CN103197703A - 用于减轻滑差振动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减轻机动车传动系中的滑差振动的方法，该传动系具有驱动单元、变速器以及自动摩擦离合器。

Description

用于减轻滑差振动的方法

本发明涉及一种用于减轻滑差振动的方法。

本发明涉及一种作为软件策略实施的方法，用于减轻机电一体化控制的摩擦离合器的滑差振动(Rupfschwingung)。

按照例如在DE10323567A1中所描述的用于抗滑差振动调节的现有技术，未过滤的、含有振动的变速器输入转数信号与对应的过滤过的信号之间的差被作为调节装置的输入信号使用。该输入信号被作为加权的和与其导数被叠加到作为附加电压的促动器电压上。导数的意义在于，对于振动信号，获得一个相移90°的信号(注：正弦函数的导数是余弦函数并且该余弦函数又是一个相移90°的正弦函数)。

在共振情况下，上述加权和的主分量为该差信号的时间导数。首先该信号有强噪声，从而在离合器促动器上必定给出相应有强噪声的电压。此外，变速器输入转数中的较高频率分量也一同被放大。此外对于滑差振动只直接考虑唯一一个频率，从而在基本的传动系固有频率的共振之外没有正确考虑相位移。如果所考察的振动例如由一较高频的或低频的激励引起，则系统按趋势反相或同相振动。因此，设计在90°相位移上的权重不再正确，在最糟糕情况下不是衰减振动而是激励振动。

本发明的任务在于，寻找一种解决方法，使得根据出现的振动频率而定以尽可能平滑的信号、不激励较高频分量地进行离合促动器的控制。

该任务通过具有本发明特征的方法解决。

根据本发明，提出一种用于减轻机动车传动系中的滑差振动的方法，该机动车传动系具有驱动单元、变速器以及自动摩擦离合器，其中，执行下面的步骤：

·将一个在时间进程中描述具有初始频率的正弦函数的信号的当前信号值与变速器输入转数信号(IPS信号)的当前信号值相乘得出一正弦乘积当前值，将一在时间进程中描述一具有初始频率的余弦函数的信号的当前信号值与变速器输入转数信号(IPS信号)的当前信号值相乘得出一余弦乘积当前值，

·对该正弦乘积当前值以及从该正弦乘积当前值开始经过初始频率的一个周期求得的所有正弦乘积值求移动平均值得出一正弦分量值，对余弦乘积当前值以及从该余弦乘积当前值开始经过初始频率的一个周期求得的所有余弦乘积值求移动平均值得出一余弦分量值，

·由该正弦分量值和余弦分量值求得振幅(振幅)，

·求得变速器输入转数信号(IPS信号)和该余弦函数之间的相位移(相位)，

·由该振幅(振幅)和相位移(相位)求得一代表滑差振动的信号，

·求得该代表滑差振动的信号的相位移的值，其中，该值如此选择，使得在该代表滑差振动的信号以该值相位移时得到一作用于离合器促动器上的控制信号，该控制信号减轻滑差振动。

在本发明的一有利实施方式中规定，该代表滑差振动的信号的相位移的值为90°。

在本发明另一有利实施方式中规定，所述由正弦分量值和余弦分量值求得振幅(振幅)通过由正弦分量和余弦分量这两个值的平方和求方根来进行。

在本发明的另一有利实施方式中规定，变速器输入转数信号(IPS信号)和余弦函数之间的相位移(相位)的求得借助正弦分量和余弦分量这两个值的正负号和反正切函数来进行。

在本发明的另一有利实施方式中规定，由求得的变速器输入转数信号(IPS信号)和余弦函数之间的相位移的时间导数求出一修正频率，其中，借助对初始频率或者一已存在的最新的修正过的频率(已修正的频率)和该修正频率求差，求得一修正后的频率(已修正的频率)。

在本发明的另一有利实施方式中规定，正弦_函数(30)和余弦_函数(20)是两个相互正交的、周期性的数学函数。

本发明方法的优点在于，离合器促动器的控制根据出现的振动频率不同而变相位地以尽可能平滑的信号、不激励较高频分量地进行。

本发明的其他优点和有利方案是下面的说明书和附图及附图描述的主题。

为了从未过滤的变速器输入转数信号提取滑差振动的相关分量，首先假定一初始频率。在此容易想到的是基本的传动系固有频率，它对于一个系统而言在一个窄的频带内已知。经过该初始频率的一个周期，该未过滤的变速器输入转数信号以随意选择的时间原点和针对该时间原点已知的相位一次与正弦函数相乘，一次与余弦函数相乘，分别求平均值，例如在一个周期上的移动平均(注：这与对频率以强烈受限的积分区间进行博里叶变换相似)。正弦分量和余弦分量也可被解释为相对于作为基础的已知相位的振幅(平方和的方根)和相位(比值的反正切)，并且由正弦分量和余弦分量求得振幅和相位。该计算随着时间连续进行。如果作为基础的初始频率ω₀与所考察的滑差振动ω_sig的相关振动分量相匹配，即频率ω₀和ω_sig一致，则得到的相位保持稳定。如果在ω₀和ω_sig之间存在(不太大的)频率偏差，则相位将与频率偏差

成比例地按照：

变化。

该频率偏差此时可用于相对于初始频率来适配频率，并且再次用适配后的频率来执行该方法。替换地，只使用随时间变化的相位作为修正频率，这相当于有效修正频率，不用明确求出初始频率值的适配。因为在滑差振动中大多只有接近基本的传动系固有频率(其被选择为初始频率)的频率起作用，大多数情况下考虑由随时间变化的相位得出的频率偏差就足够了。

下面，如从物理和电子技术文献中良好公知的那样，将传动系简化为被驱动的减振的谐振子来考察，该谐振子的特点是具有如下特性：

在起振状态中振动频率相当于激励频率。

如果激励频率明显高于固有频率，则激励和振动则是反相的。

如果激励频率明显低于固有频率，则激励和振动则是同相的。

如果激励频率与固有频率相同，则两者直接存在90°相位差并且振幅最大(共振)。

由此产生以下后果：

根据要衰减的频率而定，必须为减振而产生具有相应相位的反信号。

所述反信号的振幅也必须相应地匹配。

因此，该反信号可相应地产生，其方式是，相对于被探测的相位产生一具有相应振幅的正弦振动并相应地将其用作调整参量，用于离合器上的力矩调制。在此，也可以通过信号渡越时间或硬件动态特性在相位中相应考虑时延，如同探测的频率可被用与相位匹配那样。

下面根据附图1通过一具体实施例来阐明本方法：

IPS信号10为未过滤变速器输入转数。

余弦函数20和正弦函数30是两个具有初始频率的周期函数(彼此正交)，IPS信号与这两个函数相乘。选择传动系固有频率作为初始频率。

相乘得到的结果是余弦乘积40和正弦乘积50。

经过初始频率的一个周期的两个移动平均值是余弦分量60和余弦分量70。

这两个分量(余弦分量60和余弦分量70)平方和的方根是振幅80。

IPS信号10和余弦函数20之间的相位移可借助正负号和反正切函数从这两个分量(余弦分量60和余弦分量70)计算出并在图1中标为相位90。

现在可由振幅80和相位90计算出过滤后的信号，该信号代表滑差振动并在图1中被标示为隔离的振动100。在此，信号100的频率在时间进程中由于变化的相位90而变化。

该信号100可被用一相位加载，在图1的例子中用90°加载。其结果在图1中被标示为控制信号110。

由所求得的相位90的时间导数得出一修正频率，该修正频率作为与初始频率的差来描述修正后的频率130。该修正后的频率130此时可用于：取代初始频率，以该修正后的频率130再次实施该方法。这种重复可以一次性进行，或者例如频繁进行直至修正频率低于一可预给定的阈值，即足够小。如上面在由振幅80和相位90求得隔离的振动100中已描述的那样，可以仅使用随时间变化的相位90作为修正频率，这相当于有效修正频率，而不必明确地求出初始频率值的匹配。因为作为滑差振动在实际中大多仅出现初始频率附近的频率，大多数情况下这样考虑仅由随时间变化的相位90得出的频率偏移就足够了。

根据求得的频率(根据存在情况，它应是不变的初始频率或者是借助有效修正频率由随时间变化的相位90得出的、隔离的振动100的信号中的频率，或者当存在修正后的频率130时它就应是修正后的频率130)，现在可以如上面在求得通过对信号100加载以相位得到的控制信号110时已经解释的那样进行相位移，即考虑强迫振动的上述特性以及系统的反应时间，使得在向离合器上传递转矩时发生对滑差振动的减振。在一简化实施方式中，控制信号110通过对隔离的振动100的信号加载以90°的相位移来获得。

即，通过引入该相位移和引入所求得的振幅80，以及根据存在情况引入初始频率或者引入由隔离的振动100获得的频率或者在存在修正后的频率130时则引入该修正后的频率130，生成控制信号110，该控制信号被用来作为离合调整器的给定转矩调制信号，以便主动阻尼干扰性的滑差振动。

干扰振动从变速器输入转数信号10或者从其他反映离合器上的不希望的转矩调制的信号中提取。

对于打滑的离合器，这基于基本的传动系固有频率(滑差振动频率)发生。在此，不仅确定所出现的干扰性振动相对于滑差振动频率的频率偏差，而且确定相位和振幅。

该方法的一个特别有利的特点在于，抑制噪音和较高频和/或低频分量。

根据振幅、相位和频率偏差生成一调整信号，该调整信号例如可被用作离合器调整器的给定力矩调制信号，以主动衰减滑差振动。

对输入信号(IPS信号)和所产生的振动与初始频率(初始频率)或已修正的频率(修正后的频率)的乘积的移动平均值的计算连续进行。

该应用是为了在滑差式(rupfenden)干式双离合器情况下改善驾驶舒适性。尤其要以此提高硬件对于力矩不平衡性的允差并减少废品。

本发明的贡献在于，离合器系统的打滑倾向(因为可借助本发明降低)不再那么重要，因此可优化其他参数(力矩容量、磨损等)。

出于使用寿命原因，振动计算应仅以一基础频率、即所述起始频率进行，因为这样可强烈优化移动平均值的计算。但也可考虑频率反馈，用于进一步提高信号质量。

不是必须使用正弦函数或余弦函数来探测，原则上也可以使用其他周期性函数(如箱式函数，Kastenfunktion)。也可使用适配的函数来产生调节参量，该函数例如也考虑系统应答行为中的非线性。相位移也能够以不同方式产生。

可以使用各种不同的、最大意义上符合传动系力矩的输入和输出信号，例如机动车纵向加速度作为输入信号或者调节器压力作为输出信号。

本发明涉及，通过调节离合器位置来主动衰减在摩擦离合器上出现的滑差振动，以提高驾驶舒适性。在此应尽可能不激励较高频的和低频的振动。本发明特别关注，即使激励频率在基本传动系固有频率附近时也能够提供相位正确的负反馈。

附图标记列表

10  IPS信号(变速器输入信号)

20  余弦函数

30  正弦函数

40  余弦乘积

50  正弦乘积

60  余弦分量

70  正弦分量

80  振幅

90  相位

100 独立振动

110 控制信号

120 初始频率

130 修正频率

Claims (6)

1.用于减轻传动系中的滑差振动的方法，该传动系具有驱动单元、车辆变速器以及自动化的摩擦离合器，其特征在于，实施以下步骤：

·将一个在时间进程中描述具有初始频率的正弦函数(30)的信号的当前信号值与变速器输入转数(10)的信号的当前信号值相乘得出一正弦乘积(50)当前值，将一在时间进程中描述一具有初始频率的余弦函数(20)的信号的当前信号值与变速器输入转数(10)的信号的当前信号值相乘得出一余弦乘积(40)当前值，

·对该正弦乘积(50)当前值以及从该正弦乘积(50)当前值开始经过该初始频率的一个周期求得的正弦乘积(50)所有值求移动平均值得出一正弦分量(70)值，对该余弦乘积(40)当前值以及从该余弦乘积(40)当前值开始经过该初始频率的一个周期求得的余弦乘积(40)所有值求移动平均值得出一余弦分量(60)值，

·由该正弦分量(70)值和余弦分量(60)值求得振幅(80)，

·求得变速器输入转数(10)的信号和该余弦函数(20)之间的相位移(90)，

·由该振幅(80)和相位移(90)求得一代表该滑差振动的信号(100)，

·求得该代表滑差振动的信号(100)的相位移的值，其中，该值如此选择，使得在该代表滑差振动的信号(100)以该值相位移时得到一作用于离合器促动器上的控制信号，该控制信号减轻该滑差振动。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代表滑差振动的信号(100)的相位移的值为90°。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由正弦分量(70)值和余弦分量(60)值求得振幅(80)通过对这两个值正弦分量(70)和余弦分量(60)的平方和求方根进行。

4.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，变速器输入转数(10)信号和余弦函数(20)之间的相位移(90)借助正负号和反正切函数由正弦分量(70)和余弦分量(60)两个值求得。

5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由变速器输入转数(10)信号和余弦函数(20)之间的所求得相位移的时间导数求得一修正频率，其中，借助由初始频率或者已存在的最新修正的频率和修正频率求得一修正后的频率(130)。

6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，正弦函数(30)和余弦函数(20)为两个相正交的、周期性的数学函数。

Images