用于求取用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)函數(shù)的方法以及滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于求取用于用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)（100）的調(diào)節(jié)參量（x）的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器（200）的開(kāi)關(guān)函數(shù)（s）的方法，其中開(kāi)關(guān)函數(shù)（s）被選擇作為調(diào)節(jié)偏差（e）與調(diào)節(jié)參量（x）以及其直至至少二階的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)且借助系統(tǒng)（100）的初始的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)被選擇RR，其中開(kāi)關(guān)函數(shù)（s）的系數(shù)借助系統(tǒng)（100）的閉合的調(diào)節(jié)回路的極點(diǎn)位置（λi）被展示，其中極點(diǎn)位置（λi）相應(yīng)地選擇作為調(diào)節(jié)偏差（e）的函數(shù)，并且其中系統(tǒng)（100）的所期望的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)借助極點(diǎn)位置中的至少一個(gè)第一極點(diǎn)位置（λ1）的移動(dòng)來(lái)設(shè)定，本發(fā)明還設(shè)計(jì)這樣的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器（200）以及其用途。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于求取用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)函數(shù)的方法以及滑動(dòng)模 態(tài)調(diào)節(jié)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于求取用于調(diào)節(jié)一系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參量的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān) 函數(shù)的方法以及一種滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器以及這樣的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 液壓閥例如液壓的方向閥的調(diào)芐基于技術(shù)方面的以及非技術(shù)方面的要求是高要 求的任務(wù)。在這樣的閥中，液壓流體的體積流量借助在閥體內(nèi)移動(dòng)的活塞的位置受到控制。 在此，活塞本身例如通過(guò)一電磁體或兩個(gè)相對(duì)作用的電磁體在其位置中受到調(diào)節(jié)。
[0003] 在此，一個(gè)或者說(shuō)兩個(gè)調(diào)節(jié)彈簧反作用于所述一個(gè)或者說(shuō)兩個(gè)磁體，如果磁體未 被通電，則所述調(diào)節(jié)彈簧將活塞在液壓的零點(diǎn)中中心定位。在所述閥內(nèi)，另外也作用有靜摩 擦和滑動(dòng)摩擦，其在調(diào)節(jié)所述閥時(shí)正如在相應(yīng)的磁性回路內(nèi)的磁性的滯后和渦流效應(yīng)那樣 同樣要被考慮。此外，在所述閥通流時(shí)，產(chǎn)生作用于移動(dòng)件或者說(shuō)活塞的流動(dòng)力，這同樣必 須在調(diào)節(jié)時(shí)被考慮。
[0004] 液壓閥的這些特性提出了對(duì)活塞的位置調(diào)節(jié)器的高要求。對(duì)液壓的方向閥的活塞 位置的調(diào)節(jié)而言，能夠例如使用PI調(diào)節(jié)器與狀態(tài)反饋的組合。這樣的調(diào)節(jié)器于是通常以非 線性在P分支和I分支中補(bǔ)充，以便將單個(gè)分支的放大彼此無(wú)關(guān)地適配于不同的信號(hào)區(qū)域， 并且考慮調(diào)節(jié)路徑的也即閥的特性。但是，此非線性導(dǎo)致大數(shù)量的耦接的參數(shù)，典型地在調(diào) 節(jié)器設(shè)計(jì)的框架中手動(dòng)地設(shè)計(jì)所述參數(shù)。
[0005] 然后對(duì)此，通常測(cè)量不同的跳躍大小的階躍響應(yīng)，并且如此久地改變調(diào)節(jié)器參數(shù)， 直至系統(tǒng)特性對(duì)應(yīng)于所期望的要求。用于將這樣的過(guò)程自動(dòng)化的原理例如從以下已知： Krettek et al:''Evolutionary hardware-in-the-loop optimization of a Controller for cascaded hydraulic valves"。IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics，1-6，2007〇
[0006] 但是，這樣的調(diào)節(jié)器的研發(fā)時(shí)間和開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及由此造成的成本經(jīng)受越來(lái)越 約束的預(yù)算，從而用于液壓閥的調(diào)節(jié)器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越難。
[0007] 因此期望的是，提供一種例如用于液壓閥的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器一方面可以簡(jiǎn)單地 參數(shù)化，并且另一方面在減小復(fù)雜性時(shí)提供了與至今使用的調(diào)節(jié)器相同的調(diào)節(jié)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明，建議了帶有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的用于求取用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的 開(kāi)關(guān)函數(shù)的方法以及滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器以及這樣的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的用途。有利的設(shè)計(jì)方案 是從屬權(quán)利要求以及下述說(shuō)明的對(duì)象。
[0009] 發(fā)明益處 根據(jù)本發(fā)明的方法用于求取用于調(diào)節(jié)一系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參量的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)函 數(shù)。在此，開(kāi)關(guān)函數(shù)作為調(diào)節(jié)參量的調(diào)節(jié)偏差與其對(duì)時(shí)間的直至至少二階的導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，并 且借助系統(tǒng)的開(kāi)始的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)被選擇。開(kāi)關(guān)函數(shù)的系數(shù)借助系統(tǒng)的閉合的調(diào)節(jié)回路的若干 極點(diǎn)被展示且相應(yīng)地被選擇為調(diào)節(jié)偏差的函數(shù)。系統(tǒng)的所期望的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)然后借助所述極 點(diǎn)的至少一個(gè)第一極點(diǎn)的移動(dòng)而設(shè)定。
[0010] 狀態(tài)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)通常借助路段模型來(lái)完成。但是因?yàn)閺恼{(diào)節(jié)技術(shù)方面看，不存 在用于例如液壓的方向閥的足夠的模型或者至少僅能夠利用并非不顯著的也即在實(shí)際中 過(guò)大的花費(fèi)來(lái)求取，則在該情況中通常僅能夠使用結(jié)構(gòu)可變的調(diào)節(jié)器或手動(dòng)優(yōu)化的PI調(diào)節(jié) 器，正如上文提到的那樣。算作該類(lèi)的滑動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器或者說(shuō)滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的特征在于， 其相對(duì)于路段模型的參數(shù)不確定性是不變的或者說(shuō)也能在沒(méi)有路段模型的情況下被使用。
[0011] 滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)是開(kāi)關(guān)函數(shù)，該開(kāi)關(guān)函數(shù)展示了關(guān)于有待調(diào)節(jié)的系統(tǒng)的狀 態(tài)的加權(quán)的總和。狀態(tài)能夠(基于的假設(shè)是，以調(diào)節(jié)一般形式來(lái)描述調(diào)節(jié)路徑)例如指的是 參量例如位置或該位置的調(diào)節(jié)誤差以及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)。從而，速度偏差以及加速度誤差能夠 被使用作為狀態(tài)例如是調(diào)節(jié)誤差。
[0012] 利用開(kāi)關(guān)函數(shù)因此建立了在單個(gè)的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。對(duì)應(yīng)于在狀態(tài)空間中的 超平面的所謂的開(kāi)關(guān)平面在此代表在均勻形式中的線性的微分方程，該開(kāi)關(guān)平面通過(guò)開(kāi)關(guān) 函數(shù)的零值定義。在此，所提到的微分方程的系數(shù)按照調(diào)節(jié)參量或者說(shuō)有待調(diào)節(jié)的系統(tǒng)的 所期望的動(dòng)態(tài)而被選擇。例如，對(duì)描述能夠變化的位置的微分方程而言，能夠預(yù)先設(shè)定這樣 的運(yùn)動(dòng)的所期望的緩沖，在速度也即位置的第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)的系數(shù)中反映該運(yùn)動(dòng)。
[0013] 在滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)中此時(shí)試圖將該開(kāi)關(guān)函數(shù)的值改變至零且保持在該處。由此，在 調(diào)節(jié)時(shí)，所述系統(tǒng)遵循所期望的動(dòng)態(tài)。然后，調(diào)整參量(該調(diào)整參量在液壓閥的情況中例如 指的是在電磁體中的電流)能夠依據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)的實(shí)時(shí)值被設(shè)定，從而開(kāi)關(guān)函數(shù)的值在調(diào)整 參量對(duì)系統(tǒng)或者說(shuō)對(duì)調(diào)節(jié)誤差的影響下能夠向著零的方向移動(dòng)。在此，在理想的條件下，能 夠按照開(kāi)關(guān)函數(shù)的前綴符號(hào)的不同，正地或負(fù)地為調(diào)整參量選擇恒定的數(shù)值。在此，調(diào)整參 量的與開(kāi)關(guān)函數(shù)的值的這樣的相關(guān)性也被描述為調(diào)整規(guī)則。
[0014] 但是，在實(shí)際的條件例如受限的開(kāi)關(guān)頻率中以及在考慮傳感器動(dòng)態(tài)和調(diào)整元件動(dòng) 態(tài)時(shí)，所提到的調(diào)整規(guī)則導(dǎo)致有缺陷的調(diào)節(jié)性能，因此也能夠使用二階的滑動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器， 對(duì)該滑動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器而言，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)函數(shù)的以及其第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)的穩(wěn)定性，也即，不僅開(kāi) 關(guān)函數(shù)本身而且其第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)向著零值的方向變化且然后保持在該處。這一點(diǎn)例如通過(guò) 連續(xù)的調(diào)整規(guī)則進(jìn)行，也即，調(diào)整參量的數(shù)值依據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)的值而變化。當(dāng)開(kāi)關(guān)函數(shù)的值越 小時(shí)，能夠例如越小地選擇調(diào)整參量的值。
[0015] 線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)(例如該開(kāi)關(guān)函數(shù)至今所描述的那樣)導(dǎo)致的是，由此產(chǎn)生的系統(tǒng) 的閉合的調(diào)節(jié)回路同樣具有線性的動(dòng)態(tài)。但是在實(shí)際中，常常非線性的動(dòng)態(tài)是值得期望的， 在該動(dòng)態(tài)中，被調(diào)節(jié)的系統(tǒng)例如在小的偏移時(shí)獲得很快的補(bǔ)償，但是在大的導(dǎo)引參量跳躍 時(shí)緩慢地反應(yīng)，以便不損害系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0016] 首先利用所描述的步驟得到這樣的線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)，該步驟將開(kāi)關(guān)函數(shù)選擇作為 調(diào)節(jié)偏差和其直至至少二階導(dǎo)數(shù)的函數(shù)。然后例如開(kāi)關(guān)函數(shù)s能夠具有形式 .雄為轉(zhuǎn)&雙_4'夢(mèng);、:|__，其中 rQ、ri是相應(yīng)的系數(shù)，并且是調(diào)節(jié)偏差和其第一或者說(shuō)第二 時(shí)間導(dǎo)數(shù)。在這里選擇二階，因?yàn)槎A通常足夠用于足夠準(zhǔn)確地描述液壓閥或者說(shuō)其動(dòng)態(tài)。 然而，在當(dāng)前描述的方法中也能夠?qū)⒏叩碾A考慮在內(nèi)。然后，開(kāi)關(guān)函數(shù)的系數(shù)的借助系統(tǒng) 的初始的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)所進(jìn)行的預(yù)先設(shè)定首先導(dǎo)致帶有這樣的動(dòng)態(tài)的線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)，該動(dòng)態(tài) 例如已經(jīng)幾乎對(duì)應(yīng)所期望的動(dòng)態(tài)，但是還不準(zhǔn)確匹配于當(dāng)前系統(tǒng)的所期望的調(diào)節(jié)特性。
[0017] 然后，另外的步驟即借助系統(tǒng)的閉合的調(diào)節(jié)回路的極點(diǎn)位置來(lái)展示開(kāi)關(guān)函數(shù)的系 數(shù)能夠例如通過(guò)系數(shù)的簡(jiǎn)單的比較而進(jìn)行，其中基礎(chǔ)在于，線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)通過(guò)極點(diǎn)位置 被展示，該極點(diǎn)位置在所屬的閉合的調(diào)節(jié)回路中確定調(diào)節(jié)特性或者說(shuō)動(dòng)態(tài)。這一點(diǎn)能夠例 如通過(guò)以下方式進(jìn)行，即形式為(d/dt-M)的算子重復(fù)地適用于調(diào)節(jié)偏差，其中\(zhòng)是閉合的 調(diào)節(jié)回路的第i個(gè)極點(diǎn)位置。通過(guò)這個(gè)算子的兩次使用，例如獲得了形式為 鄭爲(wèi)約。為爲(wèi)^f秦的開(kāi)關(guān)函數(shù)，其中λ#Ρλ 2為極點(diǎn)位置。然后，所述極點(diǎn)位置能 夠例如通過(guò)比較所述系數(shù)而被求取。通過(guò)極點(diǎn)位置能夠得到用于動(dòng)態(tài)、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)回路 的收斂率的論斷。
[0018] 在下文的尤其有利的步驟中，這時(shí)將極點(diǎn)位置相應(yīng)地選擇作為調(diào)節(jié)偏差的函數(shù)， 也即將極點(diǎn)位置^以^^心)的形式選擇。以這種方式，從線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)中得到非線性的 開(kāi)關(guān)函數(shù)。這一點(diǎn)能夠尤其考慮的期望是，為小的調(diào)節(jié)誤差提供較高的動(dòng)態(tài)，辦法是:合適 地選擇極點(diǎn)位置。
[0019] 這時(shí)，能夠在另一個(gè)步驟中借助極點(diǎn)位置中的至少一個(gè)第一極點(diǎn)位置例如λ:的移 動(dòng)而設(shè)定系統(tǒng)的所期望的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)。這一點(diǎn)這時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的匹配或者說(shuō)一個(gè)也或者多個(gè)極 點(diǎn)位置的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了將開(kāi)關(guān)函數(shù)快速地匹配至所期望的調(diào)節(jié)特性或者說(shuō)所期望的動(dòng)態(tài)，然 而存在用于在例如小的和/或大的調(diào)節(jié)偏差的情況下匹配調(diào)節(jié)特性的非線性。許多不同的、 在可能情況下同樣被耦合的參數(shù)(例如這一點(diǎn)在非線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)的單個(gè)的系數(shù)的傳統(tǒng)的 確定(例如通過(guò)數(shù)字的方法)時(shí)是這種情況)的確定基于這種帶有很少數(shù)量的有待確定的參 數(shù)的分析原理因而不再必需。由此能夠進(jìn)行滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的快速的和在花費(fèi)上有利的設(shè) 定。此外，這種方法相比其它的方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，開(kāi)關(guān)函數(shù)的參數(shù)化從調(diào)節(jié)技術(shù)方面來(lái)看 能夠自發(fā)地理解，這是因?yàn)殚]合的調(diào)節(jié)回路對(duì)調(diào)節(jié)特性即例如調(diào)節(jié)的速度的影響是已知 的。
[0020] 優(yōu)選地，尤其借助與調(diào)節(jié)偏差的數(shù)值相乘的第一常數(shù)和相加的第二常數(shù)將第一極 點(diǎn)位置選擇作為調(diào)節(jié)偏差的線性函數(shù)。例如，第一和支配的極點(diǎn)位置λ:能夠被選擇為形式 為轉(zhuǎn)5 4'.%。支配的極點(diǎn)位置決定性地確定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。在此，針對(duì)性地被選擇為大 于零的△ λ、直線方程的斜率以及針對(duì)性地被選擇為小于零的λ〇表現(xiàn)為所屬的縱坐標(biāo)區(qū)段。 調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)由此通過(guò)第一極點(diǎn)位置的移動(dòng)而被匹配。例如，通過(guò)向左的移動(dòng)也即向著數(shù) 值方面較大的負(fù)值的方向，能夠?qū)崿F(xiàn)更加快速的動(dòng)態(tài)。
[0021] 作為替代方案，第一極點(diǎn)位置也能夠選擇為調(diào)節(jié)偏差的至少二階函數(shù)。由此，能夠 例如為較小的調(diào)節(jié)誤差實(shí)現(xiàn)較少的動(dòng)態(tài)變化。
[0022] 另外作為替代方案，第一極點(diǎn)位置能夠被選擇為調(diào)節(jié)偏差的根數(shù)函數(shù)。由此，能夠 例如為較小的調(diào)節(jié)誤差實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化。
[0023] 有利地，將其余的極點(diǎn)位置相應(yīng)地比例于第一極點(diǎn)地選擇。例如，能夠以 為_(kāi)#減賴(lài)為形式選擇極點(diǎn)λ,。其余的極點(diǎn)位置與第一極點(diǎn)位置的這樣的耦合實(shí)現(xiàn)了在 設(shè)定開(kāi)關(guān)函數(shù)時(shí)的有待設(shè)定的參數(shù)的還要更少的數(shù)量，這是因?yàn)槠溆嗟臉O點(diǎn)位置在移動(dòng)第 一極點(diǎn)位置時(shí)被一同移動(dòng)。常數(shù) Cl能夠例如經(jīng)驗(yàn)地求取也或者與其它的參數(shù)共同地優(yōu)化。
[0024] 有利的是，將液壓的系統(tǒng)尤其是液壓閥使用作為系統(tǒng)，并且尤其將活塞的位置或 液壓系統(tǒng)的體積流量使用作為參量。正如開(kāi)文已經(jīng)提到的那樣，恰好在液壓系統(tǒng)例如液壓 閥或液壓的方向閥的情況下，調(diào)節(jié)路徑在調(diào)節(jié)技術(shù)方面在大多情況下不能夠或至少僅在顯 著的花費(fèi)下才足夠地被調(diào)整，從而在這里，所介紹的方法提供的尤其有效的可行方案是，提 供一種調(diào)節(jié)器。但是要強(qiáng)調(diào)的是，所介紹的調(diào)節(jié)適用于所有的這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用 滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)和/或?qū)Ψ蔷€性的開(kāi)關(guān)函數(shù)而言是所期望的。
[0025] 用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)函數(shù)的求取(正如這一點(diǎn)如所介紹的那樣)能夠例如 在使用多標(biāo)準(zhǔn)的算法情況下在硬件在環(huán)試驗(yàn)的框架中進(jìn)行，其中例如使用液壓閥尤其是液 壓的方向閥作為系統(tǒng)。在此，例如直接在所述閥上檢測(cè)所有的可能的解決方案且分析實(shí)際 的階躍響應(yīng)。在此，階躍響應(yīng)的分析例如在所謂的Pareto優(yōu)化的意義中借助多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn) 行，所述標(biāo)準(zhǔn)彼此獨(dú)立地分析上升時(shí)間、傳遞性能和在靜止位置中的平均誤差。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參量并且包括已經(jīng)按照根據(jù) 本發(fā)明的方法所求取的開(kāi)關(guān)函數(shù)。
[0027] 優(yōu)選地，為調(diào)節(jié)器的調(diào)整參量的值預(yù)先設(shè)定了與開(kāi)關(guān)函數(shù)的值的相關(guān)性。
[0028] 有利地，其中，將調(diào)整參量的值預(yù)先設(shè)定作為這樣的函數(shù)，該函數(shù)包括與開(kāi)關(guān)函數(shù) 的數(shù)值的根數(shù)成比例的份額。這一點(diǎn)例如以形式
e進(jìn)行，其中u是調(diào)整參 量的值并且β是比例放大因數(shù)。此外，u能夠包括相加的份額m，其時(shí)間導(dǎo)數(shù)對(duì)而言 是馬=且對(duì)而言是
。在此，α說(shuō)明了積分放大因數(shù)，且UM說(shuō)明 了用于調(diào)整參量的最大值。以這種方式能夠提供帶有連續(xù)的調(diào)整規(guī)則的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器 實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)函數(shù)以及其第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)的穩(wěn)定性，也即，能夠考慮實(shí)際的條件例如受限的開(kāi) 關(guān)頻率或傳感器動(dòng)態(tài)或調(diào)整元件動(dòng)態(tài)。
[0029] 滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器能夠例如借助相應(yīng)地設(shè)定的在計(jì)算單元中的硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 例如對(duì)此也能夠設(shè)置用于獲取例如關(guān)于活塞的實(shí)時(shí)的位置(如果其是調(diào)節(jié)參量）的信號(hào)的 相應(yīng)的輸入端。針對(duì)性地，例如也將相應(yīng)的硬件或者說(shuō)電子裝置安裝至有待調(diào)節(jié)的閥。相應(yīng) 于此，根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元尤其在程序技術(shù)方面被設(shè)定用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0030] 所述滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的以計(jì)算機(jī)程序?yàn)樾问降膶?shí)施是有利的，這是因?yàn)檫@一點(diǎn)尤 其引起小的成本，特別是當(dāng)執(zhí)行的控制器還被用于其它的任務(wù)以及因此總歸存在時(shí)。用于 提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是磁性的、光學(xué)的和電的存儲(chǔ)器，例如硬盤(pán)、閃存、 EEPR0M、DVD等。也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的根據(jù)本發(fā)明的用途用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參量，其 中尤其依據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)的值來(lái)設(shè)定調(diào)整參量的值。
[0032] 關(guān)于另外的有利的設(shè)計(jì)方案以及根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)以及其用途，為避免 重復(fù)起見(jiàn)參照上述的實(shí)施方案。
[0033] 本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案由說(shuō)明書(shū)和附圖中得出。
[0034] 本發(fā)明依據(jù)附圖中的實(shí)施例被示意性地示出并且在下文中參考附圖被詳細(xì)地描 述。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1示意示出了液壓的方向閥，根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器能夠用于該方向閥 的調(diào)節(jié)。
[0036] 圖2示意示出了在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中的帶有根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的 調(diào)節(jié)回路。
[0037] 圖3示意示出了用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中的非根據(jù)本發(fā)明 的和根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)函數(shù)的2維的示意圖。
[0038] 圖4在圖表中展示了在不同的優(yōu)選的實(shí)施方式中的閉合的調(diào)節(jié)回路的極點(diǎn)的示意 圖，例如該極點(diǎn)能夠用于根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)函數(shù)。
[0039] 圖5示意示出了在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中的根據(jù)本發(fā)明的方法的可行的流程。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 在圖1中示意和示例示出了構(gòu)造為液壓的方向閥的系統(tǒng)100,在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形 式中的用于調(diào)節(jié)的根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器能夠用于該系統(tǒng)。
[0041] 液壓的方向閥100具有活塞110,該活塞能夠在殼體中移動(dòng)，以便適當(dāng)?shù)匕延糜诶?的壓力接口 P、用于儲(chǔ)箱的壓力接口 T以及工作接口 A和B彼此相連?；钊?10在一殼體端部處 借助彈簧120被以回復(fù)力加載并且在另一殼體端部處借助電磁體130被以設(shè)定力加載。另一 個(gè)彈簧121反作用于彈簧120,以便將活塞110在沒(méi)有磁性力的情況下保持在零位中。
[0042] 在電磁體130處能夠施加電壓，以便按照電壓值來(lái)移動(dòng)活塞110。此外，設(shè)置了行程 接收器140,以便獲取活塞110的位置以及必要時(shí)速度以及加速度并且將該信號(hào)繼續(xù)傳遞至 處理單元。在此要提到的是，所展示的閥示例地具有用于觸發(fā)活塞的僅一個(gè)電磁體。但是同 樣能夠考慮的是，使用帶有多個(gè)電磁體的閥。
[0043] 在圖2中示出了簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)圖解，借助該調(diào)節(jié)圖解例如液壓的方向閥100的活塞 110的位置X作為調(diào)節(jié)參量能夠調(diào)節(jié)。能夠首先預(yù)先設(shè)定用于所述位置的額定值或參考值 xref。從位置的反饋的實(shí)際值X中形成調(diào)節(jié)偏差e=X-Xref且提供給滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器200?；瑒?dòng) 模態(tài)調(diào)節(jié)器按照上文已經(jīng)提到的過(guò)程從開(kāi)關(guān)函數(shù)中求取用于調(diào)整參量u的值，該調(diào)整參量 在該情況中是施加在電磁體130處的電壓。然后，通過(guò)調(diào)節(jié)路徑210影響活塞110的位置X。此 處再次要提到的是，調(diào)整參量通過(guò)調(diào)節(jié)路徑對(duì)滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的準(zhǔn)確的影響是不相干的。
[0044] 除了額定值Xrrf、實(shí)際值X和調(diào)節(jié)偏差e之外，其相應(yīng)的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)和二階時(shí)間導(dǎo) 數(shù)也一同進(jìn)入調(diào)節(jié)中，正如這一點(diǎn)在上文所詳細(xì)地闡釋的那樣。只不過(guò)為了清楚起見(jiàn)，在圖 2中僅展示了相應(yīng)的未求導(dǎo)的參量。
[0045] 在圖3中，此時(shí)在圖表中示出了兩個(gè)開(kāi)關(guān)函數(shù)si和S2的兩個(gè)開(kāi)關(guān)平面si=0和S2=0。 在此，繪出了基于調(diào)節(jié)偏差e的調(diào)節(jié)偏差的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)3。在此要注意的是，為了受限的 和較為簡(jiǎn)單的可展示性起見(jiàn)，示例地僅示出了一階開(kāi)關(guān)函數(shù)的開(kāi)關(guān)平面。開(kāi)關(guān)平面因此準(zhǔn) 確地說(shuō)僅涉及開(kāi)關(guān)直線。
[0046] 開(kāi)關(guān)直線幻=0屬于形式為-祕(mì)或者說(shuō)為的線性的開(kāi)關(guān)函 數(shù)，其中為為常數(shù)。但是，開(kāi)關(guān)直線s2=0屬于形式為…?的非線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)，其 中為以的。通過(guò)合適地選擇^作為e的函數(shù)，因此能夠獲得開(kāi)關(guān)直線的期望的曲率，在圖3 中僅示例地標(biāo)識(shí)了該曲率。對(duì)此也要注意的是，這樣的非線性的開(kāi)關(guān)函數(shù)也相應(yīng)地能夠被 形成用于較高的階。
[0047] 在圖4中，在圖表中示出了用于$ &為(轉(zhuǎn)的不同的可行的實(shí)施方式。為』涉及形式 為義歲卜M|:十4的線性的函數(shù)，其中Δλ是斜率且~是所屬的縱坐標(biāo)區(qū)段，正如上文已經(jīng) 闡釋這一點(diǎn)那樣。以這種方式，對(duì)數(shù)值方面較大的調(diào)節(jié)偏差而言得到了數(shù)值方面較小的第 一極點(diǎn)位置并且對(duì)數(shù)值方面減小的調(diào)節(jié)偏差而言得到了數(shù)值方面較大的第一極點(diǎn)位置。
[0048] 由此，開(kāi)文提到的和在實(shí)踐中常常期望的動(dòng)態(tài)性能夠以在小的偏移情況下的很快 速的補(bǔ)償，但是在大的導(dǎo)引參量跳躍的情況下以緩慢的反應(yīng)進(jìn)行考慮。
[0049] 利用λκ^Ρλ:,3例如示出了第一極點(diǎn)位置的平方的和根數(shù)的相關(guān)性。在此，它涉及 依據(jù)調(diào)節(jié)偏差針對(duì)性地影響所述動(dòng)態(tài)的另外的可行方案，正如上文已經(jīng)闡釋這一點(diǎn)那樣。
[0050] 在圖5中示意示出了在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中的根據(jù)本發(fā)明的方法的可行的過(guò) 程，該方法用于求取用于滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)函數(shù)。在此，涉及的是硬件在環(huán)試驗(yàn)，其中 所述系統(tǒng)以調(diào)節(jié)參量，在當(dāng)前是液壓的方向閥1〇〇以活塞的位置X以合適的方式連接至計(jì)算 機(jī)500和實(shí)時(shí)系統(tǒng)510。
[0051] 在實(shí)時(shí)系統(tǒng)510上例如實(shí)現(xiàn)有滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器200,為該滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器預(yù)先設(shè)定 額定值Xref。在此，滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器200包括帶有用于液壓的方向閥100的初始調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)的開(kāi) 關(guān)函數(shù)。通過(guò)所述滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器200因此求取用于調(diào)整參量在當(dāng)前是電壓u的值，然后在 液壓的方向閥100的電磁體處設(shè)定該值。
[0052] 借助在液壓的方向閥100中的行程接收器求取活塞的位置的實(shí)際值X且將該實(shí)際 值繼續(xù)傳遞至實(shí)時(shí)系統(tǒng)510以及計(jì)算機(jī)500。雖然把實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的實(shí)際值X提供給滑動(dòng)模態(tài) 調(diào)節(jié)器200以用于調(diào)節(jié)，但是在計(jì)算機(jī)500上例如借助合適的程序在步驟520中實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài) 方面對(duì)活塞的位置X的評(píng)定。
[0053]在步驟530中，緊接著進(jìn)行滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器200的開(kāi)關(guān)平面的例如第一極點(diǎn)位置& 的適配或者說(shuō)移動(dòng)。以這種方式，能夠通過(guò)僅幾個(gè)參數(shù)例如僅第一極點(diǎn)位置的適配或者說(shuō) 移動(dòng)而快速和簡(jiǎn)單地找到用于所期望的動(dòng)態(tài)的合適的開(kāi)關(guān)函數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于求取用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)（100)的調(diào)節(jié)參量(X)的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器(200)的開(kāi)關(guān)函 數(shù)(s)的方法， 其中將開(kāi)關(guān)函數(shù)(s)選擇作為對(duì)調(diào)節(jié)參量(X)的調(diào)節(jié)偏差(e)的和該調(diào)節(jié)偏差的直至至 少二階的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，且該開(kāi)關(guān)函數(shù)借助系統(tǒng)（1〇〇)的初始的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)被選擇， 其中借助系統(tǒng)（100)的閉合的調(diào)節(jié)回路的極點(diǎn)位置(M)展示所述開(kāi)關(guān)函數(shù)(s)的系數(shù)， 其中極點(diǎn)位置(M)相應(yīng)地選擇作為調(diào)節(jié)偏差(e)的函數(shù)，并且 其中系統(tǒng)（100)的所期望的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)借助所述極點(diǎn)位置中的至少一個(gè)第一極點(diǎn)位置 (λ:)的移動(dòng)來(lái)設(shè)定。2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一極點(diǎn)位置(λ:)被選擇作為調(diào)節(jié)偏差的線性函 數(shù)。3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，第一極點(diǎn)位置(Μ)作為調(diào)節(jié)偏差的線性函數(shù)借 助與調(diào)節(jié)偏差的數(shù)值相乘的第一常數(shù)和相加的第二常數(shù)被選擇。4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一極點(diǎn)位置(Μ)被選擇作為調(diào)節(jié)偏差(e)的至少 二階的函數(shù)。5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一極點(diǎn)位置(M)被選擇作為調(diào)節(jié)偏差(e)的根數(shù) 函數(shù)。6. 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，相應(yīng)地與第一極點(diǎn)位置(M)成比例地選 擇其余的極點(diǎn)位置。7. 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將液壓的系統(tǒng)尤其是液壓閥使用作為 系統(tǒng)(100)。8. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其中，把活塞（110)的位置或液壓的系統(tǒng)的體積流量選 擇作為調(diào)節(jié)參量(X)。9. 一種用于利用開(kāi)關(guān)函數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參量的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器（200)，按照按前述 權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法求取該開(kāi)關(guān)函數(shù)。10. 按照權(quán)利要求9所述的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器(200)，其中，對(duì)調(diào)節(jié)器的調(diào)整參量(u)的值 而言預(yù)先設(shè)定了與開(kāi)關(guān)函數(shù)(s)的值的相關(guān)性。11. 按照權(quán)利要求10所述的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器(200)，其中，將調(diào)整參量(u)的值預(yù)先設(shè)定 作為這樣的函數(shù)，該函數(shù)包括與開(kāi)關(guān)函數(shù)(s)的數(shù)值的根數(shù)成比例的份額。12. -種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算單元上被執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序把計(jì)算單 元觸發(fā)以用于提供按權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器(200)。13. -種能夠由機(jī)器讀取的儲(chǔ)存介質(zhì)，所述儲(chǔ)存介質(zhì)帶有在其上儲(chǔ)存的按照權(quán)利要求 12所述的計(jì)算機(jī)程序。14. 一種按照權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器（200)的用途，其用于調(diào) 節(jié)系統(tǒng)（100)的調(diào)節(jié)參量(X)。15. -種按照權(quán)利要求10或11所述的滑動(dòng)模態(tài)調(diào)節(jié)器（200)的用途，其用于調(diào)節(jié)系統(tǒng) (100)的調(diào)節(jié)參量(X)，其中依據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)(S)的值來(lái)設(shè)定調(diào)整參量(u)的值。
【文檔編號(hào)】F01L9/02GK105974789SQ201610131916
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】T.伯特倫, I.格羅瓦茨基, C.克林曼, G.肖佩爾
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