übereinstimmung zwischen dem Motorstromvorgabewert I* und dem tatsächlichen, durch den Motor fließenden Strom I zur Zeit der Einstellreaktion, so daß sich der Motor 100 im Bereich hoher Geschwindigkeit dreht, und eine hohe Ansprechcharakteristik erreicht werden kann.
[Ein anderes Beispiel (Modifikation der ersten Ausführungsform) der Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft].
Im Verfahren zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft wird der Motoreinstellstrom I_M*, der der Ausgabewert des Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblocks 130b ist, als Eingabewert u des in 4 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitabschätzers benutzt (siehe Gleichungen (2) und (3)). Wie oben beschrieben, dient der Modellangleichungssteuerungsschaltkreisblock 130b dazu, die gewünschte Reaktion für das gesteuerte Objekt bereitzustellen.
Jedoch ist in dem Fall, in dem der Maximalwert des Motorstromvorgabewertes I*, der das addierte Ergebnis von dem Strom I_R* zur Kompensation der dynamischen Charakteristik des Motors und des Motoreinstellstroms I_M* ist, begrenzt ist, der Beitrag (Beitragsfaktor) des Motoreinstellstroms I_M* zum Eingabestrom durch den Gleichstrommotor 100 nicht augenscheinlich.
Deshalb wird die folgende Bedingung hinzugefügt, um den Eingabewert u des in 4 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers zu bestimmen. Deshalb ist es möglich, die Winkelgeschwindigkeit des Motors 100 genauer abzuschätzen.
Wenn I* ≤ I_max, dann u = I_M*.
Wenn I* > I_max und I_M* ≤ I_max, sind die Gewichte zwischen dem robusten Kompensator 130a und der Modellangleichungssteuerung 130b im Einstellungsteuerungssystem (130) gleich. Deshalb, u = I_M* – {I_R* – (I_max – I_M*)}/2.
Wenn I* > I_max und I_M* > I_max, dann u = I_max. Es wird bemerkt, daß I_max in dieser Modifikation ein Begrenzungswert des Motoreingabestrombegrenzers 130c ist, nämlich I*, wie in 3 gezeigt.
[Ergebnisse von Simulationen]
6A und 6B zeigen tatsächliche Sprungantwortcharakteristiken der Winkelstellung (Radian) des Gleichstrommotors 100 und der am Motor anliegenden Spannung (Volt) ohne Berücksichtigung der gegenelektromotorischen Kraft V_R des Motors (unterbrochenen Linien von 6A und 6B).
Wie in 6A und 6B gezeigt, erscheint eine große Abweichung der Winkelstellung des Motors bezüglich der Zielcharakteristik (durchgezogene Linie in 6A), da der für die Berechnung des Tastverhältnisses benutzte Wert durch eine konstante Spannung gegeben ist, ohne Korrektur der am Motor angelegten Spannung durch die im sich drehenden Motor erzeugte gegenelektromotorische Kraft.
Andererseits zeigen 7A und 7B die Sprungantwortcharakteristiken für den Fall, daß die oben beschriebene erste Ausführungsform als Steuerung des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats angewendet wird.
Da die geschätzte gegenelektromotorische Kraft V_R des Motors benutzt wird, um die am Motor angelegte Spannung zu korrigieren, so dass der zur Berechnung des Tastverhältnisses benutzte Wert (strich-punktierte Linie in 7B) sich dem aktuellen Wert (unterbrochene Linie in 7B) annähert, ist die Übereinstimmung der aktuellen Charakteristik (die unterbrochene Linie in 7B) mit der Ziel-Charakteristik (die durchgezogene Linie in 7B) hoch (d. h., es wurde bestätigt, daß die aktuelle Antwortcharakteristik der Zielcharakteristik sehr nahe kam).
8 zeigt die Charakteristik der an den Motor angelegten Spannung in einem Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf den Motorstromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat angewendet wurde und keine Bedingung für den Eingabewert (u) des Zustandsbeobachters hinzugefügt wurde.
9 zeigt die Charakteristik der an den Motor angelegten Spannung in einem Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf den Motorstromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat angewendet wurde und die Bedingung für den Eingabewert (u) des Zustandsbeobachters hinzugefügt wurde.
Als Ergebnisse der in 8 und 9 gezeigten Simulationen wurde bestätigt, daß die gegenelektromotorische Kraft genauer geschätzt werden kann, wenn die (in dem anderen Beispiel (Modifikation der ersten Ausführungsform) beschriebene) Bedingung für den Eingabewert u des Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers (Zustandsbeobachters, d. h., Observer minimaler Ordnung) hinzugefügt wird.
(Zweite Ausführungsform)
11 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats nach der vorliegenden Erfindung.
Es wird bemerkt, daß die gesamte Konfiguration der Gleichstrommotorsteuerung 101 in der zweiten Ausführungsform dieselbe ist wie in der ersten, in 2A und 2B gezeigten Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform wird die Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft (V_R) des Motors unter Benutzung der Abschätzung der Motorwinkelgeschwindigkeit ausgeführt. Gewöhnlich ist die Winkelgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors begrenzt durch die Höhe der an den Motor angelegten Spannung (physikalische Charakteristik des Motors).
Da im Fall der ersten Ausführungsform keine Begrenzung des geschätzten Wertes der Winkelgeschwindigkeit gesetzt wird, ist es generell nicht möglich, die durch den sich drehenden Motor 100 erzeugte gegenelektromotorische Kraft in dem Fall genauer abzuschätzen, in dem sich der Motor in seinem maximalen Geschwindigkeitsbereich dreht. Da der Motorstromvorgabewert I* größer als notwendig wird, wird deshalb im Fall der ersten Ausführungsform (unter Ausschluß der Modifikation der ersten Ausführungsform) der Energieverbrauch des Motors 100 und seines zugeordneten Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparats entsprechend hoch.
In der zweiten Ausführungsform kann andererseits der Energieverbrauch des Motors durch Benutzung des passenden Motorantriebs(-eingabe-)stroms gedrosselt werden, wenn der Motor 100 sich im maximalen Geschwindigkeitsbereich dreht.
Mit Bezug auf 11 schließt der Motoreinstellungssteuerungsschaltkreisblock 130 ein: den robusten Kompensator 130a; den Modellangleichungssteuerungsblock 130b; und den Schaltkreisblock 130c zur Bestimmung des Motorstromvorgabewertes (in Serie geschaltete Subtrahierer).
Der Schaltkreisblock 130c zur Bestimmung des Motorstromvorgabewertes dient dazu, den Ausgabewert I_RB (I_R* in der ersten Ausführungsform) des robusten Kompensators 130a und den Ausgabewert I_MB (I_M* in der ersten Ausführungsform) des Modellangleichungssteuerungsblocks 130b zu addieren, um den Stromvorgabewert I_B (I* in der ersten Ausführungsform) abzuleiten.
In der zweiten Ausführungsform bildet der Schaltkreisblock 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des Motors den Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer, wie in 12 gezeigt. Der Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer empfängt den Motorstromvorgabewert I_B, den Motoreinstellungsstrom I_MB und die Motorwinkelposition θ. Der Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer wird entsprechend der linearisierten Übertragungscharakteristik des gesteuerten Objektes (d. h., Stellglied, im Detail, Gleichstrommotor 100 und seine zugeordneten (Lenkungs-)Mechanismen) gebildet. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, schätzt der Schaltkreisblock 124 zur Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des Motors die gegenelektromotorischen Kraft des Motors aus dem geschätzten Wert dθH der Motorwinkelgeschwindigkeit, die von dem in 12 gezeigten Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzer abgeleitet wird, und der Konstanten K_R der gegenelektromotorischen Kraft, die ein Spezifikationswert des Motors 100 ist und vorher gemessen wurde.
In der zweiten Ausführungsform bezeichnet der tiefgestellte Index B den Zielwert und der tiefgestellte Index H den geschätzten Wert.
13 zeigt das Betriebsflußdiagramm der Steuerung 111 im Fall der zweiten Ausführungsform.
Da die in 13 gezeigten Schritte 500 bis 620 generell dieselben sind wie die in 5 gezeigten Schritte 50 bis 61, wird die detaillierte Beschreibung der Operationen auf der Basis der 13 hier ausgelassen. Jedoch wird die Erläuterung der in 13 gezeigten Schritte 580 und 590 unten beschrieben.
Die gemessene Winkelstellung θ des gesteuerten Objektes (d. h., des Gleichstrommotors 100) ist entsprechend der linearisierten Übertragungscharakteristik durch den robusten Kompensator 130a definiert, und ist in Gleichung (1) ausgedrückt.
Die Zustandsgleichung des Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers ist in den Gleichungen (2) und (3) ausgedrückt, und aus Sicht von 12 ist ^# zu ersetzen durch _H und * zu ersetzen durch _B.
Dann wird die durch den sich drehenden Motor 100 erzeugte gegenelektromotorische Kraft abgeschätzt wie folgt: V_RH = K_R·dθ_H (10)
Dann tritt die maximale, durch den Motor 100 erzeugte Winkelgeschwindigkeit auf wegen einer Verringerung der effektiven Motorspannung V_M, wenn die Winkelgeschwindigkeit θ des Motors groß ist. Die Begrenzung des Schätzwertes dθ_H für die Winkelgeschwindigkeit des Motors wird gesetzt durch Berechnung des Eingabewertes u des Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers wie folgt: V_MH = V_E – V_RH (11) I_max = V_MH/R_M (12)
In den Gleichungen (11) und (12) bezeichnet V_MH den geschätzten Wert der effektiven, am Motor 100 anliegenden Spannung, V_RH bezeichnet den geschätzten Wert der gegenelektromotorischen Kraft wie in Gleichung (10) definiert, und R_M bezeichnet den Anker(Rotor)widerstand des Motors 100.
Dann wird der Eingabewert u des Motorwinkelgeschwindigkeitsabschätzers bereitgestellt mit der Bedingung wie im Folgenden ausgedrückt:
Wenn I_max ≥ I_MB, dann u = I_MB.
Wenn I_max < I_MB, dann u = I_max.
Es wird bemerkt, daß das oben definierte I_max den maximalen Stromwert bezeichnet, der durch den Motor 100 fließt, wenn der Motor mit maximaler Geschwindigkeit dreht.
Als nächstes berechnet die Steuerung 110 in Schritt 590 das PWM-Tastverhältnis D_T, welches das Verhältnis der Einschaltdauer zur Schaltperiode F_W des Leistungstransistorschaltkreises 110 ist, wie folgt: D_T = I_B/I_max (13)
In Schritt 600 werden T_D und T_C in derselben Weise berechnet wie in Schritt 59 von 5. In Schritt 610, T_ON = T_D + T_C.
>In Schritt 620 wird die Richtung der Motordrehung aus dem Motorstromvorgabewert I_B bestimmt, und das Leistungstransistorschaltsteuerungssignal wird vom Leistungstransistorschaltsteuerungsblock 123 in derselben Weise ausgegeben, wie in dem in 5 gezeigten Schritt 61.
[Ergebnisse von Simulationen in der zweiten Ausführungsform]
14A, 14B, 14C und 14D zeigen die Ergebnisse von Simulationen eines Hinterradlenkwinkelvorgabewertes, eines Hinterradlenkwinkels, der Motorwinkelgeschwindigkeit und des Motorantriebsstroms, wenn der Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat in der zweiten Ausführungsform auf den Gleichstrommotor angewendet wird, nämlich der Antriebsquelle des Hinterradlenkungswinkelstellgliedes (Mechanismus) des Fahrzeugvierradlenkungswinkelsteuerungssystems.
In 14A bis 14D zeigen die mit durchgezogenen Linien bezeichneten charakteristischen Graphen den Vorgabewert, einen theoretischen Wert, und die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit, und die mit strich-punktierten Linien bezeichneten Graphen zeigen die erste Ausführungsform, wobei die maximale, entsprechend der physikalischen Charakteristik des Motors bestimmte Winkelgeschwindigkeit nicht in der Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft berücksichtigt wird.
Wenn die zweite Ausführungsform auf den Motorstromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat eines Vierradlenkungssteuerungssystems (4WS) angewendet wird, wird in den in 14A bis 14D gezeigten Kennlinien als Ergebnis von Simulationen die Motorwinkelgeschwindigkeit etwa bei 300 rad/sec begrenzt und der geschätzte Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit stimmt generell mit der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit des Motors überein (mit anderen Worten, eine hohe Übereinstimmung wurde beobachtet). Da in der ersten Ausführungsform keine Begrenzung der Motorwinkelgeschwindigkeit gesetzt wurde, erreichte andererseits die Motorwinkelgeschwindigkeit generell etwa 400 rad/sec (siehe 14C).
Wenn der charakteristische Graph des durch den Gleichstrommotor fließenden Antriebstroms im Fall der zweiten Ausführungsform (die strich-punktierte Linie) verglichen wird mit dem im Fall der ersten Ausführungsform (die unterbrochene Linie), dann floß folglich im Fall der ersten Ausführungsform ein unnötig hoher Antriebsstrom, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit in den übermäßig hohen Geschwindigkeitsbereich fiel, während im Fall der zweiten Ausführungsform der Antriebsstrom auf einen erniedrigten Bereich begrenzt wurde, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit in den übermäßig hohen Geschwindigkeitsbereich fiel. Das bedeutet, da in der zweiten Ausführungsform die oben beschriebene Begrenzung auf den Eingabewert u der Motorwinkelgeschwindigkeit gesetzt wird, daß die Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des Motors genauer durchgeführt werden kann als in der ersten Ausführungsform, in der keine Begrenzung auf den Eingabewert der Motorwinkelgeschwindigkeit gesetzt wird. Folglich wurde bestätigt, daß der unnötig hohe Strom verhindert wurde, so daß sich derselbe Hinterradlenkungswinkel ergab wie im Fall der ersten Ausführungsform, und der Energieverbrauch konnte gesenkt werden. Der Vorteil der zweiten Ausführungsform wurde als effektiv bestätigt.
Da, wie oben beschrieben, im Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat und Verfahren für einen umkehrbaren Gleichstrommotor nach der vorliegenden Erfindung die gegenelektromotorische Kraft V_R (V_RH) auf der Basis der dynamischen Charakteristik des Motors 100 geschätzt wird, werden der Motoreinstellungsstrom I_M* (I_MB), das Winkelpositionssignal θ und die Motorversorgungsspannung V_E (V_ME) unter Benutzung der geschätzten gegenelektromotorischen Kraft V_R (V_RH) korrigiert, so daß die Schaltein-/-auszeitdauer für den Leistungstransistorschaltkreis auf der Basis der korrigierten, am Motor angelegten Spannung durchgeführt wird, kann der Stromservoverstärkungs-/-steuerungsapparat kostenwirksam ohne Motorstromerkennungsschaltkreisblock und Stromrückwirkungsschaltkreis sein, und kann die Einstellungsreaktion des Motors erreichen, die näherungsweise mit der Zielcharakteristik (gewünschte Reaktion) übereinstimmt.
Da die Begrenzung auf den Eingangswert u der Motorwinkelgeschwindigkeit gesetzt wird, wird zusätzlich der Beitrag des Motoreinstellstroms I_M* zum Eingabestrom durch den Motor augenscheinlich, und eine genauere Abschätzung der gegenelektromotorischen Kraft des sich drehenden Motors kann erreicht werden.
Da die Leistungstransistorein-/-ausschaltzeitdauer auf der Basis von T_ON und dem Motorstromvorgabewert I* (I_B) gesteuert wird, kann zusätzlich der Motorantriebs(eingabe)strom I, der generell mit dem Motorstromvorgabewert übereinstimmt, erreicht werden, ungeachtet von Variationen in den dynamischen Charakteristiken der entsprechenden Leistungstransistoren.
Da in der zweiten Ausführungsform die gegenelektromotorische Kraft aus der Abschätzung der Motorwinkelgeschwindigkeit abgeschätzt wird, wobei die maximale Winkelgeschwindigkeit des Motors unter Berücksichtigung der physikalischen Charakteristiken des Motors bestimmt wird, kann darüber hinaus der Energieverbrauch des Motors entsprechend dem angemessenen Wert für den Motorantriebsstrom begrenzt werden, wenn der Motor sich im Bereich maximaler Geschwindigkeit dreht.
Verschiedene andere Vorteile können durch die vorliegende Erfindung erreicht werden. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf jedes andere Steuerungssystem, das einen Gleichstrommotor benutzt, wie das motorgetriebene Fahrzeug-Vierradlenkungssystem.

Claims

Verfahren zum Regeln eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors (100), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Erfassen einer Drehwinkelposition (Θ) des Motors, b) Empfangen eines Befehlswertes (Θ*) für die Drehwinkelposition des Motors, c) Berechnen eines Kompensationsstroms (I_R*) unter Verwendung der Drehwinkelposition (Θ), d) Berechnen eines Motordrehstellungsstroms (I_M ^*) unter Verwendung des Befehlswertes (Θ*) für die Drehwinkelposition des Motors, e) Bestimmen eines Befehlswertes (I*) für den Motorstrom unter Verwendung des Kompensationsstroms (I_R*) und des Motordrehstellungsstroms (I_M*), f) Erfassen einer dem Motor zugeführten Speisespannung (V_E), g) Abschätzen einer gegenelektromotorischen Kraft (V_R), die im sich drehenden Motor erzeugt wird, unter Verwendung einer mittels einer linearisierten Übertragungsfunktion abgeschätzten Winkelgeschwindigkeit (dΘ^#), h) Berechnen einer Grundeinschaltdauer (T_D) für eine zur Steuerung des Motors vorgesehene Transistorschaltung (110) unter Verwendung von Spezifikationswerten des Motors, Impedanzwerten der Transistorschaltung (110), der Speisespannung (V_E), und der geschätzten gegenelektromotorischen Kraft (V_R) und i) Erzeugen eines Einschaltsignals (T_ON) für die Transistorschaltung (110) unter Verwendung des Befehlswertes (I*) für den Motorstrom (I) und der Grundeinschaltdauer (T_D).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die linearisierte Übertragungsfunktion ist: Θ = n_m0/(s² + d_m1·s + d_m0). in der s einen Differentialoperator und n_m0, d_m1, und d_m0 Betriebsparameter des Motors sind und die Winkelgeschwindigkeit des Motors nach den folgenden Gleichungen abgeschätzt wird; dω/dt = A^#·ω + Kω·Θ+ B^#Θ·u, dΘ^# = D·ω + H·Θ, A^# = d_dm1 – L, B^# = L·n_m0, K = –L(d_m1 + L) – d_m0, D = 1, H = L, wobei L eine voreingestellte Konstante, ω ein Integralwert von dω/dt, t die Zeit, und u ein Stromwert sind, und wobei die gegenelekromotorische Kraft (V_R) aus der abgeschätzten Winkelgeschwindigkeit (dΘ^#) des Motors abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei u = I_M* ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei V_R = K_R·dΘ^# ist und dabei K_R als ein Spezifikationswert des Motors eine Konstante der gegenelektromagnetischen Kraft (V_R) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei D_T = I*/I_max und I_max = (V_E – V_R)/R_M, wobei R_M der Motorankerwiderstand als ein Spezifikationswert des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der den durch den Motor fließende Strom (I) auf einen vorbestimmten Grenzwert begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Eingabewert u folgende Bedingungen erfüllt: u = I_MB, wenn I_max ≥ I_MB, wobei I_max = V_MH/R_M, V_MH = V_E – V_RH, und I_max ist ein maximaler, durch den Motor fließender Strom (I), wenn der Motor sich mit höchster Geschwindigkeit dreht und u = I_max, wenn I_max < I_MB.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit a) einer Transistorschaltung (110), die eine Speisespannung (V_E) und einen ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor aufweist, wobei die Source-Elektrode des ersten Transistors mit der Drain-Elektrode des vierten Transistors über den Gleichstrommotor verbunden ist, während die Source-Elektrode des dritten Transistors mit der Drain-Elektrode des zweiten Transistors über den Gleichstrommotor verbunden ist, sowie die Gate-Elektrode des ersten und vierten Transistors und die Gate-Elektoden des dritten und zweiten Transistors jeweils miteinander verbunden sind; b) einem Sensor (102) zum Erfassen der Drehwinkelposition (Θ) des Motors; und c) einer Steuerung (101) zum Einstellen eines Stromflusses durch den Gleichstrommotor (100) aufgrund des Befehlswertes (Θ*) für die Drehwinkelposition des Motors und der jeweils erfassten Drehwinkelposition (Θ) des Motors.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Motor ein Stellglied einer Hinterradlenkung eines Fahrzeugvierradlenkungssystems antreibt.