[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE19730851B4 - Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers - Google Patents

Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers Download PDF

Info

Publication number
DE19730851B4
DE19730851B4 DE19730851A DE19730851A DE19730851B4 DE 19730851 B4 DE19730851 B4 DE 19730851B4 DE 19730851 A DE19730851 A DE 19730851A DE 19730851 A DE19730851 A DE 19730851A DE 19730851 B4 DE19730851 B4 DE 19730851B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
load
torque
signal
vehicle
controlled system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19730851A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19730851A1 (de
Inventor
Gernot Freitag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Automotive Test Systems GmbH
Original Assignee
Horiba Automotive Test Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Automotive Test Systems GmbH filed Critical Horiba Automotive Test Systems GmbH
Priority to DE19730851A priority Critical patent/DE19730851B4/de
Publication of DE19730851A1 publication Critical patent/DE19730851A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19730851B4 publication Critical patent/DE19730851B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0072Wheeled or endless-tracked vehicles the wheels of the vehicle co-operating with rotatable rolls
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften bei der stationären Untersuchung von Fahrzeugen oder bei vergleichbaren Untersuchungen mit Hilfe eines Dynamometers, mit wenigstens einer Rolle zur Übertragung eines eine Trägheitskraft simulierenden Belastungsmoments auf die Räder eines Fahrzeugs, einer mit der Rolle gekuppelten Belastungseinrichtung zur Erzeugung des Belastungsmoments, einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Drehmomentwandler zur Abgabe eines Drehmomentsignals und einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Geschwindigkeitswandler zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals, wobei in Abhängigkeit von dem Drehmomentsignal und dem Geschwindigkeitssignal die Kraftabgabe des Fahrzeugs an der Rolle, in Abhängigkeit von dieser Kraftabgabe das Belastungsmoment und in Abhängigkeit von dem Belastungsmoment ein Belastungsregelsignal zur Regelung des Belastungsmoments bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Kraftabgabe des Fahrzeugs ein Schätzer verwendet wird, der eine geschlossene Kreisstruktur aufweist, in deren Vorwärtszweig ein Schätzregler mit hoher Signalverstärkung und in deren Rückwärtszweig ein lineares dynamisches Modell der Regelstrecke des Dynamometers liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften bei der stationären Untersuchung von Fahrzeugen oder bei vergleichbaren Untersuchungen mit Hilfe eines Dynamometers, mit wenigstens einer Rolle zur Übertragung eines eine Trägheitskraft simulierenden Belastungsmoments auf die Räder eines Fahrzeugs, einer mit der Rolle gekuppelten Belastungseinrichtung zur Erzeugung des Belastungsmoments, einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Drehmomentwandler zur Abgabe eines Drehmomentsignals und einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Geschwindigkeitswandler zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals, wobei in Abhängigkeit von dem Drehmomentsignal und dem Geschwindigkeitssignal die Kraftabgabe des Fahrzeugs an der Rolle, in Abhängigkeit von dieser Kraftabgabe das Belastungsmoment und in Abhängigkeit von dem Belastungsmoment ein Belastungsregelsignal zur Regelung des Belastungsmoments bestimmt wird.
  • Bei der stationären Prüfung von Kraftfahrzeugen ist es u.a. erforderlich, die im praktischen Fahrbetrieb zu überwindenden Fahrwiderstände möglichst exakt nachzubilden. Hierzu werden vornehmlich Dynamometer in Form von Rollenprüfständen eingesetzt. Da sich die Fahrzeuge auf diesen Prüfstän den nicht bewegen, müssen die aus der Beschleunigung der Fahrzeugmasse resultierenden Trägheitskräfte durch den Prüfstand simuliert werden, wenn das Massenträgheitsmoment des Prüfstands nicht mit der Fahrzeugmasse übereinstimmt. Hierbei ist es üblich, die Differenz der Trägheitskräfte durch ein Belastungsmoment zu simulieren, das beispielsweise mit Hilfe einer Gleichstrommaschine erzeugt wird. Die Größe des Belastungsmoments wird durch einen dynamischen Regelkreis in Abhängigkeit von der jeweiligen Beschleunigung geregelt. Dabei können sich je nach dem angewendeten Simulationsverfahren bei kleinen oder bei großen positiven Trägheitsdifferenzen Probleme hinsichtlich der Regelstabilität und Regelgüte ergeben.
  • Aus der DE 30 08 901 A1 ist ein Verfahren für die Regelung der Simulation von Trägheitskräften bekannt, bei dem ein von einem Drehmomentmeßwandler gemessener Wert für die Kraft und ein gemessener Wert für die Geschwindigkeit zur direkten Berechnung des Belastungsmoments der Belastungseinrichtung verwendet wird. Der Regler erkennt hierbei, daß der von dem Drehmomentmeßwandler abgegebene Kraftwert nicht der wahren Kraftabgabe des Fahrzeugs entspricht und berechnet den Wert, den die Beschleunigung bei gegebener Gesamtkraftabgabe und der gerade vorhandenen Geschwindigkeit haben sollte und berechnet außerdem die entsprechende Kraftabgabe, die der Belastungseinrichtung zugeordnet werden sollte, um die theoretische Beschleunigung zu erzeugen. Gleichzeitig wird das Trägheitsmoment innerhalb der Drehmomentschleife berechnet und mit dem zugeordneten Schleifenträgheitsmoment verglichen und daraus ein Fehlersignal erzeugt, das dem bestimmten Belastungsmoment zuaddiert wird, um Abweichungen zu korrigieren. Das bekannte Verfahren berücksichtigt nicht, vorhandene Prüfstandsresonanzen, noch können damit mehrere Eingangsgrößen bestimmt werden, z.B. für jedes Rad getrennt, wie dies bei Mittelmotorprüfständen wünschenswert ist.
  • Aus der US 4745799 ist eine Regelvorrichtung für ein Dynamometer zur Simulation von Fahrzuständen eines Fahrzeugs bekannt, die ein Signal zur Regelung des Dynamometers auf der Grundlage einer Regelgleichung erzeugt, die als Parameter das gemessene Drehmoment und die gemessene Drehgeschwindigkeit des Dynamometers, die Massenträgheit eines zu testenden Fahrzeugs und die Trägheit des Dynamometersystems sowie Regelkoeffizienten enthält. Die Regelvorrichtung enthält einen Schaltkreis zur automatischen Anpassung der Regelkoeffizienten an Änderungen der Trägheit des Dynamometersystems. Der Schaltkreis umfaßt entweder einen Schaltkreis zur Berechnung der Regelkoeffizienten auf der Grundlage einer Funktion, die nach der Modellanpassungsmethode gewonnen wird, oder einen Schaltkreis, der die Regelkoeffizienten auf der Grundlage einer experimentell gewonnenen Regressionsfunktion berechnet.
  • Es ist weiterhin aus der DE 693 20 411 T2 ein Fahrwerkdynamometer bekannt, bei welchem zum Aufheben der Reibungskräfte, die der Drehbewegung einer Laufrolle des Dynamometers entgegengesetzt sind, die Eingangswelle der Laufrolle in konzentrisch angeordneten inneren und äußeren Rollenlagern gelagert wird, wobei zwischen den inneren und äußeren Lagern ein konzentrisches Rollbahnelement angeordnet ist, das mit einem Lagerantriebsmotor verbunden ist, der so geregelt wird, daß die Rollbahn des inneren Lagers der Eingangswelle in der gleichen Drehrichtung wie diese und vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die abwechselnd langsamer und schneller als die Eingangswellengeschwindigkeit ist.
  • Ein Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften der eingangs genannten Art ist weiterhin in der nachveröffentlichten DE 44 27 966 A1 angegeben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die folgenden Anforderungen erfüllt:
    Das Simulationsverfahren soll für einen weiten Bereich von Fahrzeugmassen geeignet sein, um möglichst viele Fahrzeuggrößen untersuchen zu können. Für den gesamten Bereich zu simulierender Fahrzeugmassen sind hohe dynamische Regelgüten zu erreichen, insbesondere auch für den kritischen Bereich einer hohen Fahrzeugmasse im Vergleich zum Trägheitsmoment des Prüfstands sowie für den Bereich, in dem ein großer Teil des vorhandenen Trägheitsmoments des Prüfstands durch ein negatives Belastungsmoment kompensiert werden muß.
    Zur Erzielung der geforderten Regelgüte soll das Simulationsverfahren höhere elastische Eigenformen des Prüfstands berücksichtigen können, d.h. insbesondere eine hierfür geeignete Struktur besitzen. Standard-Regelalgorithmen, z.B. vom PID-Typ, sind meist nicht flexibel genug und besitzen auch nicht die nötige Zahl von Freiheitsgraden für eine entsprechend gezielte Einflußnahme auf elastische Eigenformen einer Regelstrecke.
    Bei dem Simulationsverfahren wird der dem unterlagerten Regler zur Verfügung gestellte dynamische Sollwert aus Meßsignalen des Prüfstands abgeleitet. Dieser Sollwert ist daher nicht völlig rückwirkungsfrei, sondern erzeugt zusätzlich zum Istwert der Regelung eine Rückführung von Meßgrößen auf den Regelstreckeneingang. Dies kann je nach Methode der Sollwertberechnung einen mehr oder weniger großen Einfluß auf die Regelgüte und/oder die Stabilität des Simulationsverfahrens haben. Diese Tatsache muß sich in der Struktur und
    Parametrierung eines angestrebten, optimal ausgelegten Reglers ausdrücken lassen.
    Die Methode der dynamischen Sollwertberechnung hat großen Einfluß auf die erreichbare Regelgüte. Die von dem gesuchten Verfahren angewendete Methode sollte daher mit elastischen Eigenschwingungen des Prüfstands zurechtkommen und dennoch einen optimalen Schätzwert für das vom Fahrzeug auf den Prüfstand übertragene Drehmoment liefern.
    Jedes mathematische Modell einer Regelstrecke ist unvermeidlich mit mehr oder weniger großen Fehlern behaftet. Der Regelalgorithmus sollte auf diese Fehler Rücksicht nehmen, indem es unter Einbeziehung einer sinnvollen Fehlerabschätzung eine optimale Regelgüte erzielt. Dies ist auch im Hinblick auf eine adaptive oder teiladaptive Regleroptimierung wichtig, die genau dort, wo das Streckenverhalten nur ungenau bekannt ist, einen hinreichenden Sicherheitsabstand halten muß, andererseits genau bekannte Streckeninformation voll nutzt, um die Regelgüteanforderungen, soweit möglich, dennoch zu erfüllen.
  • Zur Erfüllung der genannten Anforderungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Bestimmung der Kraftabgabe des Fahrzeugs ein Schätzer verwendet wird, der dem Prinzip einer geschlossenen Kreisstruktur entspricht, in deren Vorwärtszweig ein Schätzregler mit hoher Signalverstärkung und in deren Rückwärtszweig ein lineares, dynamisches Modell der Regelstrecke des Dynamometers liegt. Die erfindungsgemäße Schätzung ist so aufgebaut, daß die Verbindung zwischen Streckensignalen einerseits und dem Schätzwert andererseits virtuell fast völlig aufgetrennt wird, der Schätzwert also keine nennenswerten Streckensignalanteile mehr enthält. Diese Schätzung ist daher hinsichtlich der Stabi lität der direkten Messung der Kraftabgabe des Fahrzeugs gleichwertig. Geringe Restwirkungen, die auf einem nicht absolut exakten Modell der Regelstrecke beruhen, werden im Reglerentwurf so berücksichtigt, daß die Stabilität gewährleistet ist.
  • Besitzt die Regelstrecke neben den gesuchten unbekannten auch meßbare, bekannte Eingangssignale, so können erfindungsgemäß die gemessenen, bekannten Eingangssignale, z.B. das Drehmomentsignal, zum Eingang der realen Regelstrecke und zum Eingang des Regelstreckenmodells geleitet und synchron verarbeitet werden. Vorzugsweise wird der Schätzer intern als Zustandsregler und Beobachter ausgelegt, um eine hohe Bandbreite des Schätzregelkreises zu erzielen, da sich nur dann ausreichend schnell ein Schätzwert einstellt. In der Praxis kann eine hinreichend hohe Regelkreisbandbreite problemlos erzielt werden, indem alle Komponenten des Schätzers innerhalb eines Regelrechners berechnet werden. Damit existieren keinerlei Stabilitätsprobleme des Schätzregelkreises, sofern dieser mittels eines adäquaten Verfahrens stabil entworfen wurde. Letzteres ist aber mit einem Zustandsregler immer möglich, so daß praktisch, von der begrenzten Abtastfrequenz des Regelrechners abgesehen, eine beliebig schnelle Einstellung des Schätzregelkreises erfolgen kann.
  • Um weitere, die Simulation beeinflussende Größen, beispielsweise Reibungsmomente berücksichtigen zu können, kann der Schätzer erfindungsgemäß zusätzliche Eingänge für bekannte, meßbare Eingangssignale aufweisen. Reibungsmomente werden also in der Schätzung ebenso behandelt wie andere meßbare Eingangsgrößen. Ihre Erfassung erfolgt jedoch nicht während des Prüfbetriebs mit der Simulierung von Trägheitskräften, sondern in einer separaten, dem Prüfbetrieb vorangehenden Lernphase mittels sogenannter Coarst-Down-Versuche des Prüfstands ohne Fahrzeug, die die Rei bungsmomente in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit liefern. Der erfindungsgemäße Schätzer erlaubt auch die getrennte Berücksichtigung der Reibungsmomente zweier Prüfstandsrollen. Dies kann bei sehr stark unterschiedlichen Reibungsmomenten je Rolle zweckmäßig sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Blockschaltbildern näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
  • Der erfindungsgemäße Schätzer beruht auf der Überlegung, daß ein optimaler Schätzer aus einer Reihe von messbaren Ausgangsgrößen einer bekannten Regelstrecke auf eine oder mehrere gesuchte Eingangssignale der Regelstrecke, im vorliegenden Fall auf die von dem Fahrzeug an die Rollen des Dynamometers abgegebene Kraft oder das daraus resultierende Drehmoment schließen muß. Die lineare Regelstrecke F(s) eines Dynamometerprüfstands besitzt mehrere unbekannte Eingangssignale in sowie einen meßbaren Ausgangsgrößenvektor out. Werden die meßbaren Ausgangssignale out durch die inverse Regelstrecke F(s)–1 geschickt, so erhält man am Ausgang der inversen Regelstrecke F(s)–1 einen exakten Schätzvektor in_schätz für den gesuchten Eingangsvektor in. In einer Gleichung ausgedrückt gilt: in_schätz = F(s)–1·out = F(s)–1·F(s) = in
  • Offensichtlich ist für die exakte Ermittlung aller Eingangsgrößen einer Regelstrecke aus den verfügbaren Meßgrößen am Ausgang der Regelstrecke die Invertierbarkeit der Regelstrecke eine notwendige Voraussetzung, die zur Lösung der bestehenden Schätzaufgabe führt. Die Inverse der Übertragungsmatrix F(s) kann nur existieren, wenn F(s) eine quadratische Matrix ist, die Regelstrecke also gleich viele Eingänge wie Ausgänge besitzt. Bei zu wenigen Meßgrößen out ist das Problem unterbestimmt, bei zu vielen Meßgrößen hängt es von dem Rang der Matrix F(s) ab, ob dennoch eine Lösung existiert. Nur bei linearer Abhängigkeit weiterer Meßgrößen kann eine exakte Lösung existieren. In der Regel wird man sich mit der notwendigen Anzahl von Meßgrößen begnügen und daher so viele linear abhängige Meßgrößen am Ausgang out messen, wie unbekannte Eingangssignale in geschätzt werden sollen.
  • Bei der Invertierung der Regelstrecke ergeben sich jedoch zwei Probleme. Häufig führt die Invertierung von Übertragungsfunktionen bzw. Übertragungsmatritzen F(s) auf praktisch nicht realisierbare inverse Übertragungsfunktionen F(s)–1. Dies ist immer dann der Fall, wenn in der Strecke F(s) Übertragungspfade enthalten sind, deren Zählergrad kleiner als der Nennergrad ist. Umgekehrt muß dann die inverse Strecke Pfade mit Zählergrad größer als Nennergrad besitzen, was auf ein- oder mehrfache Differentiation hindeutet, die gerätetechnisch nicht realisierbar ist. Des weiteren besitz die Regelstrecke F(s) häufig neben den gesuchten unbekannten auch einige meßbare bekannte Eingangssignale, die ebenfalls den Streckenausgang out beeinflussen. Eine geeignete Lösung kann daher nur gefunden werden, wenn es möglich ist, die meßbaren, bekannten Eingangsgrößen der Regelstrecke bei der Berechnung der gesuchten unbekannten Eingangssignale mit einzubeziehen.
  • Es wurde gefunden, daß sich zur Erzeugung des inversen Übertragungsverhaltens der. Aufbau einer geschlossenen Kreisstruktur eignet, in deren Rückwärtszweig die zu invertierende Regelstrecke zu liegen kommt, während im Vorwärtszweig eine sehr hohe Verstärkung K eingestellt wird. 1 zeigt das Blockschaltbild einer solchen Struktur.
  • Für den geschlossenen Kreis gilt die Vektor-/Matritzengleichung: y = (KF(s) + I)–1 Kw
  • Wählt man ∥K∥ → ∞ so, daß auch KF(s) groß gegen die Einheitsmatrix I so gilt mit sehr guter Näherung: y ≈ (KF(s))–1 Kw y ≈ F(s)–1·K–1·K·w = F(s)–1·w
  • Hier muß K quadratisch und invertierbar sein, was aufgrund der gemachten Voraussetzungen über die Regelstrecke F(s) aber erfüllt ist, sofern K vollen Rang besitzt. Bei hinreichend hoher Verstärkung von K ist der Ausgang y von K praktisch mit F(s)–1·w identisch. Ersetzt man w durch F(s)·in, so erhält man den gewünschten Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal der Strecke und dem Ausgangssignal y des Invertierers: y ≈ F(s)–1·w = F(s)–1·F(s)·in = in
  • Damit ist das Problem der Invertierung der Regelstrecke auch bei Regelstrecken mit Zählergrad größer als Nennergrad auf die Nachbildung der realisierbaren Strecke F(s) im Rückwärtszweig eines Regelkreises mit hoher Vorverstärkung reduziert. Natürlich muß auch bei dieser Art der Invertierung die Inverse von F(s) strukturell existieren, allerdings werden physikalisch nicht realisierbare Übertragungspfade durch realisierbare Approximationen ersetzt.
  • Zur Lösung des zweiten Problems, der Einbeziehung weitere bekannter, meßbarer Eingangssignale der Regelstrecke sind sowohl die reale Regelstrecke als auch das Streckenmodell im Invertierkreis um die entsprechenden meßbaren Eingänge in2 zu erweitern. Das Blockschaltbild des dementsprechend gestalteten Schätzers zeigt 2.
  • Der gefundene Eingangsgrößen-Schätzer besitzt aufgrund der internen Verwendung des Regelstreckenmodells F(s) Ähnlichkeit mit einem Zustandsbeobachter. Wie dieser enthält der Schätzer neben den Streckenausgängen auch bekannte, meßbare Streckeneingänge. Jedoch besteht ein wesentlicher Unterschied darin, daß im Gegensatz zu einem Zustandsbeobachter das Residuum (Differenz xd = out – out_dach) nicht zur direkten Korrektur aller Zustände des Regelstreckenmodells herangezogen wird. Vielmehr besitzt der Schätzer nur so viele Korrektur-Rückführungen s. in1_dach, wie die Regelstrecke F(s) unbekannte Eingangsgrößen besitzt. Der Regler K = K(s) ist daher auch keine reine Verstärkungsmatrix mit konstanten Koeffizienten wie bei einem Beobachter, sondern ein dynamischer Regler, der mit geeigneten Methoden, z.B. Polvorgabe, quadratisch optimaler Entwurf o.ä., entworfen werden muß.
  • Änderungen im Signal out ergeben sich aus linearen Superposition zweier Signalanteile, die in den Eingangssignalen in1 bzw. in2 ihre Ursache haben. Jede Änderung des gemessenen Eingangssignale in2 wird sowohl von der realen Regelstrecke als auch von dem Regelstreckenmodell synchron verarbeitet und bewirkt auf out und out_dach synchrone Veränderungen, die zu keiner Regelabweichung xd führen. Lediglich Veränderungen in in1 führen zu entsprechenden Abweichungen und werden von K(s) möglichst schnell ausgeregelt, was in der Folge dazu führt, daß sich schnell Y = in1_dach = in1 einstellen muß.
  • Wie bereits erwähnt, muß der Regler K(s) mit einem höheren regelungstechnischen Verfahren entworfen werden. Nur für sehr einfache Streckenmodelle und wenn nur eine Eingangsgröße in1 gesucht ist, kann ausnahmsweise auch ein manuell gewählter, konstanter Faktor K ausreichen. Um die hohe Bandbreite des Schätz-Regelkreises zu erzielen, die zur ausreichend schnellen Einstellung von y = in1-dach notwen dig ist, wird man den Regler K(s) meist intern als Zustandsregler und Beobachter auslegen, was in der Praxis keine Probleme bereitet, wenn alle Komponenten des Schätzers innerhalb eines Regelrechners berechnet werden. Der gefundene Eingangsgrößenschätzer wird aus Gründen der On-Line-Rechenzeit und der numerischen Genauigkeit der Berechnung bei endlicher Wortlänge in einer einzigen Übertragungsmatrix Fs(s) ≈ F(s)–1 zusammengefaßt, siehe Blockschaltbild in 3.
  • Weiterhin kann der Schätzalgorithmus FS(s) nach einer evtl. Ordnungsreduktion sowie Diskretisierung in Zustandsraumdarstellung umgeformt werden: xk+1 = Axk + Buk sowie yk = Cxk + Duk mit:
  • uk
    = (out' in2')' = Vektor aller Eingangssignale des Schätzers
    k
    = laufender diskreter Zeitindex
  • Diese beiden Vektor-/Matritzengleichungen sind in Echtzeit zu realisieren.
  • Bei der Anwendung des Schätzers zur Bestimmung der Kraftabgabe des Fahrzeugs an einem Rollenprüfstand in Standardbauweise mit einer Gleichstrommaschine seitlich neben den Rollen ist für die Regelstrecke F(s) dessen Übertagungsmatrix (3-Masse-Schwinger aus zwei Prüfstandsrollen, der Gleichstrommaschine und elastischen Wellenverbindungen) einzusetzen. Neben der gesuchten Eingangsgröße MF, dem abgegebenen Drehmoment des Fahrzeugs, ist auch eine zweite Eingangs größe Ma, das Ankermoment der Gleichstrommaschine nicht bekannt, so daß zwei unbekannte Eingangsgrößen vorliegen, denen zwei linear unabhängige Meßgrößen, nämlich das Drehmomentsignal Mw-ist und das Geschwindigkeitssignal ωP gegenüberstehen. Damit sind die theoretischen Voraussetzungen für eine vollständige Eingangsgrößenschätzung erfüllt. Das Blockschaltbild für die Schätzung am Beispiel des Rollenprüfstands ist in 4 gezeigt.
  • In vielen Fällen ist es möglich, den Rechenaufwand der Schätzung weiter zu reduzieren, sofern man auf die Schätzung des Ankermoments Ma verzichten kann. In diesem Fall kann das gemessene Drehmomentsignal Mw-ist als externe, meßbare Eingangsgröße des Vektors in2 definiert werden. Dies führt dazu, daß die Regelstrecke FR(s) im Gegensatz zu F(s) nurmehr eine mechanische Teilstrecke, bestehend aus den beiden Prüfstandsrollen aber ohne Gleichstrommaschine darstellt. Es ergibt sich dann das in 5 dargestellte alterative Blockschaltbild mit reduzierter Regelstrecke FR(s) und ebenfalls reduziertem Schätzer FS(s).
  • Für die konkrete Auslegung des Reglers K(s) innerhalb des Schätzers F(s) sind eine Reihe von Entwurfsverfahren verfügbar, wobei hier die modalen Verfahren wie Polvorgabe, vollständige modale Synthese aufgrund ihres relativ geringen numerischen Aufwands zu bevorzugen sind. Diese Methoden sind in der Lage unter Sicherstellung von Stabilität beliebig schnelle Pole des Schätzregelkreises vorzugeben, wobei die Bandbreite der Schätzung direkt durch die vorgegebenen Pole (= Einschwingverhalten des Schätzkreises) bestimmt wird.
  • Bislang wurde die Schätzung unter reibungsfreien Bedingungen betrachtet. Tatsächlich liegen bei allen Dynamometerprüfständen Reibungsverluste vor, die für eine exakte Simulation der Fahrmechanik berücksichtigt werden müssen. Rei bungsmomente sind sehr einfach zu berücksichtigen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß sie als weitere bekannte Eingangsgrößen der Regelstrecke aufgefaßt werden können. Der Schätzer oder reduzierte Schätzer ist dann um diese zusätzlichen Eingänge entsprechend dem in 6 dargestellten Blockschaltbild zu ergänzen. Hierbei werden die Reibungsmomente Mr von dem Schätzer ebenso behandelt wie andere meßbare Eingangsgrößen. Lediglich ihre Erfassung erfolgt nicht on-line, sondern in einer vorangehenden Lernphase off-line. Falls erforderlich, erlaubt der erfindungsgemäße Schätzer auch die getrennte Berücksichtigung von Reibungsmomenten für jede der beiden Prüfstandsrollen.
  • Aus dem von dem Schätzer oder reduzierten Schätzer geschätzten, abgegebenen Drehmoment MF-dach des Fahrzeugs wird das jeweilige Belastungsmoment MP als Sollwert für die unterlagerte Regelung nach folgender Gleichung berechnet: MP = MF-dachF – θP)/θF mit:
  • θF
    = nachzubildenes Fahrzeugträgheitsmoment
    θP
    = Dynamometerträgheitsmoment

Claims (7)

  1. Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften bei der stationären Untersuchung von Fahrzeugen oder bei vergleichbaren Untersuchungen mit Hilfe eines Dynamometers, mit wenigstens einer Rolle zur Übertragung eines eine Trägheitskraft simulierenden Belastungsmoments auf die Räder eines Fahrzeugs, einer mit der Rolle gekuppelten Belastungseinrichtung zur Erzeugung des Belastungsmoments, einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Drehmomentwandler zur Abgabe eines Drehmomentsignals und einem mit der Rolle und der Belastungseinrichtung gekuppelten Geschwindigkeitswandler zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals, wobei in Abhängigkeit von dem Drehmomentsignal und dem Geschwindigkeitssignal die Kraftabgabe des Fahrzeugs an der Rolle, in Abhängigkeit von dieser Kraftabgabe das Belastungsmoment und in Abhängigkeit von dem Belastungsmoment ein Belastungsregelsignal zur Regelung des Belastungsmoments bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Kraftabgabe des Fahrzeugs ein Schätzer verwendet wird, der eine geschlossene Kreisstruktur aufweist, in deren Vorwärtszweig ein Schätzregler mit hoher Signalverstärkung und in deren Rückwärtszweig ein lineares dynamisches Modell der Regelstrecke des Dynamometers liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gemessene, bekannte Eingangssignale, z.B. das Drehmomentsignal, zum Eingang der realen Regelstrecke und zum Eingang des Modells der Regelstrecke geleitet und synchron verarbeitet werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schätzer intern als Zustandsregler und Beobachter ausgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Komponenten des Schätzers innerhalb eines Regelrechners berechnet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schätzer zusätzliche Eingänge für bekannte, meßbare Eingangssignale, beispielsweise Reibungsmomente aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung von Reibungsmomenten nicht während des Prüfbetriebs mit der Simulierung von Trägheitskräften, sondern in einer separaten, dem Prüfbetrieb vorangehenden Lernphase mittels sogenannter Coarst-Down-Versuche des Prüfstands ohne Fahrzeug erfolgt, die die Reibungsmomente in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit liefern.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsmomente zweier Prüfstandsrollen getrennt erfasst und ausgewertet werden.
DE19730851A 1996-08-01 1997-07-18 Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers Expired - Lifetime DE19730851B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19730851A DE19730851B4 (de) 1996-08-01 1997-07-18 Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19631077 1996-08-01
DE19631077.6 1996-08-01
DE19730851A DE19730851B4 (de) 1996-08-01 1997-07-18 Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19730851A1 DE19730851A1 (de) 1998-02-05
DE19730851B4 true DE19730851B4 (de) 2006-07-06

Family

ID=7801496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19730851A Expired - Lifetime DE19730851B4 (de) 1996-08-01 1997-07-18 Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH112588A (de)
DE (1) DE19730851B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016123629A1 (de) 2016-12-07 2018-06-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Regelsystem für einen Lenkungsprüfstand

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19806755A1 (de) * 1998-02-18 1999-08-19 Zoellner Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugrollprüfstandes mit Massensimulation
DE19822037A1 (de) * 1998-05-15 1999-11-18 Schenck Pegasus Gmbh Verfahren und Regeleinrichtung zur elektrischen Schwungmassensimulation bei Prüfständen
DE19846612A1 (de) * 1998-10-09 2000-04-20 Schenck Pegasus Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Massensimulation von Kraftfahrzeugen auf ortsfesten Prüfständen
JP4446986B2 (ja) 2006-08-10 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 車両走行試験装置
CN106371017B (zh) * 2016-11-11 2023-04-25 福建工程学院 超声电机瞬态响应惯量负载加载装置及其加载方法
CN108398969B (zh) * 2018-05-02 2023-05-12 吉林大学 电机驱动磁流变液转子力感反馈装置及其使用方法
CN116280294B (zh) * 2023-03-24 2024-03-12 北京航辰机载智能系统科技有限公司 地面测试环境中惯性力模拟方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008901A1 (de) * 1979-12-19 1981-07-02 Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif. Dynamometersystem fuer die simulierung von strassenlast- und fahrzeugtraegheitsvermoegenskraeften bei der untersuchung von stationaer angeordneten fahrzeugen
US4745799A (en) * 1985-11-09 1988-05-24 Horiba, Ltd. Control device for chassis dynamometer system
DE4427966A1 (de) * 1994-08-09 1996-02-15 Schenck Pegasus Corp Verfahren und Vorrichtung zur Massensimulation auf ortsfesten Prüfständen
DE69320411T2 (de) * 1992-06-05 1998-12-24 Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif. Reibungsloser Dynamometer für Fahrwerk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008901A1 (de) * 1979-12-19 1981-07-02 Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif. Dynamometersystem fuer die simulierung von strassenlast- und fahrzeugtraegheitsvermoegenskraeften bei der untersuchung von stationaer angeordneten fahrzeugen
US4745799A (en) * 1985-11-09 1988-05-24 Horiba, Ltd. Control device for chassis dynamometer system
DE69320411T2 (de) * 1992-06-05 1998-12-24 Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif. Reibungsloser Dynamometer für Fahrwerk
DE4427966A1 (de) * 1994-08-09 1996-02-15 Schenck Pegasus Corp Verfahren und Vorrichtung zur Massensimulation auf ortsfesten Prüfständen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016123629A1 (de) 2016-12-07 2018-06-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Regelsystem für einen Lenkungsprüfstand

Also Published As

Publication number Publication date
DE19730851A1 (de) 1998-02-05
JPH112588A (ja) 1999-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018209594B4 (de) Verfahren und System für Lastschätzung und Schwerkraftausgleich auf einem Roboterarm
DE102010036500B4 (de) Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit einer Funktion zum zeitgleichen Bestimmen von Trägheit und Reibung
DE102004001764B4 (de) Ausgleich der Reibung in einem Lenksystem eines Fahrzeuges
DE102013109596B4 (de) Motorregelsystem zum Korrigieren von Spiel
DE3700409A1 (de) Hybrides fahrzeugbewegungsabschaetzsystem
EP0280948B1 (de) Elektronischer Beobachter für einen an eine Belastungsmaschine gekoppelten Drehmomenterzeuger sowie Verfahren zur Bestimmung des Momentes und zur Prüfung des Drehmomenterzeugers
DE3416496C2 (de)
EP0696729B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Massensimulation auf ortsfesten Prüfständen
DE19730851B4 (de) Verfahren zur Simulierung von Trägheitskräften mit Hilfe eines Dynamometers
DE102009007875A1 (de) Verfahren zum Kompensieren eines Winkelübertragungsfehlers eines Aktuators
EP3224589A1 (de) Verfahren und eine vorrichtung zur ermittlung des vortriebsmoments
DE102016007404A1 (de) Servosteuervorrichtung mit Funktion zur Online-Optimierung der Regelungsverstärkung unter Verwendung einer Bewertungsfunktion
EP1388732A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Massenträgheitsmomentes eines elektromotorischen Antriebssystems
DE102017004958A1 (de) Motorsteuervorrichtung, motorsteuerverfahren und motorsteuerprogramm
DE102009038155A1 (de) Servomotorsteuergerät
DE2126908C3 (de) Einrichtung zum Bestimmen einer bzw. eines von einem Motor an eine äußere Last abgegebenen Kraft bzw. Drehmoments
DE69323284T2 (de) Verfahren und System zur Abschätzung der Trägheitskräfte eines Zweimassensystems während der Geschwindigkeitsregelung
EP3329335B1 (de) Dämpfung von lastschwingungen ohne zusätzliche messmittel an der lastseite
DE102016123629A1 (de) Regelsystem für einen Lenkungsprüfstand
DE102017221238A1 (de) Servomotor-steuereinrichtung, servomotor-steuerverfahren und servomotor-steuerprogramm
DE60209894T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur winkelgeschwindigkeitssteuerung einer schwachgedämpften elektromechanischen kette
DE3843137A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines daempfers
AT510041B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur simulation eines translatorisch oder rotatorisch bewegten körpers
DE3026232C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Größenanzeige einer Unwucht beim Auswuchten von Rotoren
EP1005147A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung einer optimalen Verstärkung des Integrators eines Drehzahlreglers

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHENCK PEGASUS GMBH, 66571 EPPELBORN, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HORIBA AUTOMOTIVE TEST SYSTEMES GMBH, 64293 DARMST

8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right