DE19749134B4

DE19749134B4 - Vorrichtung zum aktiven Dämpfen einer Schwingung und Verfahren zum Identifizieren einer Übertragungsfunktion bei einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE19749134B4
Application number: DE19749134A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yokohama Kimura; Shigeki Chigasaki Satoh
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JP3228153B2; KR19980042195A; DE19749134A1; KR100282829B1; US6018689A; JPH10141427A

Abstract

Vorrichtung zum aktiven Dämpfen einer Schwingung; mit:
einer Schwingungserregungsquelle (30);
einer geregelten Schwingungsquelle (1), mit der eine geregelte Schwingung erzeugbar ist, die der von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingung überlagert wird;
einem Bezugssignalgenerator (26) zum Erfassen eines von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingungserregungszustandes und zum Erzeugen eines diesem korrespondierenden Bezugssignals (x);
einem Restschwingungsdetektor (22) zum Erfassen einer Restschwingung nach dem Überlagem der von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingung mit der geregelten Schwingung und zum Erzeugen eines korrespondierenden Restschwingungssignals (e);
einer Regeleinrichtung (25) zum Treiben der geregelten Schwingungsquelle (1), um die Schwingung von der Schwingungserregungsquelle (30) mittels eines Regelalgorithmuses zu dämpfen, der eine Übertragungsfunktion zwischen der geregelten Schwingungsquelle (1) und dem Restschwingungsdetektor (22) enthält, die mit Hilfe des Bezugssignals (x) und des Restschwingungssignals (e) bestimmt wird ;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regeleinrichtung aufweist:
eine Identifikationssignalzuleitungseinrichtung (Schritte 201 bis 203, 207, 208, 213 bis...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie auf ein Verfahren nach dem Patentanspruch 23.

Bei einer solchen, aus der JP 8-270723 A bekannten Vorrichtung wird in der Regeleinrichtung bestimmt, ob ein maximaler Wert der Amplitude des Restschwingungssignals einen Schwellenwert überschreitet und ob die Zeitdauer, während der dieser maximale Wert den Schwellenwert überschreitet, eine bestimmte Periode hat, die gleich eines Bezugssignals k ist. Wenn dieses der Fall ist, wird dieses als ein abnormaler Zustand der Vorrichtung bestimmt.

Bei einer anderen, aus der US 5 384 853 bekannten Vorrichtung wird ein Identifikationsschall erzeugt, um eine akustische Übertragungsfunktion zwischen geregelten Rauschquellen (Lautsprechern) und Restschalldetektoren (Mikrofonen) zu erhalten. Hier wird der Identifikationsschall jedoch mit dem Hintergrundrauschen erzeugt, das Strassenoberflächenunebenheiten entspricht und mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert wird.

Bei solchen bekannten Vorrichtungen ist eine ausreichend schnelle und genaue Bestimmung der Übertragungsfunktion problemlos möglich, die als geregelte Schwingungsquellen Lautsprecher und als Restschwingungsdetektoren Mikrofone verwenden. Anders wird dieses jedoch bei Vorrichtungen, die als geregelte Schwingungsquelle einen aktiven Schwingungsdämpfer – wie z.B. bei einem Motorlager – und als Restschwingungsdetektor einen Lastsensor verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen schnell und genau die jeweilige Übertragungsfunktion auch dann zu bestimmen ist, wenn mit Hilfe der geregelten Schwingungsquelle nur relativ leistungsarme geregelte Schwingungen zum Überlagern der zu dämpfenden Schwingung erzeugt werden können.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird das Identifikationssignal als sinusförmige Welle anstelle der beim Stand der Technik verwendeten Impulssignale oder des weißen Rauschens zugeführt, da die Bandbreite einer sinusförmigen Welle relativ klein ist.

Aufgrund der Verwendung einer sinusförmigen Welle als Identifikationssignal kann auch die Identifikationsschwingung um eine bestimmte Frequenz konzentriert werden, wodurch die gesamte Rechen- bzw. Bestimmungszeit für die Übertragungsfunktion mit hoher Genauigkeit ausreichend klein gemacht werden kann, um eine solche Bestimmung z.B. bei der laufenden Fertigung von Kraftfahrzeugen auf einem sich bewegenden Produktionsband ausführen zu können.

Jeder diskrete Wert des Identifikationssignal, der durch einen diskreten Wert der jeweils verwendeten Sinuswelle gebildet ist, wird aufeinanderfolgend von der Identifikationssignalzuleitungseinrichtung an die geregelte Schwingungsquelle gegeben. Die Schwingung (Identifikationsschwingung), die von der geregelten Schwingungsquelle nach Maßgabe des Identifikationssignals erzeugt wird, ist daher eine sich in Sinuswellenform ändernde Schwingung. Frequenzkomponenten der Identifikationsschwingung konzentrieren sich daher bei einer bestimmten Frequenz, die einer Frequenz der jeweils ausgewählten und verwendeten Sinuswelle entspricht. Selbst wenn daher eine Beschränkung bei einer aktiven Lagerkraft besteht, kann daher das Restschwingungssignal mit einem relativ hohen Pegel von der Antwortsignalabtasteinrichtung abgetastet werden, so dass die Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung die jeweilige Übertragungsfunktion mit einer hohen Genauigkeit identifizieren kann.

Wenn die Frequenzkomponenten der Identifikationsschwingungen bei einer bestimmten Frequenz konzentriert sind, kann aus dem Restschwingungssignal, das von der Antwortsignalabtasteinrichtung abgetastet wird, die Übertragungsfunktion (Impulsantwort) mit einem Abstand auf einer Zeitachse abgeleitet werden, wodurch die Zeitdauer, während der die Identifikationsschwingung abgegeben wird, kürzer wird, verglichen mit dem Fall, bei dem ein weißes Rauschen zum Identifizieren der Übertragungsfunktion benutzt wird. Um eine Identifikationsberechnung unter Verwendung von weißem Rauschen durchzuführen, wird die Identifikationsschwingung als Restschwingungssignal abgeleitet und eine adaptive Berechnung zum Identifizieren der Übertragungsfunktion ausgeführt.

Um die Übertragungsfunktion mit hoher Genauigkeit identifizieren zu können, muss die Erzeugung der Identifikationsschwingung dann während einer langen Zeitdauer aufrechterhalten werden.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre, bei der die Identifikationsschwingung in Form einer Sinuswelle erzeugt wird, die eine Frequenz innerhalb der Frequenzkomponenten des Restschwingungssignals hat, kann der Pegel oder die Phase einer der Frequenz der Sinuswelle entsprechenden Komponente, die die Sinuswelle des Identifikationssignals ist, z.B. mit Hilfe eines Fourier-Transformationsprozesses ermittelt werden. Die zum Berechnungsverfahren erforderliche Zeitdauer in der Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung ist daher nur die Zeitdauer, die zur Ableitung der erforderlichen Anzahl von Daten nötig ist. Die Zeitdauer wird daher sehr viel kürzer, als wenn weißes Rauschen als Identifikationssignal zum Identifizieren der Übertragungsfunktion verwendet wird.

Wenn die Frequenzkomponenten der Identifikationsschwingung bei der bestimmten Frequenz konzentriert sind, wird die Berechnung in der Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung mit einem relativ kleinen Rechenaufwand bei einer relativ klinen Datenmenge ausgeführt, wie mit einer Fourier-Transformation oder einer inversen Fourier-Transformation. Die Verarbeitung wird daher sehr viel einfacher als im Falle der Verwendung von weißem Rauschen zum Identifizieren der Übertragungsfunktion, wodurch auch ein Regler mit nur kleiner Kapazität erforderlich ist.

Da die erfindungsgemäße Lehre außerdem eine Periodeneinstelleinrichtung zum individuellen und unabhängigen Einstellen der Perioden der Ausgabeabtasttakte vorsieht, die einer Ausgangsperiode des Identifikationssignals entspricht, und zum Einstellen der Periode der Eingabeabtasttakte, die einer Abtastperiode des Restschwingungssignals in der Antwortsignalabtasteinrichtung entspricht, sind diese Perioden voneinander unabhängig. Wenn die Periode des Ausgabeabtasttaktes nach Maßgabe der Frequenz der Sinuswelle eingestellt wird, die die Sinuswelle des Identifikationssignals ist, so kann die Periode des Eingabeabtasttaktes nach Maßgabe der gewünschten Genauigkeit der Übertragungsfunktion eingestellt werden.

Gemäß der im Patentanspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Erfindung können für die Identifikationsschwingungen unterschiedliche Frequenzen, d.h. unterschiedliche Sinuswellen ausgewählt werden, wobei die Antwortsignalabtasteinrichtung das Restschwingungssignal für jede Identifikationsschwingung der jeweiligen Frequenz abtastet.

Die Übertragungsfunktion-Identifikationseinrichtung identifiziert die Übertragungsfunktion für jedes Ergebnis jeder solcher Abtastung, so dass die Übertragungsfunktion für jede dieser Frequenzen erhalten werden kann. Werden dann diese jeweils erhaltenen Übertragungsfunktionen in geeigneter Weise synthetisiert, kann eine wirksame Übertragungsfunktion bei einer Vielzahl von Frequenzen erhalten werden. Wenn außerdem bestimmte Frequenzen ein Problem während der Ausführung der Schwingungsdämpfungsregelung bedingen, z.B. die Frequenz einer Schwingung, die oft von der Schwingungsquelle erzeugt wird, so können die Frequenzen der ausgewählten Sinuswellen so gewählt werden, dass diese Problemfrequenzen bei der Ermittlung der Übertragungsfunktion keine Rolle spielen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, während das Verfahren zum Identifizieren der Übertragungsfunktion im Patentanspruch 23 angegeben ist.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
1A schematisch ein Kraftfahrzeug, bei dem eine erste bevorzugte Ausführungsform einer aktiven Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung anwendbar ist;
1B ein Blockschaltbild der Schaltung einer Regeleinrichtung nach 1A;
2 eine Schnittansicht eines Beispiels einer Fahrzeugaufhängung nach 1A;
3 ein Funktionsflussdiagramm für den Schwingungsdämpfungsvorgang, wie er in der Regeleinrichtung nach 1A und 1B ausgeführt wird;
4 ein Funktionsflussdiagramm, das von der Regeleinrichtung ausgeführt wird, um den Ablauf der Identifikation der Übertragungsfunktion zu erläutern; 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F Tafeln von Wellenformen, um den gesamten Ablauf des Identifikationsprozesses der Übertragungsfunktion zu erläutern;
6A und 6B erläuternde Ansichten, um den Vorteil beim einzelnen Setzen einer Zeitspanne To und T1 aufzuzeigen;
7 eine Tafel einer Wellenform, um eine Ausgabe des Identifikationssignals zu erläutern;
8 eine Abbildung einer Frequenzcharakteristik, um den Unterschied zwischen der Verwendung einer sinusförmigen Welle als Identifikationssignal und der Verwendung von weißem Rauschen als Identifikationssignal zu erläutern;
9A und 9B Tabellen von Wellenformen zur Erläuterung einer Phasenverzögerung, wie er einem Restschwingungssignal eigen ist;
10 eine Tabelle einer Wellenform, um eine Ausgabe des Identifikationssignals in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung zu erläutern;
11 eine Tabelle einer Wellenform, um ein Ergebnis der Identifikation der Übertragungsfunktion, wie sie bei der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, zu erläutern;
12A und 12b Beispiele von tatsächlichen Identifikationssignalen;
13 ein Funktionsflussdiagramm zur Erläuterung einer Vorgehensweise des Identifikationsvorgangs bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform der aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung, und
14 eine Abbildung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Amplitude der sinusförmigen Welle, wie sie für das Identifikationssignal benutzt wird.
1A bis 8 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum aktiven Dämpfen einer Schwingung gemäß der Erfindung, wie sie bei einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Wie in 1A gezeigt, wird ein Kraftfahrzeugmotor 30 auf einem Fahrzeuggestell 35, das durch ein Aufhängungselement gebildet ist, über eine aktive Motoraufhängung 1 getragen, die eine aktive Tragkraft entsprechend zu einem Antriebssignal (das Antriebssignal wird später beschrieben) aufbringen kann.
Zusätzlich zur aktiven Motoraufhängung 1 sind eine Vielzahl von passiven Fahrzeugaufhängungen zwischen dem Kraftfahrzeugmotor 30 und dem Fahrgestell 35 angebracht, wobei die passiven Motoraufhängungen passive Tragkräfte in Übereinstimmung mit relativen Verschiebungen zwischen dem Kraftfahrzeugmotor 30 und dem Fahrgestell 35 entwickeln können.
Die passiven Fahrzeugaufhängungen beinhalten beispielsweise gewöhnliche Motoraufhängungen, die eine Last mit elastischen Körpern aus Gummi und/oder flüssigkeitsabgedichtete Isolatoraufhängungen tragen, bei denen eine Flüssigkeit eingeschlossen ist, um die Erzeugung von Dämpfungskräften innerhalb der elastischen, aus Gummi gefertigten Körper zu ermöglichen. Jede passive Motoraufhängung ist z.B. in der US-A 5 439 204 erläutert.
2 zeigt ein Beispiel der aktiven Motoraufhängung 1, wie sie in 1A gezeigt ist.
Die aktive Motoraufhängung 1 umfasst: eine glockenförmige Hülse 2 mit einer Schraube 2a, die in einem oberen Teil der Hülse integriert ist, um die Hülse 2 auf dem Kraftfahrzeugmotor 30 anzubringen, mit einem Hohlraum an einer Innenseite und mit einer Öffnung an einem unteren Teil. Eine Außenfläche des unteren Teils der Hülse 2 ist an einem oberen Ende einer inneren Ummantelung 3 eingestemmt, deren Achse senkrecht ausgerichtet ist, wie in 2 zu sehen ist.
Die innere Umhüllung 3 ist derart ausgestaltet, daß ein Durchmesser an einem unteren Ende kleiner ist als an einem oberen Ende. Das untere Ende ist nach innen und waagerecht gebogen, so daß eine Öffnung 3a an dieser Stelle gebildet wird. Eine Membran 4, deren Ende in einen eingestemmten Abschnitt zwischen der Hülse 2 und der inneren Umhüllung 3 eingesetzt ist, um einen Innenraum der Hülse 2 und der inneren Umhüllung 3 in zwei Teile zu teilen, ist ebenfalls vorgesehen. Ein bezüglich der Membran 4 oberer Raum ist über ein Loch (nicht gezeigt), das auf einer Seitenfläche der Hülse 2 vorgesehen ist, dem Atmosphärendruck ausgesetzt.
Ein die Öffnung bildendes Bauteil 5 befindet sich innerhalb der Innenseite der inneren Umhüllung 3. Bei der ersten Ausführungsform befindet sich ein membranförmiger, elastischer Körper (der ein erweiterter Abschnitt eines äußeren Umfangsabschnitts der Membran 4 sein kann) zwischen der inneren Fläche der inneren Hülse 3 und dem die Öffnung bildenden Bauteil 5, so dass das die Öffnung bildende Bauteil 5 fest an die Innenseite der inneren Hülse 3 angepasst wird.
Das die Öffnung bildende Bauteil 5 stimmt mit dem Innenraum der inneren Hülse 3 überein, um ungefähr einen Zylinder zu bilden.
Auf der oberen Fläche ist ein kreisförmiger Absatz 5a ausgebildet.
Eine Öffnung 5b stellt ein Verbindungsmittel zwischen dem Absatz 5a und einem Abschnitt des die Mündung bildenden Bauteils 5, das der Öffnung 3a an der Bodenfläche der inneren Hülse 3 zugekehrt ist, dar.
Die Öffnung 5b umfasst: beispielsweise eine Rille, die sich in etwa spiralförmig entlang einer äußeren Umfangsfläche des die Mündung bildenden Bauteils 5 erstreckt, einen Strömungsdurchlass, der ein Ende der Rille mit dem Absatz 5a verbindet; und einen Strömungsdurchlass zum Verbinden des anderen Endes der Rille mit der Öffnung 3a.
Eine innere Fläche der inneren Umhüllung 3 haftet mit einem Vulkanisierungsprozess an einer inneren Umfangsfläche eines tragenden, elastischen Körpers 6 mit einer in etwa zylinderförmigen Wanddicke. Eine innere Umfangsfläche der inneren Umhüllung 3 ist leicht nach oben gezogen. Eine äußere Umfangsfläche des tragenden, elastischen Körpers 6 haftet an einem oberen Teil einer inneren Umfangsfläche einer äußeren Umhüllung 7. Ein Durchmesser der äußeren Umhüllung 7 an einem oberen Teil ist größer als ein Durchmesser an einem unteren Teil der äußeren Umhüllung 7.
Ein Verstelleinrichtungsgehäuse 8 ist in etwa zylinderförmig ausgebildet mit einer Öffnung an einer oberen Fläche. Ein unteres Ende der äußeren Umhüllung 7 ist an einem oberen Ende des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 eingestemmt. Eine Befestigungsschraube 9 ragt von einer unteren Endfläche des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 in das Fahrzeuggestell 35 (Tragsockel). Der Kopf 9a der Befestigungsschraube 9 befindet sich in einem Hohlraumabschnitt 8b, der sich an einem Mittelstück eines plattenähnlichen Bauteils 8a befindet, das sich über einer inneren Bodenfläche des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 erstreckt.
Des weiteren ist eine elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 an einer Innenseite des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 angebracht. Die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 beinhaltet: ein zylinderförmiges Magnetjoch 10A aus Eisen; eine Erregerspule 10B mit einer senkrechten Achse; einen Permanentmagneten 10C mit magnetischen Polflächen, der an einer Oberfläche des Mittelabschnitts des Magnetjochs 10A, um das die Erregerspule 10B gewickelt ist, angebracht ist.
Ein Flanschabschnitt 8A ist an einem oberen Ende des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 ausgeformt. Eine am Umfang befindliche Kante einer kreisförmigen, metallischen Scheibenfeder ist in den eingestemmten Abschnitt eingesetzt, ein magnetisierbares Magnetpfadbauteil 12 wird mittels eines Niets 11a am Mittelabschnitt der Blattfeder 11 befestigt. Es ist anzumerken, daß das Magnetpfadbauteil 12 eine aus Eisen gefertigte scheibenförmige Platte mit einem etwas kleineren Durchmesser als der des Magnetjochs 10A ist und eine derartige Dicke aufweist, daß sich seine Bodenfläche der elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 annähert.
Darüber hinaus sind ein ringförmiges, elastisches Membranteil 13 und ein Flanschabschnitt 14a eines kraftübertragenden Versteifungsteil 514 von dem eingestemmten Abschnitt derart gehalten, daß sie in den Flansch 8a und die Scheibenfeder 11 einsetzbar sind.
Insbesondere überdecken sich der membranförmige, elastische Körper 13, der Flanschabschnitt 14a des kraftübertragenden Versteifungsteils 14 und die Scheibenfeder 11 in dieser Reihenfolge auf dem Flansch 8a des Verstelleinrichtungsgehäuses 8. Der gesamte sich überdeckende Abschnitt wird einteilig in das untere Ende der äußeren Umhüllung 7 eingestemmt.
Das kraftübertragende Versteifungsteil 14 ist ein kurzes, zylinderförmiges Bauteil, das das Magnetpfadbauteil 12 umschließt. Ein Flansch 14a ist am oberen Ende des kraftübertragenden Versteifungsteils 14 ausgeformt. Ein unteres Ende des kraftübertragenden Versteifungsteils 14 ist an eine obere Fläche des Magnetjochs 10a, das die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 bildet, gekoppelt. Insbesondere ist ein unteres Ende des kraftübertragenden Versteifungsteils 14 in eine kreisförmige Nut, die entlang einer sich am Umfang befindlichen Kante einer oberen Endfläche des Magnetjochs 10a ausgebildet ist, eingepaßt, so daß diese Teile miteinander gekoppelt werden können. Es ist darauf zu achten, daß eine Federkonstante des kraftübertragenden Bauteils 14 während einer elastischen Verformung dieses Bauteils größer gewählt wird als die Federkonstante des membranförmigen, elastischen Körpers 13.
In der ersten Ausführungsform ist ein Flüssigkeitsteil 15 an einem Abschnitt ausgebildet, der durch eine untere Fläche des tragenden, elastischen Körpers 6 und einer oberen Fläche der Scheibenfeder 11 bestimmt wird. Eine Flüssigkeitsnebenkammer 16 ist an einem Abschnitt ausgeformt, der durch die Membran 4 und den Absatz 5a bestimmt wird. Die Öffnung 5b, die durch das die Öffnung bildende Bauteil 5a gebildet wird, stellt eine Verbindungseinrichtung zwischen der Flüssigkeitskammer 15 und der Flüssigkeitsnebenkammer 16 dar. Eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, ist in der Flüssigkeitskammer 15, der Flüssigkeitsnebenkammer 16 und der Öffnung 5b eingeschlossen. Eine Charakteristik der Flüssigkeitsaufhängung, die entsprechend einer Bildung einer Flüssigkeitsbahn der Öffnung 5b bestimmt wird, wird angepasst, um eine hohe dynamische Federkonstante und/oder eine hohe Dämpfungskraft anzuzeigen, wenn während des Betriebs des Fahrzeugs ein Rütteln des Motors auftritt, mit anderen Worten, während die aktive Motoraufhängung 1 über einen Frequenzbereich von 5 Hz bis 15 Hz schwingt.
Die Erregerspule 10B der elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 ist derart ausgestaltet, daß eine vorbestimmte elektromagnetische Kraft infolge des Treibersignals y, das in Form eines Stroms von einer Regeleinrichtung 25 über einen Kabelbaum 23a zugeführt wird, erzeugt wird.
Wie in 1B zu sehen ist, weist die Regeleinrichtung 25 einen Mikro-Computer mit einer CPU, mit RAM, eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle, wobei die Eingangs- und Ausgangsschnittstellen einen Verstärker (z.B. Spannungsfolger), einen Analog-Digital-Wandler, und einen Digital-Analog-Wandler. In einem Fall, wo Leerlaufschwingungen, Körperschallschwingungen oder Beschleunigungsschwingungen (eine Schwingung, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt) an das Fahrzeuggestell 35 weitergegeben werden, wird ein Treibersignal y erzeugt und an die aktive Motoraufhängung 1 gegeben, um eine aktive Tragkraft aufzubringen, die die Schwingungen, die jeweils durch die oben beschriebenen einzelnen Schwingungen des Motors erzeugt werden, zu dämpfen.
Die Leerlaufschwingung und die Körperschallschwingungen werden beispielsweise hauptsächlich durch Komponenten zweite Ordnung der Motordrehung im Falle einer Viertakt-Vierzylinder-Kolbenmaschine verursacht, wobei die Motorschwingung als zweiten Ordnung der Maschinendrehbewegung an das Fahrgestell 35 weitergegeben wird.
Es ist daher möglich, die fahrgestellseitige (35) Schwingung zu dämpfen, wenn das Treibersignal y synchron zur Komponente zweiter Ordnung der Maschinendrehung ist. Daher wird in der ersten Ausführungsform ein Bezugssignalgenerator 26 angebracht, der mit der Drehung einer Kurbelwelle des Motors 30 synchronisiert ist (beispielsweise immer dann, wenn die Kurbelwelle sich über 180° im Falle der Viertakt-Vierzylinder-Kolbenmaschine gedreht hat). Das Bezugssignal x wird an die Regeleinrichtung 25 als ein Signal, das einen Schwingungserregungszustand des Motors 30 darstellt, geleitet.
Ein einen Restschwingungsdetektor bildender Lastsensor 22 zur Erfassung einer Schwingungskraft, die vom Fahrzeugmotor 30 an den tragenden, elastischen Körper 6 übertragen wird, ist derart angebracht, dass er zwischen einer unteren Endfläche des Magnetjochs 10A der elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 und einer oberen Fläche eines flachen Scheibenteils 8A eingesetzt werden kann, um eine Bodenfläche des Verstelleinrichtungsgehäuses 8 zu bilden. Ein Ergebnis der Erfassung durch den Lastsensor 22 wird an die Regeleinrichtung 25 in Form eines Restschwingungssignals e über einen Kabelbaum 23b zugeführt. Der Lastsensor 22 wird beispielsweise durch eine piezoelektrische Vorrichtung, eine magnetostriktive Vorrichtung oder einen Dehnungsmesser gebildet.
Die Regeleinrichtung 25 führt einen synchronisierten "Filtered-X LMS" (Least Mean Square; kleinste Fehlerquadrate) Algorithmus aus, der ein adaptiver Algorithmus vom sequentiell aktualisierenden Typ auf der Basis des zugeführten Restschwingungssignals e und des Bezugssignals x ist. Folglich wird die Regeleinrichtung 25 zweckmäßigerweise mit einem adaptiven digitalen Filter W versehen, dessen Filterkoeffizienten Wi (i = 0, 1, 2, ---, I-1; I bezeichnet eine Zahl der Stellen des digitalen Filters) variabel sind.
In einer Zeitspanne eines vorbestimmten Taktgebers werden die Filterkoeffizienten Wi des adaptiven, digitalen Filters W der Reihe nach als Treibersignal y ausgegeben, wenn das neueste Bezugssignal x an die Regeleinrichtung 25 eingegeben wird. Gleichzeitig werden die Filterkoeffizienten Wi des adaptiven digitalen Filters W entsprechend dem Bezugssignal x und dem Restschwingungssignal e aktualisiert.
Die Aktualisierungsgleichung des adaptiven digitalen Filters W wird in der folgenden Gleichung (1) in Übereinstimmung mit dem "Filtered-X LMS" Algorithmus beschrieben. Wi(n + 1) = Wi(n) – μRTe(n)--- (1)
In Gleichung (1) bezeichnet ein Ausdruck, der mit (n) oder (n + 1) versehen ist, einen Wert zum Abtastzeitpunkt (n) oder (n + 1) und u bezeichnet einen Konvergenzkoeffizienten.
Zusätzlich stellt ein Aktualisierungsbezugssignal R^T theoretisch einen Wert dar, der durch einen Übertragungsfunktionsfilter C^∼ derart gefiltert ist, dass eine Übertragungsfunktion C zwischen der elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 der aktiven Motoraufhängung 1 und dem Lastsensor 22 durch einen Filter mit endlicher Impulsantwort modelliert wird. Da ein Pegel des aktiven Bezugssignals x auf "1" gesetzt ist, stimmt der Ausdruck von R^T mit der Impulsantwort des Übertragungsfunktionsfilters C^∼ überein, die nacheinander synchron zum Bezugssignal x erzeugt werden.
Theoretisch wird das Treibersignal y mit dem Bezugssignal x, das mit dem adaptiven Digitalfilter W gefiltert wurde, erzeugt. Dann wird das gleiche Ergebnis erhalten, wie wenn das Treibersignal y gefiltert werden würde, da der Pegel des aktiven Bezugssignals x auf "1" gesetzt ist, obwohl die Filterkoeffizienten Wi der Reihe nach in Form des Treibersignal y ausgegeben werden.
Des weiteren führt die Regeleinrichtung 25 das Verfahren zur Schwingungsdämpfung mit Hilfe des adaptiven, digitalen Filters W und ein Identifikationsverfahren für die Übertragungsfunktion C, die zur Regelung der Schwingungsdämpfung benötigt wird, durch.
Um das zuletzt erwähnte Identifikationsverfahren durchzuführen, wird ein Start (Auslöse-Schaiter 28 ) für das Identifikationsverfahren mit der Regeleinrichtung 25 verbunden, um AN geschaltet zu werden, um das Identifikationsverfahren für die Übertragungsfunktion C zu starten. Wenn beispielsweise in einem letzten Schritt der Herstellung des Fahrzeugs oder während einer regulären Inspektion durch einen Fahrzeughändler ein Bediener den Startschalter 28 des Identifikationsverfahren auf AN schaltet, wird das Identifikationsverfahren für die Übertragungsfunktion C in der Regeleinrichtung 25, wie sie in 1B gezeigt ist, gestartet. Dabei wird das normale Verfahren zur Schwingungsdämpfung nicht ausgeführt, während das Identifikationsverfahren für die Übertragungsfunktion C läuft.
Genauer gesagt, führt die Regeleinrichtung 25 das Verfahren zur Schwingungsdämpfung gemäß dem synchronen "Filtered-X LMS" (Least Mean Square; kleinste Fehlerquadrate) Algorithmus aus, während das Fahrzeug läuft und der Zündschalter angeschaltet ist. Wenn jedoch der Startschalter 28 für das Identifikationsverfahren auf AN geschaltet ist (aktiv wird), dann hält die Regeleinrichtung 25 das Verfahren zur Schwin gungsdämpfung an und führt das Verfahren zur Identifikation der Übertragungsfunktion C durch.
Die Regeleinrichtung 25 ist mit einem nicht flüchtigen Speicher (normalerweise ROM, wie 1B gezeigt) versehen, in welchem Sequenzen einer Periode einer sinusförmigen Welle in eine vorbestimmte diskrete Zahl digitalisiert sind (beispielsweise 8 (2³) oder 16 (2⁴)) gespeichert sind. Die CPU der Regeleinrichtung 25 liest der Reihe nach einen jeden dieser numerischen Werte der gespeicherten Sequenzen synchron zum Ausgabeabtasttaktgeber SCo ein (in einer Zeitspanne der Periode To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo) und in Form eines Identifikationssignals an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 der aktiven Motoraufhängung 1, um eine Identifikationsschwingung in der aktiven Motoraufhängung 1 zu erzeugen aus. Die erzeugte Identifikationsschwingung wird mittels eines Lastsensors 22 als das Restschwingungssignal e erfasst.
Des weiteren wandelt die Regeleinrichtung 25 das Restschwingungssignal e in ein analoges Signal, das das Ergebnis einer Identifikationsschwingung ist, in einen digitalen Wert synchron zum Eingangsabtasttaktgeber SCi um (das heißt, in Zeitspannen einer Periode Ti des Eingabeabtasttaktes SCi) und liest den digitalen Wert ein.
Die CPU der Regeleinrichtung 25 führt eine Fourier-Transformation (z.B. eine Fast Fourier Transformation (FFT); schnelle Fourier-Transformation) des eingelesenen Restschwingungssignals e synchron zum Eingangsabtasttaktgeber SCi durch, um eine Komponente zu erhalten, die einer Frequenz des Identifikationssignals entspricht, das synchronisiert mit dem Ausgangsabtasttakt SCo ausgegeben wurde.
Die Regeleinrichtung 25 führt das obige Verfahren zum Herausfiltern von Frequenzkomponenten für eine Vielzahl von Identifikationssignalen mit unterschiedlichen Frequenzen durch allmähliche Änderung einer jeden Frequenz des Identifikationssignals mit veränderter Periode To des Ausgangsabtasttaktgebers SCo durch (beispielsweise mit einer allmählich verkürzten Periode To).
Dann setzt die Regeleinrichtung 25 die Komponenten der entsprechenden Frequenzen zusammen und führt eine inverse Fourier-Transformation des zusammengesetzten Er gebnisses aus, um eine Impulsantwort zu bestimmen, die der Übertragungsfunktion C entspricht.
Die berechnete Impulsantwort wird auf den zuvor bestimmten Übertragungsfunktionsfilter C^∼ als eine Übertragungsfunktion mit endlicher Impulsantwort C^∼ überschrieben.
Als nächstes wird ein Betrieb der aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wenn ein Rütteln des Motors auftritt, wirkt die aktive Motoraufhängung 1 als eine Trageinrichtung mit einer hohen dynamischen Federkonstante und einer hohen Dämpfungskraft, da die Bildung des Strömungsdurchlasses der Öffnung 5a passend gewählt wurde. Daher wird ein Rütteln des Motors, wie es vom Kraftfahrzeugmotor 30 ausgeht, mittels der aktiven Motoraufhängung 1 gedämpft und die Schwingungsamplituden auf der Seite des Fahrgestells 35 werden dementsprechend gesenkt. Es ist nicht notwendig, die bewegliche Scheibe 12 gegen das Schütteln der Maschine gesteuert zu bewegen.
In einem Fall, bei dem die Schwingung eine Frequenz aufweist, die gleich oder größer als die Schwingungsfrequenz des Motorleerlaufs ist, so dass das Fluid in der Öffnung 5a zähflüssig wird und es nicht möglich ist, dass Fluid zwischen der Flüssigkeitskammer 15 und der Flüssigkeitsnebenkammer 16 strömt, führt die Regeleinrichtung 25 eine vorbestimmte arithmetische und/oder logische Operation aus und gibt das Treibersignal y an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 aus und erzeugt die aktive Tragkraft, die die Schwingungen an der aktiven Motoraufhängung 1 dämpfen kann.
Die oben beschriebene vorbestimmte arithmetische und/oder logische Operation, die in der Regeleinrichtung 25 während des Auftretens der Leerlaufschwingung des Motors oder von Körperschwingungen wird mit Verweis auf 3 beschrieben.
3 zeigt ein Flussdiagramm der Schwingungsdämpfungsregelung, die in der Regeleinrichtung 25, die in 1A gezeigt ist, ausgeführt wird.
An dieser Stelle muß bemerkt werden, dass die Körperschallschwingung eine Art von Schwingung bezeichnet, bei der der Motor 30 sich von einer niedrigen Geschwindigkeit in Richtung einer hohen Geschwindigkeit dreht, während das Fahrzeug zu fahren beginnt, und bei der durch die Motorschwingung eine Fahrzeugkabine beschallt wird.
In einem ersten Schritt 101 wird eine vorbestimmte Initialisierung durchgeführt. Dann geht das Programm zu einem Schritt 102. In Schritt 102 wird das Aktualisierungsbezugssignal R^T mit Hilfe des Übertragungsfunktionsfilters C^∼ berechnet. In Schritt 102 wird das Aktualisierungsbezugssignal R^T bei jeder Periode vollständig berechnet.
In einem Schritt 103 setzt die CPU der Regeleinrichtung 25 einen Zähler i auf 0.
Danach geht das Programm weiter zu einem Schritt 104, bei dem ein Filterkoeffizient Wi der i-ten Stelle im adaptiven, digitalen Filter W als das Treibersignal y ausgegeben wird.
In einem Schritt 104 gibt die CPU der Regeleinrichtung 25 das Treibersignal y aus.
In einem Schritt 105 liest die CPU der Regeleinrichtung 25 das Restschwingungssignal e ein.
In einem Schritt 106 wird ein weiterer Zähler j auf 0 zurückgesetzt und das Programm geht weiter zu einem Schritt 107. Der Filterkoeffizient Wj der j-ten Stelle im adaptiven, digitalen Filter W wird gemäß Gleichung (1) aktualisiert.
Nach Beendigung des Aktualisierungsverfahrens in Schritt 107 geht das Programm weiter zu einem Schritt 108, bei dem die CPU der Regeleinrichtung 25 feststellt, ob das anschließende Bezugssignal x eingegeben wird. Wenn kein anschließendes Bezugssignal x eingegeben wird, geht das Programm weiter zu einem Schritt 109, um den nachfolgenden Filterkoeffizienten des adaptiven, digitalen Filters zu aktualisieren oder um das Ausgabeverfahren des Antriebssignals y auszuführen.
In einem Schritt 109 stellt die CPU der Regeleinrichtung 35 fest, ob der Zähler j die Anzahl der Durchläufe Ty erreicht hat (genau genommen wird eins von dem Wert Ty abgezogen, um den Zähler j von 0 Hochzählen zu können; j > Ty – 1). Diese Feststellung beruht darauf, ob die Filterkoeffizienten Wi des adaptiven, digitalen Filters W durch die Zahl, die benötigt wird, wenn das Antriebssignal y nach dem Filterkoeffizienten Wi des adaptiven digitalen Filters W als das Antriebssignal y ausgegeben wird, aktualisiert sind. Bei NEIN in Schritt 109 geht das Programm weiter zu einem Schritt 110, bei dem der Zähler j heraufgesetzt wird (j = j + 1) und danach kehrt das Programm zum Schritt 107 zurück, bei dem das oben beschriebene Verfahren wiederholt wird.
Bei JA in Schritt 109 geht das Programm zu einem Schritt 112, bei dem der Zähler i (genaugenommen wird "1" zum Wert des Zählers i addiert, so daß der Zähler i von 0 hochzählen kann) als die neueste ausgegebene Zahl der Schleifendurchläufe Ty gespeichert wird. Dann kehrt das Programm zurück zum Schritt 102, bei dem das oben beschriebene Verfahren wiederholt und ausgeführt wird.
Nachdem das Verfahren der 3 wiederholt ausgeführt wird, werden die Filterkoeffizienten Wi des adaptiven, digitalen Filters nacheinander an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 als das Treibersignal y in zeitlichem Abstand des Abtasttaktgebers von einem Zeitpunkt an, zu dem das Bezugssignal x eingegeben wird, ausgegeben.
Obwohl die Magnetkraft gemäß dem Treibersignal y von der Erregerspule 10B erzeugt wird, wird als Folge dessen eine konstante Magnetkraft vom Permanentmagneten 10C auf das Magnetpfadbauteil 12 ausgeübt, so dass die Magnetkraft mittels der Erregerspule 10B vom permanenten Magneten 10C so beeinflusst werden kann, daß die Magnetkraft auf den Permanentmagneten 10C verstärkt oder geschwächt wird. Wenn kein Treibersignal an die Erregerspule 10B zugeführt wird, befindet sich das Magnetpfadbauteil 12 in einer neutralen Stellung, bei der sich die Tragkraft der Federkraft 11 mit der Magnetkraft des Permanentmagneten 10C die Waage hält. Wenn in dieser neutralen Stellung das Treibersignal y an die Erregerspule 10B geleitet wird, ist die Magnetkraft, die sich an der Erregerspule 10B ergibt, der Magnetkraft des Permanentmagneten 10C entgegengesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Magnetpfadbauteil 12 in die Richtung verschoben, bei der sich der Abstand zur elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 erhöht. Wenn im Gegensatz dazu die Richtung der Magnetkraft, die an der Erregerspule 10B erzeugt wird, dieselbe ist, wie die Magnetkraft des Permanentmagneten 10C, dann wird das Magnetpfadbauteil 12 in die Richtung verschoben, bei der der Abstand zur elektromagnetischen Verstelleinrichtung kleiner wird.
Da das Magnetpfadbauteil 12 sowohl in normaler als auch in umgekehrter Richtung verschiebbar ist, ändert sich das Volumen der Flüssigkeits-(Haupt-)kammer 15, wenn sich das Magnetpfadbauteil 12 bewegt. Da die Volumenschwingung die Änderung einer Expansionsfeder des tragenden elastischen Körpers 6 aufgrund seiner Volumenänderung veranlasst, wirkt die aktive Tragkraft sowohl in normaler als auch in umgekehrter Richtung auf die aktive Maschinenaufhängung ein.
Ein jeder Filterkoeffizient Wi des adaptiven, digitalen Filters W, der als das Treibersignal y dient, wird nacheinander mit Hilfe der obigen Gleichung (1) in Übereinstimmung mit dem synchronen "Filtered-X LMS" Algorithmus aktualisiert. Nachdem daher ein jeder Filterkoeffizient Wi des adaptiven, digitalen Filters W nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne zu einem optimalen Wert konvergiert ist, wird das Treibersignal y an die aktive Motoraufhängung 1 geleitet. Folglich kann die Leerlaufschwingung und/oder der Körperschall, der vom Motor 30 auf die aktive Motoraufhängung 1 übertragen wird, gedämpft werden.
Der Ablauf des Verfahrens zur Schwingungsdämpfung, das während des Fahrzeugsbetriebs ausgeführt werden muss, wurde oben beschrieben. Andererseits wird das Identifikationsverfahren für die Übertragungsfunktion C, wie in 4 gezeigt, in der letzten Stufe des Herstellungsprozesses, bevor das Fahrzeug ausgeliefert wird, ausgeführt, wenn der Bediener den Start-Schalter 28 des Identifikationsverfahrens auf AN schaltet.
D. h., in einem ersten Schritt 201 wird eine Periode To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo auf ihren Maximalwert Tomax gesetzt, wenn der Startschalter 28 für das Identifikationsverfahren auf AN geschaltet wird. Es wird festgestellt, dass der Maximalwert Tomax der D-te Teil einer Schwingungsperiode der niedrigsten bei der Schwingungsregelung auftretenden Frequenz ist (nämlich der Wert der Teilungen der sinusförmigen Welle, die Anzahl der oben erwähnten Sequenzen, die als Identifikationssignal ausgegeben werden). Wenn beispielsweise die niedrigste Frequenz der zu dämpfenden Schwingungen 5 Hz beträgt und die Anzahl der Teilungen der oben beschriebenen Sequenz D 8 ist, dann beträgt der Maximalwert Tomax = (1/5)/8 sec.
Als nächstes setzt die CPU der Regeleinrichtung 25 in einem Schritt 202 eine Zählervariable j auf 1 und das Programm geht zu einem Schritt 203.
Im Schritt 203 gibt die CPU der Regeleinrichtung 25 den Zahlenwert der j-ten Stelle der Sequenz (d.h. den ersten Zahlenwert der Sequenz) an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 der aktiven Motoraufhängung 1 als Identifikationssignal aus.
In einem Schritt 204 liest die CPU der Regeleinrichtung 25 ein Restschwingungssignal e ein. Das Restschwingungssignal e wird als Zeitreihensignal für jede Periode To des derzeitigen Ausgangsabtasttaktgebers SCo gespeichert.
Dann geht das Programm zu einem Schritt 205. Im Schritt 205 setzt die CPU der Regeleinrichtung 25 zwei Ausgabe- und Eingabezeitnehmer auf 0 zurück und startet sie, um eine Periode To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo und eine Periode Ti des Eingabeabtasttaktgebers SCi zu messen.
Dazu kann bemerkt werden, dass die Ausgabetaktgeber und die Eingabetaktgeber mit Hilfe von Software durch Verwendung von Zeitpulsen in der Regeleinrichtung 25 oder durch Vorrichtungen in der Regeleinrichtung 25 realisiert werden können.
In einem Schritt 206 stellt die CPU der Regeleinrichtung 25 fest, ob die gemessene Zeit des Ausgabezeitnehmers die Periode To erreicht hat.
Bei "NEIN" im Schritt 206 wird das Programm, das in 4 gezeigt ist, nicht für die Schritte 207 bis 209 ausgeführt, sondern geht weiter zu einem Schritt 210.
In einem Schritt 210 stellt die CPU der Regeleinrichtung 25 fest, ob die gemessene Zeit des Eingabezeitnehmers die Periode Ti erreicht hat. Bei "NEIN" in Schritt 210 geht das Programm weiter zu einem Schritt 213 ohne durch die Schritte 211 und 212 zu gehen.
In einem Schritt 213 stellt die CPU der Regeleinrichtung 25 fest, ob die Regelvariable j die Anzahl der Unterteilungen D der sinusförmigen Welle erreicht hat.
Bei "JA" in Schritt 213 geht das Programm weiter zu einem Schritt 214, bei dem die Zählervariable j auf "1" zurückgesetzt wird und das Programm geht weiter zu einem Schritt 215.
Bei "NEIN" in Schritt 213 geht das Programm zum Schritt 215.
Im Schritt 215 stellt die CPU der Regeleinrichtung 25 fest, ob eine ausreichende Anzahl von Restschwingungssignalen e zu einem Zeitpunkt, bei dem die derzeitige Periode To addiert wurde, eingelesen wurde.
Hier wird angemerkt, dass der Wert, der als ausreichende Anzahl von Restschwingungssignalen e bestimmt wird, gleich oder größer als die Anzahl in dem Fall sein kann, bei dem die Zeit, die benötigt wird, um die Impulsantwort ausreichend zu dämpfen, durch die Periode Ti geteilt ist, da die Übertragungsfunktion C als die Impulsantwort abgeleitet ist.
Da jedoch zu einem späteren Zeitpunkt eine Berechnung der FFT mit dem eingelesenen Restschwingungssignal e als Zeitreihensignal ausgeführt wird, ist es wünschenswert, daß die Länge des eingelesenen Restschwingungssignal e eine Potenz von 2 ist. Zusätzlich ist es bezüglich des Werts, der als eine ausreichende Anzahl von Restschwingungssignalen e festgesetzt wird, wünschenswert, dass er der kleinste Wert der Potenzen von 2 ist, die die Länge in dem Fall überschreiten, bei dem die Zeit, die benötigt wird, um die Impulsantwort ausreichend zu dämpfen und die durch die Periode Ti geteilt wird, da die extrem große Anzahl von Restschwingungssignalen e, die gelesen werden müssen, die Einlesezeit und die Berechnungszeit für die FFT (Fast Fourier Transformation) sehr viel Zeit kosten.
Wenn beispielsweise die Periode Ti 2 msec. beträgt und die Zeit, die benötigt wird, damit die Impulsantwort ausreichend gedämpft wird, 0,2 sec. beträgt, so ist 0,2 sec/2 sec = 100 und der Zahlenwert, der in Schritt 215 gesetzt wird, beträgt 128 (e+ = 2⁷ = 128).
Bei "NEIN" in Schritt 215 kehrt das Programm zurück zum Schritt 206, bei dem das oben beschriebene Verfahren durch die Schritte 206 bis 215 wiederholt und ausgeführt wird.
Danach wird die Identifikationsschwingung in Form einer sinusförmigen Welle mit einer Frequenz, die sich entsprechend der Periode To ergibt, ausgegeben, da ein jeder Zah lenwert der oben beschriebenen Sequenz nacheinander als Identifikationssignal synchron zum Ausgabeabtasttaktgeber SCo von der Regeleinrichtung 25 an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 ausgegeben wird. Gleichzeitig wird darüber hinaus das Restschwingungssignal e, das vom Lastsensor 22 zugeführt ist, synchron zum Eingabeabtasttaktgeber SCi eingelesen. Das eingelesene Restschwingungssignal e wird als eine Zeitreihe (Sequenz) gespeichert.
Bei "JA" im Schritt 215 geht das Programm weiter zu einem Schritt 216, bei dem ein Wert, der das Ergebnis einer Subtraktion einer vorbestimmten Zeiteinheit α_T von der Periode To ist, als eine neue Periode To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo gespeichert (To = To – α_T). Wenn die Zeiteinheit α_T klein wird, wird die Zeit, die für das Identifikationsverfahren benötigt wird, groß. Daher muss die Zeiteinheit α_T unter Berücksichtigung der Rechenkapazität der Regeleinrichtung 25 festgesetzt werden. Beispielsweise beträgt die Zeiteinheit α_T = 0,2 msec.
Als nächstes geht das Programm weiter zu einem Schritt 217. Die CPU der Regeleinrichtung 25 stellt fest, ob die Periode To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo. die in Schritt 216 neu gesetzt wurde, unter dem Minimalwert Tomin liegt.
Der Minimalwert Tomin ist die Periode einer Schwingung mit der höchsten Frequenz unter den Schwingungen, die das Ziel der Schwingungsdämpfung sind, wobei die Periode gleichmäßig durch D geteilt wird (die Anzahl der Unterteilungen der sinusförmigen Welle, d.h. die Länge der oben beschriebenen Sequenzen) und als Identifikationssignal ausgegeben wird. Wenn beispielsweise eine Maximalfrequenz der zu unterdrückenden Schwingungen 200 Hz beträgt und die Anzahl der Unterteilungen D der oben beschriebenen Sequenz 8 beträgt, dann ist der Minimalwert Tomin = (1/200)/8 sec.
Bei "NEIN" im Schritt 217 kehrt das Programm zurück zum Schritt 202 und das oben beschriebene Verfahren der Schritte 202 bis 217 wird wiederholt, bis "JA" im Schritt 217 vorliegt.
Da genau gesagt die Abfolge des Verfahrens der Schritte 202 bis 215 immer dann ausgeführt wird, wenn die Periode To, die durch die Zeiteinheit α_T zwischen dem Maximalwert Tomax und dem Minimalwert Tomin verändert wird, beendet wird, wird das Rest schwingungssignal e, das als Zeitreihensignal gemäß den Schritten 210 und 211 gespeichert ist, mit derselben Länge gespeichert, wie die Arten der Periode To.
Wenn sich im Schritt 217 "JA" ergibt, geht das Programm weiter zu einem Schritt 218, bei dem die Berechnung der FFT für jede Zeitreihe (Sequenz) des Restschwingungssignals e, das für jede Periode To gespeichert wurde, durchgeführt wird, um die Frequenzkomponente einer jeden Zeitreihe (Sequenz) zu bestimmen.
Was jedoch im Schritt 218 benötigt wird, ist nur die Komponente, die der Frequenz der ursprünglichen sinusförmigen Welle entspricht, die gemäß der entsprechenden Periode To bestimmt ist, und nicht die Komponenten aller Frequenzen der Zeitreihe (Sequenz). Daher wird im Schritt 218 keine Berechnung der FFT im engen Sinne für jede Zeitreihe durchgeführt, sondern nur die Berechnung der FFT, die ausreicht, um eine Frequenzkomponente, die gemäß der Periode To entsprechend jeder Zeitreihe bestimmt ist, zu berechnen.
Nachdem die erforderliche Frequenzkomponente für jede Zeitreihe in Schritt 218 berechnet wurde, geht das Programm weiter zum Schritt 219.
In Schritt 219 wird eine inverse FFT für die zusammengesetzten jeweiligen Frequenzkomponenten berechnet, um sie in eine Impulsantwort in der Zeitebene umzuwandeln.
Als nächstes geht das Programm weiter zu einem Schritt 220, bei dem eine Impulsantwort, die im Schritt 219 erhalten wurde, als der Übertragungsfunktionsfilter C^∼ gespeichert wird. Wenn das Abspeichern des Übertragungsfunktionsfilters C^∼ beendet ist, endet das derzeitige Identifikationsverfahren der Übertragungsfunktion C.
5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F zeigen Abbildungen von Wellenformen, um einen gesamten Arbeitsgang des oben beschriebenen Identifikationsverfahrens der Übertragungsfunktion C zu erläutern.
Das Identifikationssignal mit den quantisierten, diskreten Werten der 5A wird an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 ausgegeben.
Die Identifikationsschwingung, die sich in Form der sinusförmigen Welle, wie sie in 5B gezeigt ist, ändert, wird in der elektromagnetischen Verstelleinrichtung 10 erzeugt. In diesem Fall wird die Periode To, die eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden, diskreten Werten des Identifikationssignals darstellt, allmählich kürzer, da die Frequenz der sinusförmigen Welle, die das ursprüngliche Identifikationssignal darstellt, erhöht wird. Da die Frequenz der sinusförmigen Welle, wie in der Wellenform auf der rechten Seite der 5A gezeigt ist, höher wird, kann eine übermäßige Rauheit einer stufenweisen Änderung des Identifikationssignals vermieden werden. Daher kann eine Identifikationsschwingung mit einer Glattheit, die sehr nahe an die ursprüngliche sinusförmige Welle herankommt, wie in 5B gezeigt, erzeugt werden.
Genauer gesagt, wird der Abstand der diskreten Identifikationssignale gröber, wenn eine oder beide der Zeitspannen Ti oder To konstant sind und die Frequenz des sinusförmigen Signals steigt. In diesem Fall, der in 6A gezeigt ist, kann die glatte Identifikationsschwingung nicht erzeugt werden. Im Gegensatz dazu wird als Ergebnis des Verfahrens, das in 4 gezeigt ist, die Zeitspanne To kleiner, wenn die Frequenz der ursprünglichen, sinusförmigen Welle steigt. Folglich kann ein solcher Nachteil, wie er oben beschrieben wurde, vermieden werden.
Da darüber hinaus die sinusförmige Welle, die die Basis des Identifikationssignals bildet, nicht bei der Bildung des Identifikationssignals berechnet wird, sondern wiederholt der Reihe nach mit der Abtastrate To der Ausgabe des Ausgabeabtasttaktgebers SCo ausgegeben wird, wobei die Sequenz als eine Periode einer sinusförmigen Welle diskret im Speicher gespeichert ist, ergibt sich weder eine erhöhte Rechenlast noch eine erhöhte Speicherkapazität.
Die Antwort auf die Kennschwingung erscheint im Restschwingungssignal wie in 5C gezeigt. Das Restschwingungssignal, das vom Lastsensor 22 zugeführt wird, wird digital in der Regeleinrichtung 25 mit einer Abtastrate Ti des Eingangsabtasttaktgebers SCi, wie in 5D gezeigt, gewandelt.
Die Zeitspanne Ti ist jedoch unabhängig von der Frequenz des Identifikationssignals konstant.
Genau genommen werden die beiden Zeitspannen Ti und To nicht zwangsläufig und einzeln, wie in 4 gezeigt, eingestellt. Wenn die Zeitspanne Ti zusammen mit der Zeitspanne To veränderlich ist, wird die Frequenz des Identifikationssignals hoch, so daß die Anzahl der Datenpunkte des Restschwingungssignals e, das als Zeitreihe (Sequenz) im ROM gespeichert ist, sich erhöht. Folglich kann die erforderliche Speicherkapazität merklich steigen. In der ersten Ausführungsform jedoch wird die Zeitspanne To als Ergebnis der Ausführung des Programms in 4 kurz, wenn die Frequenz steigt, aber die Zeitspanne Ti bleibt unabhängig von der Änderung der Frequenz konstant, wie in 6B gezeigt. Daher entsteht kein Nachteil, wie oben beschrieben.
Wenn das Restschwingungssignal als Zeitreihe für jede Frequenz, wie in 5D gezeigt, abgetastet wird, wird die FFT für jede Zeitreihe (Sequenz) berechnet, so dass jede Frequenzkomponente der ursprünglichen sinusförmigen Welle herausgezogen wird.
Wenn alle Frequenzkomponenten zusammengesetzt werden, entsteht die diskrete Wellenform, wie sie in 5E gezeigt ist.
Wenn die inverse FFT für das zusammengesetzte Ergebnis, das in 5E gezeigt ist, durchgeführt wird, ergibt sich die Impulsantwort, die in 5F gezeigt ist.
Die Ergebnisse, wie sie in 5E und 5F gezeigt sind, können selbst dann erreicht werden, wenn das Identifikationssignal der sinusförmigen Welle, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, nicht erzeugt wird, sondern wenn das Identifikationssignal mit weißem Rauschen erzeugt wurde.
In einem Fall, in dem die Identifikationsschwingung mit an die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 zugeführtem weißen Rauschen erhalten wird, ist das Ergebnis der Identifikationsschwingung über ein breites Frequenzband, wie es durch die gestrichelte Linie der 8 angedeutet ist, verteilt, so dass eine jede Frequenzkomponente außerordentlich klein wird.
Um die in 5E und 5F gezeigten Ergebnisse mit einer hohen Genauigkeit zu erhalten, muß die adaptive Berechnung basierend auf dem weißen Rauschen und auf der aufgrund des weißen Rauschen entstehenden Identifikationsschwingung über eine relativ lange Zeitspanne durchgeführt werden.
Bei der ersten Ausführungsform, die das Identiflkationssignal basierend auf der sinusförmigen Welle verwendet, ist das Ergebnis der Identifikationsschwingung um eine bestimmte Frequenz konzentriert, wie durch die durchgezogene Linie der 8 angedeutet. Daher wird nicht nur die Rechenzeit für jede Schwingungsfrequenz sondern auch die gesamte Rechenzeit verkürzt verglichen mit der Identifikation mittels weißem Rauschen.
Folglich kann selbst in einer Regeleinrichtung 25, die in einem Fahrzeug angebracht ist und eine relativ geringe Leistungsfähigkeit und eine geringe Speicherkapazität aufweist, die Identifikation der Übertragungsfunktion C innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne durchgeführt werden.
Daher wird beispielsweise selbst bei der Durchführung des Identifikationsverfahrens der Übertragungsfunktion C als Antwort auf die Betätigung des Startschalters 28 des Identifikationsverfahrens in der letzten Stufe des Fertigungsprozesses die Geschwindigkeit der Fertigungsstraße nicht weiter beeinflußt (hauptsächlich die Fließbandgeschwindigkeit). Oder wenn das Identifikationsverfahren der Übertragungsfunktion C durch Betätigen des Startschalters 28 des Identifikationsverfahrens bei einer regulären Überprüfung beim Fahrzeughändler durchgeführt wird, kann ein Anstieg von Arbeitszeit vermieden werden.
Wenn die Übertragungsfunktion C bei jeder regulären Überprüfung identifiziert wird, kann eine Änderung des Systems der Schwingungsübertragung aufgrund von Alterungseffekten bei jedem eingefügten Teil berücksichtigt werden. Eine günstige Vibrationsdämpfungsregelung kann durchgeführt werden.
Eine genauere Erläuterung der oben beschriebenen, ersten Ausführungsform wird im folgenden gegeben.
D.h. wenn die maximale Zeitspanne Tomax und die minimale Zeitspanne Tomin der Zeitspanne To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo und der Zeiteinheit α_T den Wert Tomax = (1/5)/8 = 25 msec., Tomin den Wert Tomin = (1/200)/8 = 0,625 msec. und α_T den Wert α_T = 0,2 msec. haben, werden 122 verschiedene Frequenzen der sinusförmigen Welle benötigt. Wenn die Zeitspanne Ti des Eingabeabtasttaktgebers SCi 2 msec. beträgt, dann beträgt die Zeit, die nötig ist, das Restschwingungssignal e aufzunehmen 2 (Millisekunden) × 128 (Punkte) × 122 (Arten) = 31 (Sekunden).
Wenn darüber hinaus die Zeiteinheit α_T, die eine abgetastete Zeitspanne während der Veränderung der Zeitspanne To vom Maximalwert Tomax zum Minimalwert Tomin darstellt, konstant wird, wird die abgetastete Zeitspanne der Frequenz nicht konstant, so daß die FFT-Analyse, die zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt wird, schwierig wird.
Nach der Theorie der Fourier Transformation beträgt eine Frequenzabtastspanne ∆f nach der Fourier Transformation Δf = 1/(Zeitdauer der Datensequenz) = 1/(2 Millisekunden × 128 (Punkte) = 3,9 Hz.
Daher ist es wünschenswert, daß die Frequenzabtastspanne 3,9 Hz beträgt.
Wenn die minimale Frequenz fmin des Ausgabeabtasttaktgebers SCo und dessen maximale Frequenz fmax die Werte fmin = 3,9 Hz × 2 = 7,8 Hz und fmax = 3,9 Hz × 52 = 203 Hz haben, betragen Tomax = 16 msec. und Tomin = 0,616 msec.
Darüber hinaus beträgt die Zeit, die benötigt wird, das Restschwingungssignal e aufzunehmen, 2 (Millisekunden) × 128 (Punkte) × 51 (Arten) = 13,3 (Sekunden).
Folglich kann eine merkliche Kürzung verglichen mit dem Fall, bei dem die Zeiteinheit α_T nicht konstant ist, erreicht werden, wobei die konstante Zeiteinheit α_T nicht für das Herabsetzen der Zeitspanne To, wie in Schritt 216 der 4 benutzt wird. Der Wert der Zeitspanne To wird zuvor in Form einer Tabelle über die Frequenz gespeichert und die CPU der Regeleinrichtung 25 liest den Wert von To aus der gespeicherten Tabelle aus.
Da bei der ersten Ausführungsform der Lastsensor 22 benutzt wird, um die Schwingungen, die von der aktiven Motoraufhängung 1 an das Fahrgestell 35 übertragen werden, zu erfassen, kann die Restschwingung e, die genau eine Höhe der Schwingungsamplitude darstellt, an die Regeleinrichtung 25 gegeben werden.
Dadurch kann die Regeleinrichtung 25 das Treibersignal y, das genau die Größe der Amplitude der Schwingung, die die aktive Motoraufhängung 1 erfährt, wiedergibt, erzeugen und ausgeben, so dass die elektromagnetische Verstelleinrichtung 10 die bewegliche Scheibe 12 mit einer Amplitude, die proportional zu einer an der aktiven Motoraufhängung 1 anliegenden Schwingung ist, verschieben kann. Dadurch kann die günstige Vibrationsdämpfungsregelung über das gesamte Frequenzband vom Bereich der Leerlaufschwingung (20 bis 30 Hz.) bis zum Bereich des Körperschalls (80 bis 800 Hz) erreicht werden.
Da darüber hinaus der Lastsensor 22 in die aktive Motoraufhängung 1 integriert ist, und eine Anzugskraft der Schraube 9 nicht am Lastsensor 22 anliegt, kann der Lastzustand am Lastsensor 22 verringert werden. Daher kann als Lastsensor 22 ein kleiner Lastsensor verwendet werden. Dies ist für eine aktive Motoraufhängung 1 wichtig, da wenig Montageraum zur Verfügung steht und diese Lösung kostengünstig ist. Da der Lastsensor 22 in die aktive Motoraufhängung 1 integriert ist, können die Arbeitskosten der Montage der aktiven Motoraufhängung 1 in das Fahrzeug reduziert werden, so daß die Wirtschaftlichkeit der Fahrzeugfertigungsstraße verbessert werden kann.
In der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform entspricht der Kraftfahrzeugmotor 30 einer Schwingungsquelle, die aktive Fahrzeugaufhängung 1 entspricht einer geregelten Schwingungsquelle, der Impulssignalgenerator 26 entspricht dem Bezugssignalgenerator, der Lastsensor 22 entspricht dem Restschwingungsdetektor, das Programm, das in 3 gezeigt ist, entspricht den aktiven Schwingungsdämpfungsmitteln, die Schritte 201 bis 203, die Schritte 207, 208, 209, 213 bis 215 und der Schritt 217, in 4 gezeigt, entsprechen der Identifikationssignalzuleitungseinrichtung, der Schritt 204 und der Schritt 211 in 4 entspricht der Antwortsignalabtasteinrichtung, die Schritte 218 und 219 in 4 entsprechen der Einzel-Takteinstell- bzw. Periodeneinstelleinrichtung, der Schritt 216 in 4 entspricht der Ausgabezeitspannenänderungseinrichtung, der nicht flüchtige Speicher in der Regeleinrichtung 25 entspricht dem Speicher, der Schritt 218 in 4 entspricht der Einrichtung zur Fourier-Transformation, der Schritt 219 in 4 entspricht der Einrichtung zur inversen Fourier-Transformation, der Schritt 102 in 3 entspricht dem Aktualisierungsbezugssignalgenerator und der Schritt 107 in 3 entspricht den Filterkoeffizientenaktualisierungseinrichtung.
(Zweite Ausführungsform)
9A bis 12B zeigen erläuternde Ansichten einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der aktiven Vibrationsdämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung. Da der gesamte Aufbau und der Inhalt des Verfahrens bei der zweiten Ausführungsform dem der oben beschriebenen, in 1A bis 8 gezeigten, ersten Ausführungsform entspricht, wird auf die genaue Beschreibung verzichtet. Daher werden lediglich die Hauptunterscheidungsmerkmale der zweiten Ausführungsform im folgenden beschrieben.
Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, wird die Zeitspanne To des Ausgabeabtasttaktgebers SCo verändert, während die Zeitspanne Ti des Eingabeabtasttaktgebers SCi konstant bleibt.
In diesem Fall treten die beiden im folgenden beschriebenen Fälle auf: 1) die Zeitspanne Ti entspricht nicht einem ganzzahligen Vielfachen der Zeitspanne To (ähnlich ist die Zeitspanne To kein ganzzahlig Vielfaches der Zeitspanne To) wie in 9A gezeigt ; und 2) die Zeitspanne Ti entspricht genau einem ganzzahligen Vielfachen der Zeitspanne Ti, wie in 9B gezeigt.
Im zweiten Fall entsprechen diese Zeiten einander auf der Zeitachse (seitliche Achse) der 9B, wo jede der Ausgabezeitspannen des Kennsignals durch das Zeichen O und jede der Eingabezeitspannen des Kennsignals durch X bezeichnet ist. Ein Phasengang des Schwingungsübertragungssystems, der aufgrund des Restschwingungssignals erhalten wird, hängt nur vom Schwingungsübertragungssystem ab.
Im ersten Fall treten Abweichungen zwischen den Zeiten der Ausgabe des Identifikationssignals und des Abtastens des Restschwingungssignals auf der Zeitachse auf, wie durch das Zeichen O und das Zeichen X der 9B auf die selbe Art wie in 9A gezeigt ist.
Da das Identifikationssignal mit anderen Worten aus einer Menge diskreter Werte besteht, wird das Identifikationssignal, während einer der diskreten Werte und danach der folgende diskrete Wert ausgegeben wird, auf einem konstanten Wert gehalten.
Daher ist eine Phasenverschiebung (Versatz) im Restschwingungssignal enthalten, unabhängig von der Eigenschaft des Schwingungsübertragungssystems. Ohne Kompensation des Phasenversatzes wirkt sich die Phasenverschiebung auf die Übertragungsfunktion C aus, so daß die Genauigkeit der Übertragungsfunktion C entsprechend sinkt.
Zusätzlich ändert sich die Größe der Phasenverschiebung entsprechend der Größe der Zeitspanne To (genaugenommen ein Rest bei Division der Zeitspanne Ti durch die Zeitspanne To oder ein Rest bei Division der Zeitspanne To durch die Zeitspanne Ti)).
Bei so einer Phasenverschiebung, wie er oben beschrieben ist, können Berechnungen, um beispielsweise einzelne Phasenvorschübe der jeweiligen Zeitreihen des Restschwingungssignals bereitzustellen, ausgeführt werden, bevor der Schritt 218 in 4 im Falle der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
Jedoch verringert sich die Zeitdauer für die oben beschriebenen Berechnungen entsprechend.
Dies ist nicht von Vorteil.
In der zweiten Ausführungsform wird eine Vielzahl der Sequenzen im nicht flüchtigen Speicher der Regeleinrichtung 25, beispielsweise dem ROM, der in 21B gezeigt ist, für die jeweiligen Frequenzen gespeichert und ein Phasenvorschub (θ) wird zuvor in der ursprünglichen, sinusförmigen Wellenform berücksichtigt, um diese jeweiligen Sequenzen entsprechend der Zeitspanne To des zuvor entsprechenden Ausgabeabtasttaktgebers SCo zu erzeugen. Damit kann die oben beschriebene Phasenverschiebung ausgelöscht werden.
Genauer gesagt wird bei der zweiten Ausführungsform die ursprüngliche, sinusförmige Wellenform, bei der der Phasenvorschub (θ) zuvor entsprechend der Zeitspanne To des entsprechenden Ausgabeabtasttaktgebers SCo vorgesehen wurde, in gleichen Abständen geteilt, um die jeweiligen Sequenzen zu erzielen.
Die erhaltenen jeweiligen Sequenzen (Zeitreihendaten) werden im nicht flüchtigen Speicher (ROM der 1B) gespeichert. Während der Durchführung des Identifikationsverfahrens werden die entsprechenden Sequenzen eine nach der anderen ausgewählt. Dann wird jeder Zahlenwert der ausgewählten Sequenzen nacheinander und iterativ als Identifikationssignal synchron zum entsprechenden Ausgabeabtasttaktgeber SCo ausgegeben, wie in 10 gezeigt.
In diesem Fall erhält die erzeugte Identifikationsschwingung den Phasenvorschub (θ). Folglich kann die Phasenverschiebung, die im Restschwingungssignal enthalten ist, in einem Fall ausgelöscht werden, bei dem die oben beschriebene Zeitspanne Ti nicht einem ganzzahligen Vielfachen der Zeitspanne To entspricht.
11 zeigt den erzeugten Zustand des Identifikationssignals und den abgetasteten Zustand des Restschwingungssignals, wenn der Phasenvorschub dergestalt ist, daß die Phasenverschiebung, der im später abgetasteten Restschwingungssignal enthalten ist, ausgelöscht werden kann und an die ursprüngliche sinusförmige Welle des Identifikationssignals ausgegeben wird, wobei die Zeitspannen To und Ti sich im selben Zustand befinden wie im Fall der 9A.
Da folglich die Phasenverschiebung in dem Restschwingungssignal enthalten ist und unabhängig vom Schwingungsübertragungssystem entfernt werden kann, kann die Identifizierung der Übertragungsfunktion C ausgeführt werden.
Da zusätzlich kein Anstieg der Rechenlast in dem Fall, bei dem das Identifikationsverfahren tatsächlich ausgeführt wird, bewirkt wird, wird die Zeitdauer der Berechnung nicht verlängert.
12A zeigt das Identifikationssignal, wenn die sinusförmige Welle keinen Phasenvorlauf erhält.
12B zeigt das Identifikationssignal, wenn der sinusförmigen Welle ein Phasenvorlauf von 10° erteilt wird.
Wenn insbesondere eine Periode in acht Abschnitte unterteilt wird, ergibt sich im Falle ohne Phasenvorlauf die folgende Tabelle der im nicht flüchtigen Speicher gespeicherten Sequenzen, wie in 12A gezeigt. sin(2π × 0/8) = 0 sin(2π × 1/8) = 0.707 sin(2π × 2/8) = 1 sin(2π × 3/8) = 0.707 sin(2π × 4/8) = 0 sin(2π × 5/8) = –0.707 sin(2π × 6/8) = –1 sin(2π × 7/8) = –0.707
Wenn andererseits ein Phasenvorlauf von 10°, wie in 12B gezeigt, erteilt wird, erhält man folgende Tabelle. sin(2π × 0/8 + 10π/180) = 0.174 sin(2π × 1/8 + 10π/180) = 0.819 sin(2π × 2/8 + 10π/180) = 0.984 sin(2π × 3/8 + 10π/180) = 0.574 sin(2π × 4/8 + 10π/180) = –0.174 sin(2π × 5/8 + 10π/180) = –0.819 sin(2π × 6/8 + 10π/180) = –0.984 sin(2π × 7/8 + 10π/180) = –0.574
Die Phasenverschiebung wird zuvor durch eine Simulation gemessen, bei der das Identifikationssignal ohne Phasenvorlauf der ursprünglichen, sinusförmigen Welle des Kennsignals erzeugt wird und die Identifikationsschwingung, die entsprechend dem Identifikationssignalerzeugt wird, als das Restschwingungssignal abgetastet wird.
Dann kann der Phasenvorlauf (θ) mit demselben Betrag wie die gemessene Phasenverschiebung (–θ) verwendet werden.
Es ist nicht notwendig, die Phasenverschiebung für jedes Fahrzeug, in dem die erfindungsgemäße aktive Schwingungsdämpfungseinrichtung angebracht wird, zu messen, da die Phasenverschiebung, der im Restschwingungssignal enthalten ist, nicht von der Charakteristik des Schwingungsübertragungssystems abhängt, sondern nur von den Zeitspannen Ti und To.
(Dritte Ausführungsform)
13 und 14 zeigen eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen, aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung.
13 zeigt insbesondere ein Funktionsflussdiagramm des Identifikationsverfahrens, das in der Regeleinrichtung 25 auf dieselbe Weise wie das der 4 der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
Die gleichen Bezugsziffern, die in 13 gezeigt werden, beziehen sich auf gleiche Schritte der 4. Daher wird auf eine genaue Beschreibung der gleichen Schritte der 13 hier verzichtet. Die Gesamtstruktur der aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung der dritten Ausführungsform entspricht der der ersten Ausführungsform.
Das heißt, dass bei der dritten Ausführungsform eine Amplitude (A) der ursprünglichen, sinusförmigen Welle für das Identifikationssignal entsprechend ihrer Frequenz variabel ist, obwohl bei den vorangegangenen ersten und zweiten Ausführungsformen eine spezielle Erörterung der Amplitude der sinusförmigen Welle, die das Original des Identifikationssignals darstellt, nicht gemacht wurde.
Insbesondere wird die Amplitude A der sinusförmigen Welle, wie in 14 gezeigt, größer, wenn die Frequenz sinkt. Wenn die Frequenz steigt und 50 Hz überschreitet, wird deren Amplitude (A) allmählich kleiner und deren Amplitude (A) bleibt, nachdem deren Amplitude auf ein gewisses Maß reduziert wurde, konstant.
Da der Schwingungspegel, der von dem Fahrzeugmotor 30 erzeugt wird, über einen relativ großen Frequenzbereich hoch ist, soll die Amplitude des Kennsignals mit jeder der Amplituden der jeweiligen Schwingungsfrequenzen, die von dem Fahrzeugmotor 30 erzeugt werden, übereinstimmen.
Die Amplitude der abgetasteten Sequenz kann angepaßt werden, wenn die Sequenz, die als das Identifikationssignal dient, vom nicht flüchtigen Speicher der Regeleinrichtung 25 ausgelesen wird. Oder bei der Vielzahl der Sequenzen, die aufgrund der Vielzahl an sinusförmigen Wellen mit unterschiedlichen Amplituden gespeichert sind, werden die Sequenzen einzeln für die jeweiligen Frequenzbereiche benutzt, so daß die Identifikationssignale, deren Amplituden einzeln und getrennt entsprechend der Frequenz eingestellt werden, für das Identifikationsverfahren verwendet werden.
Wenn jedoch ein Amplitudenunterschied der ursprünglichen, sinusförmigen Welle in der letztlich bestimmten Übertragungsfunktion C enthalten ist, so als ob der Unterschied der Amplitude eine Charakteristik des Schwingungsübertragungssystems ist, muß sie korrigiert werden.
Daher geht in 13 das Programm vom Schritt 218 zum Schritt 301, bei dem ein Betrag einer jeden Frequenzkomponente korrigiert wird. Die Berechnung der Korrektur, die im Schritt 301 ausgeführt wird, ist derart, dass eine jede der Frequenzkomponenten durch die Amplitude der entsprechenden sinusförmigen Welle geteilt wird. Wenn beispielsweise die Amplitude der sinusförmigen Welle, die als Referenz dient, 1 ist und die Amplitude der entsprechenden sinusförmigen Welle bezüglich einer bestimmten Frequenzkomponente 0,5 ist, wird ihre Frequenzkomponente durch 0,5 geteilt (zweimal). Dann, nach Ende der Berechnung der Korrektur im Schritt 301, werden die Vorgänge in den Schritten 219 und 220 ausgeführt.
Da bei der dritten Ausführungsform die Übertragungsfunktion C die Charakterstik des tatsächlichen Schwingungsübertragungssystems noch genauer darstellen und identifizieren kann, kann eine noch günstigere Schwingungsdämpfungsregelung erreicht werden. Bei dieser dritten Ausführungsform entspricht der Schritt 301 der 13 den Korrekturmitteln.
In jeder der ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen wird die Restschwingung mittels des Lastsensors 22 erfasst, der in die aktive Motoraufhängung eingebaut ist. Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor (bzw. Gaspedal) innerhalb einer Fahrgastkabine des Fahrzeugs an einer Stelle, die der Lage des Fußes eines Fahrzeuggastes entspricht, vorgesehen sein, um ein Fahrzeugbeschleunigungssignal als Restschwingungssignal e auszugeben.
Die vorliegende Erfindung ist bei der aktiven Schwingungsdämpfungseinrichtung anwendbar, um Schwingungen, die auch von einer anderen Schwingungs(Erreger-)quelle als einem Kraftfahrzeugmotor 30 erzeugt werden, zu reduzieren, beispielsweise bei einer Vorrichtung zur aktiven Dämpfung der Schwingung einer Werkzeugmaschine an einen Boden oder ein Abteil, indem die Werkzeugmaschine aufgestellt ist.
Des weiteren kann, obwohl der synchrone "Filtered-X LMS"-Algorithmus als adaptiver Algorithmus zum Erzeugen des Treibersignals y in jeder der ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen verwendet wird, ein normaler "Filtered-X LMS"-Algorithmus verwendet werden.
Bei der ersten Ausführungsform beträgt die maximale Frequenz der sinusförmigen Welle, die der Ursprung des Identifikationssignals ist, 200 Hz.
Ein Grund für die Wahl von 200 Hz als Maximalfrequenz ist, dass in einer allgemein verfügbaren Vierzylinder-Kolbenmaschine die Komponente der Maschinenschwingung der zweiten Harmonischen der Drehbewegung eine problematische Schwingung darstellt, die verringert werden muss.
Da eine maximale Anzahl von Umdrehungen pro Minute der Maschine 6000 (U/min) betragen kann, wird die zweite Harmonische der Maschinendrehbewegung 200 Hz betragen. Daher kann die Maximalfrequenz der sinusförmigen Welle, die der Ursprung des Identifikationssignals ist, entsprechend einem Modell der Maschine passend gewählt werden.
Bei der dritten Ausführungsform, wie sie in 14 gezeigt ist, wächst die Amplitude der sinusförmigen Welle, die die ursprüngliche (analoge) Form des digitalen Identifikations signals darstellt, mit 50 Hz als Grenzwert. Der Grund, dass 50 Hz gewählt worden ist, ist der, dass bei einer Vierzylinder-Kolbenmaschine starke Schwingungen in einem Motorleerlauffrequenzband bei oder unter 1500 U/min auftreten. Daher stellen 50 Hz, welches die Komponente zweiter Ordnung der Maschinendrehzahl von 1500 U/min ist (1500 = 60 = 25, 25 × 2 = 50), den oben beschriebenen Grenzwert dar.
Eine solche Grenzfrequenz wie 50 Hz kann passend zum Modell des Motors eingestellt werden.
Die Berechnung der FFT (Analysator) und der Inversen FFT (Analysator) wie sie in den Schritten 218 und 219, gezeigt in 4 und 13, dargestellt sind, ist in der US-A 5 537 435 erläutert.
Die sinusförmige Welle kann im allgemeinen als f = A sin(2 π ft ± θ) ausgedrückt werden und jeder diskrete Wert der sinusförmigen Welle pro Periode im allgemeinen als f = f₁, f₂, ..., f_J, ..., f_D ausgedrückt werden.

Claims

Vorrichtung zum aktiven Dämpfen einer Schwingung; mit: einer Schwingungserregungsquelle (30); einer geregelten Schwingungsquelle (1), mit der eine geregelte Schwingung erzeugbar ist, die der von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingung überlagert wird; einem Bezugssignalgenerator (26) zum Erfassen eines von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingungserregungszustandes und zum Erzeugen eines diesem korrespondierenden Bezugssignals (x); einem Restschwingungsdetektor (22) zum Erfassen einer Restschwingung nach dem Überlagem der von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingung mit der geregelten Schwingung und zum Erzeugen eines korrespondierenden Restschwingungssignals (e); einer Regeleinrichtung (25) zum Treiben der geregelten Schwingungsquelle (1), um die Schwingung von der Schwingungserregungsquelle (30) mittels eines Regelalgorithmuses zu dämpfen, der eine Übertragungsfunktion zwischen der geregelten Schwingungsquelle (1) und dem Restschwingungsdetektor (22) enthält, die mit Hilfe des Bezugssignals (x) und des Restschwingungssignals (e) bestimmt wird ; dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung aufweist: eine Identifikationssignalzuleitungseinrichtung (Schritte 201 bis 203, 207, 208, 213 bis 215 und 217) zum aufeinanderfolgenden Zuführen von einzelnen diskreten Werten eines Identifikationssignals, das eine Quantisierung einer zeitkontinuierlichen, sinusförmigen Welle darstellt, die durch eine vorbestimmte Zahl gleichmäßig geteilt wurde, an die geregelte Schwingungsquelle (1) synchron mit einem vorbestimmten Ausgabeabtasttakt (SCo); eine Antwortsignalabtasteinrichtung (Schritte 204 und 211) zum Abtasten des Restschwingungssignals (e) synchron mit einem vorbestimmten Eingabeabtasttakt (SCi); eine Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung (Schritte 218 und 219) zum Identifizieren der in dem Regelalgorithmus enthaltenen Übertragungsfunktion aufgrund des von der Antwortsignalabtasteinrichtung abgetasteten Restschwingungssignals, und eine Periodeneinstelleinrichtung (Schritte 205, 206, 209, 210, 212) zum individuellen und unabhängigen Einstellen der Perioden (To, Ti) der vorbestimmten Ausgabe- und Eingabeabtasttakte (SCo, SCi).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als sinusförmige Welle eine Vielzahl von sinusförmigen Wellen wählbar sind, von denen jede eine sich von der Frequenz einer jeden anderen Welle unterscheidende Frequenz hat und dass die Identifikationssignalzuleitungseinrichtung (Schritte 201, ... 217) die Wellen eine nach der anderen auswählt und nacheinander einen jeden der einzel nen, diskreten Werte der ausgewählten Welle als das Identtifikationssignal an die geregelte Schwingungsquelle (1) gibt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodeneinstelleinrichtung (Schritte 205, ... 212) eine variable Einstelleinrichtung für die Periode des Ausgabeabtasttaktes (SCo) aufweist, um eine Periode des vorbestimmten Ausgabeabtasttaktes zu ändern, so dass eine Vielzahl von vorbestimmten Ausgabeabtasttakten vorsehbar ist, wobei ein jeder vorbestimmter Ausgabeabtasttakt eine der geänderten Perioden entsprechend einer einzelnen Frequenz der sinusförmigen Welle aufweist, von denen eine jede als ein Original des Identifikationssignals dient.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodeneinstelleinrichtung (Schritte 205, ...212) die Periode des vorbestimmten Abtasttaktes derart ändert, dass sich bei einer Erhöhung derjenigen der Frequenzen der sinusförmigen Welle, die als das Original des Identifikationssignals dient, die Periode des vorbestimmten Abtasttaktes verkürzt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationssignalzuleitungseinrichtung (Schritte 201, ... 217) einen Speicher zum Speichern einer Vielzahl von Zeitreihendaten aufweist, wobei jede Zeitreihe die Quantisierung der entsprechenden sinusförmigen Welle darstellt, die gleichmäßig durch die vorbestimmte Zahl (D) geteilt ist, und wobei die Identifikationssignalzuleitungseinrichtung aufeinanderfolgend jeden Zahlenwert von einer der Zeitreihen an die geregelte Schwingungsquelle (1) als einen jeden diskreten Wert des Identifikationssignals synchron zum vorbestimmten Ausgabeabtasttakt (SCo) gibt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede sinusförmige Welle eine individuelle Phasenvoreilung (θ) hat, die zuvor in Übereinstimmung mit einem der vorbestimmten Ausgabeabtasttakte (SCo) eingestellt wurde, mit dem synchron die einzelnen, diskreten Werte der entsprechenden sinusförmigen Welle nacheinander der geregelten Schwingungsquelle (1) zugeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationssignalzuleitungseinrichtung (Schritte 201, ... 217) einen Speicher zum Speichern einer Vielzahl von Zeitreihendaten aufweist, wobei jede der Zeitreihen eine Quanti sierung der entsprechenden sinusförmigen Welle ist, die durch eine vorbestimmte Zahl (D) gleichmäßig geteilt wurde und die jeweilige Phasenvoreilung gemäß einer entsprechenden einen der Perioden der vorbestimmten Ausgabeabtasttakte hat und dass die Identifikationssignalzuleitungseinrichtung die Vielzahl von Zeitreihen nacheinander auswählt und der Reihe nach jeden der einzelnen, diskreten Werte der ausgewählten Zeitreihe als jeden Wert des Identifikationssignals der geregelten Schwingungsquelle (1) synchron mit dem vorbestimmten Ausgabeabtasttakt, der der ausgewählten Zeitreihe entspricht, zuführt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede sinusförmige Welle eine Amplitude (A) aufweist, die jeweils entsprechend der Frequenz der Welle festgesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Amplitude (A) der sinusförmigen Welle mit steigender Frequenz der Welle kleiner wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung (Schritte 218 und 219) folgende Merkmale aufweist: Eine Berechnungsvorrichtung für eine Fourier-Transformation zum Ausführen einer Fourier-Transformation des Restschwingungssignals (e), das jedes Mal dann von der Antwortsignalabtasteinrichtung abgetastet wurde, wenn das Identifikationssignal die einzelnen, diskreten Werte einer jeden unterschiedlichen, sinusförmigen Welle zuführt, um eine Frequenzkomponente einer jeden Welle zu bestimmen; und eine Berechnungsvorrichtung für eine inverse Fourier-Transformation, um eine inverse Fourier-Transformation von zusammengesetzten Daten der Frequenzkomponenten durchzuführen, die von der Berechnungsvorrichtung für die Fourier-Transformation bestimmt wurden, um eine Impulsantwort als Übertragungsfunktion zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung (Schritte 218 und 219) folgende Merkmale aufweist: Eine Berechnungsvorrichtung für die Fourier-Transformation, um eine Fourier-Transformation des Restschwingungssignals (e) durchzuführen, das von der Antwortsignalabtasteinrichtung jedes Mal dann abgetastet wurde, wenn das Identifikationssignal die einzelnen, diskreten Werte einer jeden unterschiedlichen Welle zum Bestimmen einer Frequenzkomponente einer jeden Welle zuführt; eine Kor rektureinrichtung zum Korrigieren einer jeden Frequenzkomponente, wie sie von der Berechnungsvorrichtung für die Fourier-Transformation bestimmt wurde, entsprechend der Amplitude einer jeden entsprechenden, sinusförmigen Welle; und eine Berechnungsvorrichtung für eine inverse Fourier-Transformation, um eine inverse Fourier-Transformation der zusammengesetzten Daten der Frequenzkomponenten durchzuführen, die durch die Berechnungsvorrichtung für die Fourier-Transformation bestimmt wurden und durch die Korrektureinrichtung korrigiert wurden, um eine Impulsantwort als Übertragungsfunktion zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen weiteren Speicher, um die Impulsantwort, die von der Berechnungsvorrichtung für die inverse Fourier-Transformation als eine neue Übertragungsfunktion (C^∼) zwischen der geregelten Schwingungsquelle (1) und dem Restschwingungsdetektor (22) bestimmt wurde, als aktualisierten Wert abzuspeichern.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (25) einen adaptiven digitalen Filter umfasst, der eine Vielzahl von variablen Filterkoeffizienten aufweist; einen Treibersignalgenerator zum Filtern des Bezugssignals (x) vom Bezugssignalgenerator (26), um ein Treibersignal zum Treiben der geregelten Schwingungsquelle (1) zu erzeugen; eine aktualisierende Bezugssignalberechnungseinrichtung zum Berechnen eines aktualisierten Bezugssignals (R^T), das das Ergebnis einer Antwort auf die Eingabe des Bezugssignals (x) in die Übertragungsfunktion ist; und einen Aktualisierungsschaltkreis zum Aktualisieren der Filterkoeffizienten des adaptiven, digitalen Filters gemäß einem sequentiellen, adaptiven Aktualisierungs-Algorithmus, der den Regelalgorithmus bildet, mit Hilfe des Restschwingungssignals (e) und des aktualisierenden Bezugssignals (x).
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die geregelte Schwingungsquelle (1) von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (10) gebildet wird, die in einer aktiven Motoraufhängung (2) zwischen einem Kraftfahrzeugmotor (30) als Schwingungserregungsquelle und einem Fahrzeuggestell (35) angebracht ist, und dass der Restschwingungssignaldetektor (22) einen Lastsensor aufweist, der in der aktiven Motoraufhängung zwischen der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (10) und dem Fahrzeuggestell (35) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Startschalter (28) für den Identifikationsvorgang, um wirksam den Betrieb der Identifikationssignalzuleitungsreinrichtung (Schritt 201, ... 217), der Antwortsignalabtasteinrichtung (Schritte 204, 211), der Übertragungsfunktions-Identifikationseinrichtung (Schritte 218, 219) und der Periodeneinstellvorrichtung (Schritte 205 ...) einzuschalten, die alle in der Regeleinrichtung (25) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktualisierungsgleichung der variablen Filterkoeffizienten Wi (i = 0, 1, 2, ..., I-1, wobei I die Anzahl der Stellen des adaptiven digitalen Filters darstellt) wie folgt ausgedrückt ist: Wi(n + 1) = Wi(n) – μR^Te(n), wobei Ausdrücke, die mit (n) und (n + 1) versehen sind, Werte der Filterkoeffizienten zu Abtastzeiten (n) und (n + 1) darstellen, u einen Konvergenzkoeffizienten darstellt, und das Aktualisierungsbezugssignal (R^T) einen Wert darstellt, der mit einem Übertragungsfunktionsfilter (C^∼), der ein Modell eines Filters mit unendlicher Impulsantwort der Übertragungsfunktion (C) zwischen der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (10) und dem Lastsensor (22) darstellt, gefiltert wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zahl (D) zur gleichmäßigen Teilung einer jeden sinusförmigen Wellenkomponente 23 beträgt, die Periode (To) des vorbestimmten Ausgabeabtasttaktes (SCo) von einem Maximalwert (Tomax) von 25 Millisekunden zu einem Minimalwert (Tomin) von 0,625 Millisekunden in Zeiteinheiten α_T von 0,2 Millisekunden geändert wird, und die Periode (Ti) des vorbestimmten Eingabeabtasttaktes (SCi) 2 Millisekunden beträgt.
Vorrichtung nach Ansprach 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortsignalabtasteinrichtung (Schritt 204, 211) einen Zähler zum Zählen einer Abtastzahl des Restschwingungssignals (e) synchron zum vorbestimmten Eingabeabtasttakt (SCi) aufweist, wenn die Identifikationsschwingung von der geregelten Schwingungsquelle (1) erzeugt wird, und zum Feststellen, ob die Abtastzahl der Restschwingungssignale eine vorbestimmte Zahl (e+) erreicht hat.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsvorrichtung für die Fourier-Transformation einen FFT-Analysator und die Berech nungsvorrichtung für die inverse Fourier-Transformation einen inversen FFT-Analysator aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl (D) zur gleichmäßigen Teilung einer jeden sinusförmigen Welle 2³ (= 8) beträgt, die Periode (To) des vorbestimmten Ausgabeabtasttaktes (SCo) von einem Maximalwert (Tomax) von 16 Millisekunden zu einem Minimalwert (Tomin) von 0,616 Millisekunden geändert wird, die Anzahl der sinusförmigen Wellen 51 beträgt, die vorbestimmte Anzahl der abgetasteten Restschwingungssignale in der Antwortsignalabtasteinrichtung 2⁷ (= 128) beträgt und die Periode (Ti) des vorbestimmten Eingabeabtasttaktes (SCi) 0,2 Millisekunden beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jede Amplitude der sinusförmigen Wellen kleiner wird, während jede Frequenz der Wellen mit ca. 50 Hz als Grenzwert steigt, und jede Amplitude der Wellen gleich groß ist, während jede der Wellen mit ca. 50 Hz als Grenzwert kleiner wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenvoreilung etwa 10° beträgt.
Verfahren zum Identifizieren einer Übertragungsfunktion bei einer aktiven Schwingungsdämpfungsvorrichtung, wobei die aktive Schwingungsdämpfungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Schwingungserregungsquelle (30); eine geregelte Schwingungsquelle (1), die derart angeordnet ist, dass eine geregelte Schwingung erzeugt werden kann, die über die von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugte Schwingung überlagert werden kann; einen Bezugssignalgenerator (26) zum Erfassen eines von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugten Schwingungserregungszustandes und zum Erzeugen und zur Ausgabe des erfassten Schwingungserregungszustandes als Bezugssignal (x); einen Restschwingungsdetektor (22) zum Erfassen einer Restschwingung nach dem Überlagern der geregelten Schwingung über die von der Schwingungserregungsquelle (30) erzeugte Schwingung; eine Regeleinrichtung (25) zum Treiben der geregelten Schwingungsquelle (1), um die Schwingung von der Schwingungserregungsquelle (30) mittels eines Regelalgorithmuses zu dämpfen, der eine zwischen der geregelten Schwingungsquelle und dem Restschwingungsdetektor mit Hilfe des Bezugssignals und des Restschwingungssignals berechnete Übertragungsfunktion beinhaltet; mit den Verfahrensschritten: a) einzelnes und unabhängiges Einstellen von Perioden (To, Ti) von vorbestimmten Ausgabe- und Eingabeabtasttakten (SCo, SCi); b) aufeinanderfolgendes Zuführen von einzelnen, diskreten Werten eines Identifikationssignals, das eine Quantisierung einer zeitkontinuierlichen, sinusförmigen Welle ist, die gleichmäßig durch eine vorbestimmte Zahl (D) geteilt wird, an eine geregelte Schwingungsquelle (1) synchron zum vorbestimmten Ausgabeabtasttakt (SCo); c) Abtasten des Restschwingungssignals (e) synchron zum vorbestimmten Eingabeabtasttakt (SCi), wenn eine Identifikationsschwingung als Antwort auf das Identifikationssignal von der geregelten Schwingungsquelle (1) erzeugt wird; und d) Identifikation der Übertragungsfunktion, die basierend auf dem Restschwingungssignal (e), das unter Schritt c) abgetastet wurde, im Regelalgorithmus enthalten ist.