DE69208092T2

DE69208092T2 - System zur Geschwindigkeitsregelung mit variabler Verstärkung in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsabweichung

Info

Publication number: DE69208092T2
Application number: DE69208092T
Authority: DE
Inventors: Gary Klingler; Kah Oo
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: WO1993002885A1; EP0597922B1; DE69208092D1; CA2114955A1; US5329455A; EP0597922A1; JPH07501291A

Description

Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf Geschwindigkeitsregelsysteme für Kraftfahrzeuge.
Geschwindigkeitsregelsysteme, die die Motordrossel als Antwort auf einen Unterschied zwischen der Motorgeschwindigkeit und einer Referenzgeschwindigkeit regeln, sind bekannt. Viele solcher Geschwindigkeitsregelsysteme verstärken dieses Differenzsignal durch eine Verstärkungskonstante.
Die Einstellung der Empfindlichkeit von Geschwindigkeitsregelsystemen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Verstellung der Verstärkungskonstanten ist ebenfalls bekannt. Das an Seidler und andere erteilte U.S. Patent Nr. 3 885 844 beispielsweise erhöht die Verstärkung bei hohen Geschwindigkeiten, angeblich um eine psychologisch gefälligere Fahrerantwort zu schaffen.
Die Verstärkungen werden auch verstellt, um gewisse Schwächen eines besonderen Geschwindigkeitsregelsystems anzusprechen. Das an Tada und andere erteilte U.S. Patent Nr. 4 803 637 offenbart eine mit der Motordrossel verbundene Membran, die durch ein Vakuum im Ansaugstutzen des Motors betätigt wird. Während einer voreingestellten Zeit nach der die Geschwindigkeitsregelungsfunktion begonnen wurde, wird die Systemverstärkung erhöht, um die Membran schnell zu bewegen, wobei versucht wird, den Geschwindigkeitabfall, der andernfalls zu Beginn der Geschwindigkeitsregelung auftreten kann, zu verringern.
Die Erfinder haben zahlreiche Nachteile früherer Ansätze erkannt. Beispielsweise scheinen frühere Geschwindigkeitsregelsysteme keinen Unterschied zwischen dem Betrieb beim Fahren über eine verhältnismäßig ebene Autobahn oder beim Treffen auf eine plötzliche Steigung zu machen. Demgemäß scheint der Geschwindigkeitsregelbetrieb auf ebenen Flächen zu pendeln , bei Steigungen zu sinken und bei Gefällen über das Ziel hinauszuschießen.
DE-A3 841 386 gibt ein Beispiel eines früheren Patentansatzes wieder. In dieser Patentbeschreibung wird ein Geschwindigkeitsregelsystem für ein Fahrzeug beschrieben, bei dem die Drossel geregelt wird, um das Fahrzeug auf einer gewünschten Geschwindigkeit zu halten. Das System enthält Mittel zur Feststellung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit und zum Vergleichen dieser tatsächlichen Geschwindigkeit mit der gewünschten Geschwindigkeit, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Ein Regelsignal für die Drossel wird von dem Fehlersignal über eine variable Verstärkungsanordnung abgeleitet, die auf das Fehlersignal in Abhängigkeit von der Fahrzeuglast wirkt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Geschwindigkeitsregelsystem mit variablen Verstärkungen, die auf den Geschwindigkeitsfehler bezogen sind, zu schaffen, so daß ein beständiger Geschwindigkeitsregelbetrieb für viele verschiedene Straßenbedingungen erreicht wird.
Nach der Erfindung wird ein Geschwindigkeitsregelsystem geschaffen, das die Motordrossel regelt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer gewünschten Geschwindigkeit zu halten, das die folgenden Bestandteile enthält;
Unterscheidungsmittel zur Erzeugung eines Fehlersignals mit einer Amplitude, die sich auf einen Vergleich zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit bezieht;
Korrekturmittel zur Erzeugung eines Korrektursignals, das sich auf das genannte Fehlersignal bezieht und das genannte Korrektursignal mit einem einstellbaren Verstärkungswert multipliziert;
und Betätigungsmittel zur Betätigung der Motordrossel in Bezug zum Korrektursignal, das mit dem einstellbaren Verstärkungswert multipliziert wurde;
dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner in sich einschließt;
Verstärkungsverstellmittel zur Schaffung des variablen Verstärkungswertes mit einer variablen Amplitude, die als eine lineare Funktion des genannten Fehlersignals erzeugt wird, wobei die genannte variable Amplitude eine erste lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal kleiner als eine vorgegebene Amplitude ist, und eine zweite lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal die vorgegebene Amplitude übersteigt, wobei die genannte zweite lineare Funktion sich von der ersten linearen Funktion unterscheidet.
Nach der Erfindung wird ferner ein Geschwindigkeitsregelverfahren geschaffen, das die Motordrossel regelt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer gewünschten Geschwindigkeit zu halten, welches die folgenden Schritte enthält;
Vergleich eines auf das Fehlersignal bezogenen Korrektursignals und Multiplikation des genannten Korrektursignals mit einem einstellbaren Verstärkungswert;
und Betätigung der Motordrossel in Bezug zur Multiplizierung des Korrektusignals mit dem einstellbaren Verstärkungswert;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner beinhaltet;
Schaffung des einstellbaren Verstärkungswertes mit einer variablen Amplitude, die als eine lineare Funktion des genannten Fehlersignals erzeugt wird, wobei die genannte variable Amplitude eine erste lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal kleiner als eine vorgegebene Amplitude ist, und eine zweite lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal die vorgegebene Amplitude übersteigt, wobei die genannte zweite lineare Funktion sich von der ersten linearen Funktion unterscheidet.
Ein Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß niedrige Verstärkungswerte für kleine Geschwindigkeitfehler geschaffen werden, so daß die Geschwindigkeitsschwankungen, die für einige frühere Ansätze auf verhältnismäßig ebenen Strassenflächen kennzeichnend waren, vermieden werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Erreichung von Verstärkungswerten mit größeren Verstärkungen bei größeren Geschwindigkeitsfehlern, so daß beim Antreffen einer Straßenneigung eine schnellere Geschwindigkeitsregelantwort erzeugt wird. Demgemäß wird sowohl eine Geschwindigkeitssenkung im Falle einer Steigung, als auch ein Überschießen der Geschwindigkeit bei einem Gefälle vermieden. Ein noch weiterer Vorteil liegt in der schnellen Korrektur der Straßenneigungen durch die Erhöhung des linearen Verhältnisses zwischen den Verstärkungswerten und dem Geschwindigkeitfehler, wenn der Geschwindigkeitsfehler eine vorgewählte Schwelle übersteigt. Außerdem können, als spezifischen Ausgleich für die Fahrzeugantwort, verschiedene lineare Verhältnisse für positive und negative Geschwindigkeitsfehler gewählt werden. Ein weiterer Vorteil wird durch den Ausgleich der Schwankungen bei der Fahrzeugantwort erreicht, die auf das Vorzeichen des Geschwindigkeitsfehlers bezogen sind.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, worin:
Figur 1 ein elektro-mechanisches Schema eines Geschwindigkeitsregelsystems ist, das die hierin beschrieben Erfindung vorteilhaft ausnutzt;
die Figuren 2A-2B sind ein Ablaufschema, das von einem Mikrocomputer ausgeführte Verarbeitungsschritte zur Erzeugung vielfältiger Geschwindigkeitsregelbefehle durch die Dekodierung einer Vielzahl der in Figur 1 gezeigten vom Fahrer zu bedienenden Schalter darstellt;
Figur 3 ein Ablaufschema ist, das von einem Mikrocomputer ausgeführte Verarbeitungsschritte darstellt, mit denen ein Drosselpositionsbefehl während des Geschwindigkeitsregelbetriebs erzeugt wird;
Figur 4 eine graphische Darstellung eines quadratischen Geschwindigkeitsregelbetriebs ist;
Figur 5 ein Ablaufschema ist, das von einem Mikrocomputer ausgeführte Verarbeitungsschritte bei der Regelung eines mit der Motordrossel verbundenen Schrittmotores als Antwort auf einen Drosselpositionsbefehl darstellt;
die Figuren 6A-6B Ablaufschemata sind, die von einem Mikrocomputer ausgeführte Verarbeitungsschritte zur Einleitung des Geschwindigkeitsregelbetriebs darstellen;
Figur 7 eine graphische Darstellung der Erzeugung einer einleitenden Drosselposition zur in Gangsetzung des Geschwindigkeitsregelbetriebs ist;
die Figuren 8A-8C graphische Darstellungen der Einleitung der Geschwindigkeitsregelung sind, die bezugnehmend auf die Figuren 6A-6B beschrieben werden;
Figur 9 ein Ablaufschema von Verarbeitungsschritten ist, die von einem Mikrocomputer beim adaptiven Lernen einer anfänglichen Zieldrosselposition ausgeführt werden;
die Figuren 10A-10B Ablaufschemata von Verarbeitungsschritten sind, die von einem Mikrocomputer bei der Regelung des Geschwindigkeitsregelbetriebs während einer besonderen Anwendungsform eines Wiederaufnahmemodus;
die Figuren 11A-11C eine graphische Darstellung des Geschwindigkeitsregelbetriebs während des Wiederaufnahmemodus des Betriebs sind, der bezugnehmend auf die Figuren 10A-10B beschrieben wird;
die Figuren 12A-12C weitere graphische Darstellungen des Geschwindigkeitsregelbetriebs während des Wiederaufnahmemodus des Betriebs sind, der bezugnehmend auf die Figuren 10A-10B beschrieben wird;
Figur 13 ein Ablaufschema von Verarbeitungsschritten ist, die von einem Mikrocomputer bei der Regelung des Geschwindigkeitsregelbetriebs bei der Einstellung der Geschwindigkeitsregelverstärkungen abhängig vom Geschwindigkeitsfehlersignal ausgeführt werden;
Figur 14 eine graphische Darstellung einer besonderen Geschwindigkeitverstärkung ist, die dem Betrieb entsprechend eingestellt wurde, der bezugnehmend auf Figur 13 beschrieben wird;
Figur 15 ein Ablaufschema von Verarbeitungsschritten ist, die von einem Mikrocomputer bei der Einstellung vielfältiger Geschwindigkeitsregelverstärkungskonstanten während des Wiederaufnahmemodus des Betriebs ausgeführt werden; und
Figur 16 eine grpahische Darstellung des Betriebs während der Wiederaufnahmeregelung ist, der bezugnehmend auf Figur 15 beschrieben wird.
Das Geschwindigkeitsregelsystem 10 wird zunächst allgemein bezugnehmend auf das in Figur 1 dargestellte Blockschaltbild beschrieben. Eine ausführlichere Beschreibung mit besonderer Bezugnahme auf die Figuren 2-16 erfolgt später. Das Geschwindigkeitsregelsystem 10 regelt die Motordrossel (nicht dargestellt) über die Kabelhaspel 12, die mit dem Drosselkabel 14 verbunden ist. Im allgemeinen reagiert das Geschwindigkeitsregelsystem auf: den Geschwindigkeitsensor des Fahrzeugs 18, der ausführlicher in der U.S. Patentanmeldung, Seriennummer 280,907, beschrieben ist, und deren Beschreibung hierin als Bezug eingearbeitet ist; den Bremslichtschalter 24, und den Bremsunterdrückungschalter 26, der auf einen vorgegebenen Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Bremsleitung, wie beispielsweise 100 psi anspricht. Die obigen Eingaben werden durch einen Eingangssignalschaltkreis 28 auf herkömmliche Weise gefiltert und gepuffert. Außerdem spricht das Geschwindigkeitsregelsystem, wie später ausführlicher hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 2A- 2B beschrieben wird, auf die Mehrfachschaltereinheit 30 an, die an dem (nicht dargestellten) Fahrzeuglenkrad befestigt ist. In diesem besonderen Beispiel enthält die Mehrfachschaltereinheit 30 die folgenden vom Fahrer bedienbaren Tastschalter: EIN/AUS-Schalter 32, LEERLAUF-Schalter 34, EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalter 36 und den WIEDERAUFNAHME/LÖSCH-Schalter 38.
Der Mikrocomputer 42, ein herkömmlicher Mikrocomputer, wie beispielsweise aus der Serie 6805, wird als auf die oben beschriebenen Eingaben zur Regelung des Schrittmotors 50 dargestellt, der seinerseits die Kabelhaspel 12 über das Reduktionsgetriebe 54 und die elektromagnetische Kupplung 56 regelt. In diesem besonderen Beispiel enthält die elektromagnetische Kupplung 56 die Kupplungsscheiben 58a und 58b, wobei die Kupplungsscheibe 58b gegen eine (nicht dargestellte) Rückholfeder als Antwort auf den Fluß elektrischen Stroms durch die Spule 60 verschoben wird. Die mechanischen Bestandteile sind ausführlicher in der Patentanmeldung, Seriennummer 07/588 918, beschrieben, deren Beschreibung hierin als Bezug eingearbeitet ist.
Mit Figur fortfahrend, worin die Spule 60 dargestellt ist, deren eines Ende über den Kupplungstreiber 64, in diesem besonderen Beispiel einem Feldeffekttransistor, der auf den Mikrocomputer 42 anspricht, an eine elektrische Masse angeschlossen ist. Das andere Ende der Spule 60 ist über den Bremsunterdrückungsschalter 26 an den Batteriestrom VB angeschlossen. Während der Wirkungslosigkeit des Geschwindigkeitsregelbetriebs, wie wenn der EIN/AUS-Schalter 32 in der AUS-Stellung gedrückt ist oder der Bremslichtschalter 24 geschlossen ist, befiehlt der Mikrocomputer 42 dem Schrittmotor 50 in einer Leerlaufposition zu drehen und öffnet danach die elektromagnetische Kupplung 56 über den Kupplungstreiber 64. Außerdem wird die elektromagnetische Kupplung 56 sofort ausgerückt, nachdem der Bremsunterdrückungschalter 26 nach Erreichen eines vorgegebenen Drucks im Bremssystem betätigt wurde.

GESCHWINDIGKEITREGELBEFEHLE

Der Betrieb der Mehrfachschaltereinheit 30 und die Dekodierung der Schalterbetätigung durch den Mikroprozessor 42 zur Erzeugung der entsprechenden Geschwindigkeitsregelbefehle (d.h. Geschwindigkeitsregelbetriebsmodi) wird nunmehr unter fortgesetzter Bezugnahme auf Figur 1 und Bezugnahme auf die Figuren 2A-2B beschrieben. Bei dieser besonderen, hierin dargestellten Anwendungsform erhält die Mehrfachschaltereinheit 30 elektrische Energie (VB') am Knotenpunkt 64 über die Relayspule der elektrischen Hupeneinheit 66 über den Gleitring 70. Elektrische Masse ist als in Knotenpunkt 72 der Mehrfachschaltereinheit 30 über Gleitring 74 empfangend dargestellt. Die Schaltereinheit 30 beinhaltet den Ausgangsknoten, der mit dem Knotenpunkt 82 des Brückenschaltkreises 86 über den Gleitring 88 verbunden ist. Wie hierin später ausführlicher beschrieben wird, wird ein vervielfachtes Ausgangssignal oder eine Ausgangsspannung am Knotenpunkt 80 durch die Mehrfachschaltereinheit 30 vorgesehen. Der Mikrocomputer 42 dekodiert das vervielfachte Ausgangssignal, um geeignete Befehlssignale zu liefern. In diesem besonderen Beispiel wird eine von fünf vorgewählten Spannungen am Knotenpunkt 82 (V&sub8;&sub2;) durch die Betätigung eines der Tastschalter 32, 34, 36 oder 38 bereitgestellt.
Der EIN/AUS-Schalter 32 ist als ein einpoliger Wechseltastschalter dargestellt, dessen Pol an den Knotenpunkt 80, dessen "EIN"-Stellung an den Knotenpunkt 64 und dessen "AUS"-Stellung am Knotenpunkt 72 an die elektrische Masse angeschlossen ist. Der LEERLAUF-Schalter 34 ist als Tastschalter dargestellt, der zwischen Knotenpunkt 80 und Knotenpunkt 72 mit dem Widerstand 94 in Reihe geschaltet ist. Der EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalter 36 ist als Tastschalter dargestellt, der zwischen Knotenpunkt 80 und Knotenpunkt 72 mit dem Widerstand 96 in Reihe geschaltet ist. Der WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalter 38 ist als Tastschalter dargestellt, der zwischen Knotenpunkt 80 und Knotenpunkt 72 mit dem Widerstand 98 in Reihe geschaltet ist. Der Hupenschalter 92 ist zwischen den Knotenpunkten 64 und 74 in Reihe geschaltet.
Die elektrische Brücke 86 ist als zwei ohmsche Spannungsteiler in sich einschließend dargestellt, die zwischen die elektrische Masse und den Knotenpunkt 102 gekoppelt sind, wobei Letzterer seinerseits an VB angeschlossen ist. Der erste Spannungsteiler enthält den Widerstand 114 (R114), der zwischen Knotenpunkt 102 und Knotenpunkt 82 angeschlossen ist, und den Widerstand 116 (R116), der zwischen der elektrischen Masse und dem Knotenpunkt 82 angeschlossen ist. Der zweite Spannungsteiler enthält den Widerstand 120 (R120) und den Widerstand 122 (R122), die mit dem Knotenpunkt 104 zusammengeschaltet sind. Die Knotenpunkte 82 und 104 sind als mit den jeweiligen A-D-Eingängen A/D&sub1; und A/D&sub2; des Mikrocomputers 42 verbunden dargestellt.
Der Betrieb der Mehrfachschaltereinheit 30 und der Brücke 86 bei der Erzeugung der vorgewählten Spannungen im Knotenpunkt 82, die den Geschwindigkeitsregelbefehlen entsprechen, wird nun beschrieben. Bei Betätigung des EIN/AUS- Schalters 32 in den "EIN"-Modus wird die Spannung VB' mit dem Knotenpunkt 82 gekoppelt. Wird der EIN/AUS-Schalter 32 im "AUS"-Modus betätigt, wird die elektrische Masse mit Knotenpunkt 82 verbunden. Wenn alle Schalter der Mehrfachschaltereinheit 30 abgeschaltet sind (d.h. wenn keiner gedrückt ist), schwimmt der Knotenpunkt 80, so daß die Spannung am Knotenpunkt 82 der elektrischen Brücke 86 gleich VB * R116/(R114 + R116) ist. Das bedeutet, daß die Spannung am Knotenpunkt 82 ermittelt wird, indem VB durch den ersten ohmschen Spannungsteiler einschließlicher der Widerstände 114 und 116 geteilt wird. Diese Spannung ist deshalb eine Referenzspannung, die die parallele abgeschaltete oder Ruhestellung der Tastschalter 32, 34, 36 oder 38 bezeichnet.
Bei momentanem Drücken des LEERLAUF-Schalters 34 wird der Widerstand 94 mit dem Widerstand 116 der elektrischen Brücke 86 parallel geschaltet. Demgemäß wird die Spannung im Knotenpunkt 82 während des Drückens des LEERLAUF-Schalters 34 wiedergegeben durch:
VB * R116 R94/(R114 + R116 R94);
worin R116 R94 den Widerstand der Parallelschaltung von R116 und R94 wiedergibt.
Während der EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalter in gedrückter Stellung gehalten wird, wird Widerstand 96 mit Widerstand 116 parallel geschaltet. Bei einem solchen momentanen Drücken wird die Spannung im Knotenpunkt 82 wiedergegeben durch:
VB * R116 R96/(R114 + R116 R96).
Gleichermaßen wird bei Drücken des WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalters der Widerstand 98 mit Widerstand 116 parallel geschaltet. Also wird die Spannung im Knotenpunkt 82 dann wiedergegeben durch:
VB * R116 R98/(R114 + R116 R98).
Die Spannung im Knotenpunkt 104 (V&sub1;&sub0;&sub4;) der Brücke 86 ist eine Systemreferenzspannung, die durch das Teilen von VB durch den zweiten ohmschen Spannungsteiler einschließlich der Widerstände 120 und 122 (d.h. VB * R120 R120 + R122) ermittelt wird. Jede beliebige Schwankung der Batteriespannung, Spannungssprünge oder Geräusch auf der Spannungsleitung beeinflussen beide Widerstände V82 und V104 proportional. Wie unten bezugnehmend auf die Figuren 2A-2B beschrieben wird, teilt der Mikrocomputer 42 V&sub8;&sub2; durch V&sub1;&sub0;&sub4;, um die Wirkungen der Spannungsschwankungen und des Geräusches von V&sub8;&sub2; aufzuheben.
Der Betrieb des Mikrocomputers 42 bei der Dekodierung der Mehrfachschaltereinheit 30 und der Erzeugung der Drehzahlregelbefehle wird nunmehr bezugnehmend auf das in den Figuren 2A-2B dargestellte Ablaufschema beschrieben. Jeder dargestellte Block steht für Verarbeitungsschritte, die vom Mikrocomputer 42 bei jeder seiner Hintergrundregelkreise ausgeführt werden. Der Fachmann erkennt, daß der dargestellte Prozeß von anderen Bauteilen ausgeführt werden kann, wie etwa analoge Schaltkreise oder diskrete logische Bauelemente, die gemeinhin als integrierte Schaltkreise bezeichnet werden.
Zu Beginn jeder Hintergrundschleife wird das Bremslichtsignal in Schritt 152 abgefragt. Im Falle eines Bremslichtsignales, wird die wird der Bremsmerker gesetzt und der BEREITSCHAFTSBEFEHL erzeugt (siehe Schritte 154 und 156). Im BEREITSCHAFTSMODUS wird der Schrittmotor 50 phasengesteuert bis zu einer Leerlaufdrosselposition und dann wird die elektromagnetische Kupplung geöffnet. Anschließend erfolgt eine Wiederaufnahme des Geschwindigkeitsregelbetriebs, entweder mit einem EINSTELL- oder mit einem WIEDERAUFNAHME-BEFEHL.
Ist das Bremslichtsignal nicht vorhanden, vergleicht Schritt 158 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit (v) mit einem vorgewählten Bereich um die Bezugsgeschwindigkeit ms, die im Speicher gespeichert ist. Befindet sich die Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb des vorgewählten Bereiches, wird ein BEREITSCHAFTS-Befehl erzeugt (Schritte 156 und 158). Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit im vorgewählten Bereich, wird die digitale Darstellung von V&sub8;&sub2; und V&sub1;&sub0;&sub4; in Schritt 162 abgetastet. Das Befehlssignal Vc wird danach in Schritt 164 durch Skalierung von V&sub8;&sub2; mit V&sub1;&sub0;&sub4; erzeugt, um die Wirkungen von Spannungsschwankungen und Geräusch im Knotenpunkt 82 aufzuheben, wie oben hierin beschrieben wurde. Demgemäß ist das Befehlsignal Vc eine digitale Darstellung oder Kodierung von V&sub8;&sub2;, welche ihrerseits eine Spannungsdarstellung der Schalterbetätigung in der Mehrfachschaltereinheit 30 ist.
Während der Schritte 168, 170 und 172 wird ein EIN- Merker gesetzt und der EIN-BEFEHL erzeugt, wenn die digitale Darstellung der V&sub8;&sub2; größer als V&sub1;&sub0;&sub4; ist. Anders ausgedrückt, wird ein Geschwindigkeitsregelbetrieb ermöglicht, wenn der obige Vergleich angibt, daß der EIN/AUS-Schalter 32 momentan in der EIN-Stellung betätigt ist.
Das Befehlssignal Vc wird dann mit einer digitalen Darstellung der Spannung oder des Spannungsbereiches verglichen, die der momentanen Betätigung des EIN/AUS-Schalters 32 in der AUS-Stellung (VOFF) während des Schrittes 176 zugeordnet ist. Ist Vc gleich VOFF, wird der EIN-Merker gelöscht und der AUS-BEFEHL während der Schritte 178 und 180 erzeugt. Der Schrittmotor 50 wird dann bis zu einer Leerlaufstellung folgegesteuert und die elektromagnetische Kupplungseinheit 56 geöffnet. Der Geschwindigkeitsregelbetrieb kann danach bis zum Empfang eines EIN-BEFEHLS nicht wieder betätigt werden.
Ist das Befehlssignal Vc mit dem Signal VOFF nicht gleich und wurde der EIN-Merker vorher gesetzt (siehe Schritte 176 und 184), wird das Befehlssignal Vc mit dem Signal VSet verglichen, das eine digitale Darstellung der Spannung im Knotenpunkt 82 während der Betätigung des EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 (siehe Schritt 186) ist. Sind die Signale Vc und VSet gleich, wird der vorherige Zustand des Signales Vc dann auf eine Schalterruhestellungsbedingung (VIdle) überprüft, die der gleichzeitigen Desaktivierung aller Tastschalter in der Mehrfachschaltereinheit 30 (siehe Schritt 188) entspricht. Sollte der vorherige Zustand ein anderer als eine Schalterruhestellungsbedingung sein, können vom Fahrer zwei Schalter gleichzeitig betätigt werden, in diesem Fall wird ein weiteres Geschwindigkeitsregelverarbeitung angeregt.
Ist das Befehlssignal Vc gleich VSet (siehe Schritt 186) und befand sich der vorherige Zustand des Befehlssignals Vc in Ruhestellung (siehe Schritt 188) und zeigte damit an, daß alle Schalter vorher deaktiviert worden waren, dann wird in Schritt 190 der Brems-Merker überprüft. Es sei bemerkt, daß der Brems-Merker bei der Anwendung der Fahrzeugbremsen (siehe Schritte 150 und 152) gesetzt wird und gelöscht wird, wenn das Befehlssignal in einer Ruhestellung erkannt wurde, womit angegeben wird, daß alle Tastschalter gleichzeitig deaktiviert wurden (siehe Schritt 230 und 232).
Zurückkehrend zu Schritt 190, wenn der Bremsmerker als gelöscht erkannt wird, wird das Befehlssignal Vc überprüft, um festzustellen, ob es während der vorherigen Hintergrundschleife ebenfalls auf VSet lag. War es dies nicht, wird ein EINSTELL-BEFEHL erzeugt (siehe Schritte 192 und 194). Andererseits, wenn das Befehlssignal Vc sich während der vorherigen Hintergrundschleife ebenfalls VSet befand, wird ein BESCHLEUNIGUNGS-BEFEHL erzeugt (siehe Schritte 192 und 196). Anders ausgedrückt hat das Erkennen des fortgesetzten Drückens des EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 38 einen BESCHLEUNIGUNGS-BEFEHL zur Folge.
Wie später hierin mit besonderer Bezugnahme auf Figur 3 noch eingehender erläutert werden wird, beginnt der EINSTELL-Befehl mit der Initialisierung des Geschwindigkeitsregelbetriebs, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen, die zu dem Zeitpunkt vorhanden ist, an dem der EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalter 36 gedrückt wird. Während des fortgesetzten Drückens des Schalters beschleunigt das Geschwindigkeitsregelsystem 10 die eingestellte Geschwindigkeit in einer vorprogrammierten Weise.
Die Dekodierung des LEERLAUF-Schalters 34 erfolgt in Verarbeitungsschritt 200. Nach der digitalen Darstellung der Spannung in Knotenpunkt 82, die der Erkennung einer solchen Betätigung (VIDLE) zugeordnet ist, wird der vorherige Zustand des Befehlssignals Vc in Schritt 202 überprüft. Wurde eine vorherige Ruhebedingung aller Schalter erkannt und befindet sich der Bremsmerker in einer gelöschten Bedingung (siehe Schritt 204), wird ein LEERLAUFBEFEHL erzeugt. Andernfalls hört die Verarbeitung für die spezielle Hintergrundschleife auf. Während des Geschwindigkeitsregelleerlaufbetriebs, läuft der Schrittmotor 50 im Leerlauf. Die Freigabe des LEERLAUF- Schalters 34 hat die erneute Initialisierung des Geschwindigkeitsregelsystems mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Folge, die zum Zeitpunkt einer solchen Freigabe vorherrschte.
Die Dekodierung der Betätigung des WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalters 38 und die nachfolgende Erzeugung des WIEDERAUFNAHMEBEFEHLS beginnt mit Schritt 210. Nach dem bejahenden Vergleich zwischen Signal Vc und Signal VRsm, wird der vorherige Zustand des Befehlssignals Vc auf eine Leerlaufbedingung in Schritt 212 überprüft. Wurden alle Schalter vorher desaktiviert und befindet sich der Bremsmerker in gelöschten Zustand (siehe Schritt 214), wird der BEREITSCHAFTSMODUS dann währenddessen (siehe Schritt 214) überprüft. War das System vorher im BEREITSCHAFTSMODUS, wird dann in Schritt 218 der WIEDERAUFNAHMEBEFEHL erzeugt. Befand sich die Geschwindigkeitsregelung vorher jedoch nicht im BEREITSCHAFTSMODUS (d.h. die Geschwindigkeitsregelung bedindet sich im Regelmodus), dann wird das Drücken des WIEDERAUFNAHME/LÖSCHEN-Schalters 38 als ein Löschen interpretiert und der BEREITSCHAFTSMODUS erzeugt (Schritt 220).
Während des Betriebs im Wiederaufnahmemodus wird der Geschwindigkeitsregelbetrieb reinitialisiert, um die gewünschte oder eingestellte Geschwindigkeit zu erreichen, die vor der Anwendung der Fahrzeugbremsen gespeichert war. Eine ausführliche Beschreibung des Wiederaufnahmebetriebs wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 10A-10B, 11A-11C und 12A-12C gegeben.
Fortfahrend mit den Figuren 2A-2B führt die Erkennung der gleichzeitigen Desaktivierung aller Schalter in der Mehrfachschaltereinheit 30 (d.h. 5 30 (d.h. Vc = VLeer) während des Schrittes 230 zum Löschen des Bremsmerkers in Schritt 232. Im Hinblick auf die oben beschriebenen Verarbeitungsschritte können weder die EINSTELL-, BESCHLEUNIGUNGS-, LEERLAUF- oder WIEDERAUFNAHMEBEFEHLE erzeugt werden, wenn der Bremsmerker nicht gelöscht wurde. Anders ausgedrückt können diese Befehle nicht erzeugt werden, bis sich jeder Schalter der Mehrfachschaltereinheit 30 parallel in einer Ruhestellung befindet. Ferner muß jede vorherige Zustand des Signals Vc in einer Ruhestellung (siehe Schritte 188, 202 und 212) sein. Demgemäß wird der Geschwindigkeitsregelbetrieb verhindert, wenn irgendeiner dieser Schalter in einer betä-tigten Stellung bleibt, wie etwa wenn der Fahrzeugführer einen Tastschalter unbeabsichtigt unten hält oder zwei Schalter gleichzeitig betätigt. Kehrt ein solcher Schalter jedoch in seine Normalstellung zurück, setzt sich die Geschwindigkeitsregelverarbeitung fort.

REGELMODUS

Nun bezugnehmend auf die Figuren 3 und 4, den Regelmodus oder den Stationärzustand, wird nun der Geschwindigkeitsregelbetrieb beschrieben. In den Regelmodus gelangt man während des Einstell-, Beschleunigungs- oder Wiederaufnahmemodus, wie später hierin ausführlicher beschrieben wird. Während des Regelmodus halten Rückkopplungsgeschwindigkeitsregeloperationen das Fahrzeug auf der eingestellten oder gewünschten Geschwindigkeit. Nach Erkennung des Regelmodus in Schritt 240 wird das Geschwindigkeitsfehlersignal ve berechnet, indem die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v von der Referenzgesychwindigkeit ms, die in Speicherplatz m gespeichert wurde, subtrahiert wird. Die Verstärkungskonstanten kp (proportionaler Ausdruck), kq (quadratischer Ausdruck) und kI (integraler Ausdruck) werden in Schritt 248 als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. In diesem besonderen Beispiel ist jede der Verstärkungskonstanten einer der drei Werte, von denen jeder einem der drei Geschwindigkeitsbereiche zugeordnet ist. Diese Geschwindigkeitsbereiche werden als ein Hochgeschwindigkeitsbereich (vh), ein Mittelgeschwindigkeitsbereich (vm) und als ein Niedriggeschwindigkeitsbereich (vl) bezeichnet.
Während der Prozeßschritte 250-254 wird die proportionale, quadratische und integrale Geschwindigkeitsregelung vom Geschwindigkeitsfehlersignal (ve) abgeleitet. In Prozeßschritt 250 wird der Proportionalausdruck der Geschwindigkeitsregelung durch Multiplizieren der proportionalen Verstärkungskonstante kp mit dem Geschwindigkeitsfehlersignal ve bestimmt. Dieser proportionale Ausdruck liefert eine verhältnismäßig rasche Geschwindigkeitsregelantwort auf einen Geschwindigkeitsfehler.
Der integrale Regelausdruck wird in Schritt 252 berechnet, indem das Geschwindigkeitsfehlersignal ve integriert wird, dieses Integral mit dem Integralausdruck kI multipliziert und eine Anfangsdrosselposition, die als TPi bezeichnet wird, hinzuaddiert wird. Die Berechnung der Anfangsdrosselposition TPi wird später hierin unter besonderer Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben. Dieser integrale Regelausdruck verhilft dem Geschwindigkeitsregelsystem 10 zu einem beständigen Betrieb im stabilen Zustand.
Wie im Prozeßschritt 254 dargestellt ist, wird die quadratische Geschwindigkeitsregelausdruck durch Multiplizieren der quadratischen Geschwindigkeitskonstante kq mit dem Produkt aus dem Fehlersignal Ve und dem Absolutwert des Fehlersignals Ve berechnet. Diese besondere Multiplikation wird zur Schaffung eines quadratischen Regelausdrucks, der das Vorzeichen des Fehlersignal ve hat, vorteilhaft benutzt. Die quadratischen, integralen und proportionalen Regelausdrücke werden dann in Schritt 258 addiert, um das Drosselpositionsbefehlssignal TP zu erzeugen. Wie später hierin unter besonderer Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben wird veranlaßt das Drosselpositionsbefehlssignal TP den Schrittmotor 50 zu den Solldrosselposition zu drehen.
Die Vorteile des quadratischen Regelausdrucks werden nun auf Figur 4 bezugnehmend beschrieben. Der quadratische Regelausdruck kq * ve * ve wird als eine Funktion des Geschwindigkeitsfehlersignals ve graphisch dargestellt. Es sei bemerkt, daß bei Fehlersignalen für den Niedriggeschwindigkeitsbereich (wie etwa ve kleiner als 1 mph) der quadratische Regelausdruck aufgrund seines quadratischen Merkmals verhältnismäßig klein ist. Andererseits nimmt der quadratische Regelausdruck bei Fehlersignalen höherer Geschwindigkeiten erheblich zu. Um einen übermäßigen Beitrag bei Fehlersignalen hoher Geschwindigkeiten zu verhindern, wird der quadratische Regelausdruck bei vorgegebenen positiven oder negativen Grenzen abgeschnitten oder begrenzt. Ein Vorteil des hierin eingesetzten quadratischen Regelausdrucks ist, daß die kleinen Geschwindigkeitsfehlersignale im wesentlichen ignoriert werden, und dadurch ein stabileres Geschwindigkeitsregelsystem geschaffen wird. Andererseits werden große Korrekturen für entscheidende Geschwindigkeitsfehler schnell erreicht, und dadurch wird ein Geschwindigkeitsregelsystem mit einer verhältnismäßig schnellen Ansprechzeit geschaffen.
Ein Blockschaltbild, das die Prozeßschritte für die Phasensteuerung des Drehstromschrittmotors 50 darstellt, wird nun, nunmehr auf Figur 5 bezugnehmend, beschrieben. In Schritt 272 wird ein Drosselpositionsbefehl TP auf eine Weise erzeugt, die später hierin, unter besonderer Bezugnahme auf Figur 4, beschrieben wird. In Schritt 274 wird der Drosselpositionsbefehl TP mit der gesamten Phasenzählung φc verglichen, die, wie unten beschrieben wird, die tatstächliche Position des Schrittmotors 50 herleitet und entsprechend der (nicht dargestellten) Drosselplatte. Die Differenz zwischen der Drosselposition TP und der Phasenzählung φc ist charakteristisch für die Winkelposition, um die der Schrittmotor 50 zu- oder abnehmen muß, um die vom Mikrocomputer 42 befohlene Drosselposition zu erreichen. Als Antwort wird eine Folge von Phasenimpulsen (φ&sub1;, φ&sub2; und φ&sub3;) in Schritt 276 erzeugt, um den Schrittmotor 50 in die Drosselposition TP zu drehen. Da die Phasenimpulse φ&sub1;, φ&sub2; und φ&sub3; erzeugt werden, um den Schrittmotor 50 in getrennte Phasenstufen zu drehen, wird jeder Impuls gezählt, um in Schritt 278 eine Gesamtphasenzählung φc zu ergeben, die auf die tatsächliche Position des Schrittmotors 50 bezogen wird.

EINSTELLMODUS

Bezugnehmend auf die Figuren 6A-6B und 7, wird die Einleitung des Geschwindigkeitsregelbetriebs als Antwort auf einen EINSTELLBEFEHL beschrieben. Nach der Erkennung eines EINSTELLBEFEHLS in Schritt 282 wird ein abgerundeter Wert der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Betätigung des EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 als eine eingestellte oder gewünschte Geschwindigkeit im rs-Speicherplatz gespeichert (siehe Schritt 284). Der Schrittmotor 50 wird dann auf Null gesetzt oder in eine Leerlaufposition gedreht, und die elektromagnetische Kupplungseinheit 56 wird während der Schritte 288 und 290 eingekuppelt.
Bezugnehmend auf die Prozeßschritte 292-304 in Figur 6A und ferner auf den in Figur 7 dargestellten Graph bezugnehmend wird eine Beschreibung der Ingangsetzung des Geschwindigkeitsregelsystems 10 mit einer Anfangsdrosselposition beschrieben, die wie folgt berechnet wird. Die Drosselposition wird berechnet, indem ein Geradenverhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselposition angenommen wird, wie durch die Linie 280 in Figur 7 veranschaulicht wird. Die veranschaulichende Linie ist mit einer Steilheit "a" und einem abgesetzten Wert c&sub1; dargestellt, der die Achse der Drosselposition schneidet. Der abgesetzte c&sub1; Wert entspricht der Drosselposition im Leerlauf nach dem Lösen, und das mechanische Spiel und die zugeordnete mechanische Kraftübertragung wurden mit hineingenommen. Demgemäß wird die Anfangsdrosselposition TPi wie folgt berechnet: TPi = a * rs + ci (siehe Schritt 292 in Figur 6).
Zurückkommend auf Figur 6A wird der Integratorspeicher mit der Anfangsdrosselposition TPi initialisiert, in Schritt 294 ein EINSTELLBEFEHL (wie später hierin eingehender beschrieben wird erfolgt ein ähnlicher Initialisierungsprozeß nach einem WIEDERAUFNAHMEBEFEHL oder einem BESCHLEUNIGUNGSBEFEHL). Der Schrittmotor 50 wird dann vorgeschoben, bis seine Winkelposition, wie durch die Phasenzählung φc dargestellt ist, die Anfangsdrosselposition TPi erreicht, wie durch die Prozeßschritte 298 und 300 dargestellt wird. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt wird danach als Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi in Prozeßschritt 304 gespeichert. Wie später hierin eingehender beschrieben wird, wird die Bezugsgeschwindigkeit auf vorprogrammierte Weise erhöht, bis die gewünschte Geschwindigkeit rs erreicht ist.
Das obige Verfahren wird durch die Wellenformen veranschaulicht, die in den Figuren 8A-8C für einen hypothetischen Geschwindigkeitsregelbetrieb dargestellt sind. Es sei bemerkt, daß nach der Betätigung des EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN-Schalters 36 durch den Fahrer zum Zeitpunkt t&sub1; die Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt, wenn der Fahrer das Gaspedal losläßt (siehe Figur 8B). Parallel wird der Integratorspeicherplatz mit der Zieldrosselposition TPi initialisiert und der Schrittmotor 50 zur Zieldrosselposition TPi gedreht (siehe Figur 8C). Anders ausgedrückt wird der Schrittmotor 50 vorgeschoben, bis seine Gesamtphasenzählung φc seine Zieldrosselposition TPi zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit zu einem solchen Zeitpunkt wird danach als Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi gespeichert. Wie unten eingehender beschrieben wird, wird die Bezugsgeschwindigkeit auf vorprogrammierte Weise erhöht und parallel wird der geschlossene Geschwindigkeitsregelbetrieb begonnen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit allmählich zu erhöhen, bis die gewünschte Geschwindigkeit rs erreicht zum Zeitpunkt t&sub3; erreicht ist.
Bezugnehmend auf Figur 6B, worin ein Geschwindigkeitsfehlersignal ve durch Subtraktion der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) von der Bezugsgeschwindigkeit ms erzeugt wird, wobei die Bezugsgeschwindigkeit ms erhöht wird (Schritt 308). Die proportionale Verstärkungskonstante kp, die quadratische Verstärkungskonstante kq und die integrale Verstärkungskonstante kI werden auf eine Weise eingestellt, die später hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 15 und 16 beschrieben wird. Während der Schritte 312, 314, 316 und 318 wird die Drosselposition (TP) auf dieselbe Weise bestimmt, wie früher hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Prozeßschritte 250, 252, 254 und 258 beschrieben wurde, die in Figur 3 dargestellt sind. D.h., daß die vom Schrittmotor 50 befohlene Drosselposition wie folgt erzeugt wird:
TP = kp *ve+kI vedt+TPi+kq*ve*Oe
Das Programmieren zur Erhöheung der Bezugsgeschwindigkeit ms wird in den Schritten 322-334 bewerkstelligt. Im allgemeinen wird eine vorgewähtle Anzahl von Steigungen verwendet, die von Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi plus der vorgegebenen Abweichung Δ &sub1; (wie bei einer Meile pro Stunde), dann wird die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi auf die vorgegebene Geschwindigkeit 1 erhöht. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit um den vorgegebenen Betrag Δ &sub3; kleiner als die gewünschte Geschwindigkeit rs, wie bei drei Meilen pro Stunde, (siehe Prozeßschritt 324), jedoch größer als die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi plus Δ &sub1; (siehe Prozeßschritt 326), dann wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf die vorgegebenene Geschwindigkeit 2 erhöht.
Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v gleich der gewünschten Geschwindigkeit rs (siehe Schritt 322), wird die Bezugsgeschwindigkeit ms mit der gewünschten Geschwindigkeit rs in Schritt 330 gleich eingestellt. Wie in dem hypothetischen Beispiel in Figur 8B dargestellt ist, wird ms auf die Geschwindigkeit 3 von msi auf rs erhöht, um eine allmähliche Fahrzeugbeschleunigung auf die Bezugsgeschwindigkeit rs zu liefern. Anschließend tritt man in den Regelmodus ein, wie vom Prozeßschritt 336 in Figur 6 angegeben wird.

ADAPTATIVES LERNEN

Eine Aktualisierung des abgesetzten Wertes ci während des Regelmodus zur Verwendung bei der anschließenden Berechnung der Zieldrosselposition TPi wird nun auf die Figuren 7 und 9 bezugnehmend beschrieben. Es sei angemerkt, daß die Geschwindigkeitsregelung während des Betriebsregelmodus vorher auf Figur 3 bezugnehmend beschrieben wurde. Zunächst auf Figur 9 bezugnehmend, worin der Inhalt des Integratorspeicherplatzes in Schritt 352, jede Hintergrundschleife nach Eintritt in den Regelmodus (siehe Schritt 350) abgefragt wird. Da der Integratorinhalt das Integral des Geschwindigkeitsfehlersignals ve plus die Anfangsdrosselposition darstellt, ist dieser Wert (Ii+1) ungefähr gleichwertig mit der tatsächlichen Drosselposition. In Schritt 354 wird das Produkt aus der gewünschten Geschwindigkeit rs mal der Steilheit "a" der in Figur 9 dargestellten Kurve von dem abgefragten Integratorwert Ii+1 subtrahiert, um einen aktualisierten versetzen Wert ci+1 zu erzeugen. Der versetzte Wert ci+1 wird dann in Schritt 356 zur Verwendung bei der anschließenden Berechnung der Zieldrosselposition TPi verwendet, wie vorstehend hierin auf die Prozeßschritte 292, 294, 298 und 300 bezugnehmend beschrieben wurde, die in Figur 6A dargestellt sind.
Die oben beschriebenen Schritte für das adaptive Lernen des versetzten Wertes ci+1 und die Verwendung eines solchen Wertes zur Berechnung einer Zieldrosselposition (TPi) wird durch eine Rückschau auf das in Figur 7 vorgestellte hypothetische Betriebsbeispiel besser verständlich. Wie vorstehend hierin beschrieben wurde, gibt die Linie 280 eine Schätzung der Drosselposition gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit wieder. Der versetzte Wert ci repräsentiert die Drosselposition im Leerlauf. Die Anfangsbezugslinie 280 stellt jedoch nur ein Verhältnis dar, das die höchste Wahrscheinlichkeit wiedergibt, es variiert je nach verschiedenen Fahrzeugen, Fahrzeugzubehör und dem Spiel im Drosselklappenzug.
Während jeder Hintergrundschleife des Mikrocomputers 40 (Figur 9) wird der Integratorspeicherplatz abgefragt (Ii+1). Dieser Wert gibt, wie vorstehend erörtert, die tatsächliche Drosselposition wider. Daher sollte die Linie 280 parallel verschoben werden, so daß sie den abgefragten Integratorwert Ii+1 schneidet. Anders ausgedrückt wird der versetzte Wert ci durch den aktualisierten Versatz ci+1 als eine Funktion des abgefragten Integratorwertes Ii+1 ersetzt (d.h.: ci+1 gleich Ii+1 - a*rs). Demgemäß wird der versetzte Wert adaptiv gelernt oder aktualisiert, so daß die Linie 280 auf die Linie 280' verschoben wird, die in diesem Beispiel ein richtiges Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselposition für das besondere Fahrzeug darstellt, auf dem das Geschwindigkeitsregelsystem 10 installiert ist.
Nun auf das in Figur 7 dargestellte Beispiel bezugnehmend, worin das Geschwindigkeitsregelsystem 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Bezugsgeschwindigkeit rs hält.
In Übereinstimmung mit der oben auf die Figuren 7 und 9 bezugnehmend gegebenen Beschreibung wird das Geschwindigkeitsregelsystem 10 mit einer adaptiv gelernten Zieldrosselposition initialisiert, so daß die gewünschte Geschwindigkeit rs beständig erreicht wird, mit minimaler Unterschreitung, Überschreitung oder abrupten Wechsel der Fahrzeuggeschwindigkeit. Außerdem ermöglicht der Adaptivlernprozeß der Zieldrosselpositionierung es dem Geschwindigkeitsregelsystem 10, sich automatisch an verschiedene Fahrzeuge und an Schwankungen bei Fahrzeugen desselben Typs anzupassen, auf denen es installiert wird.

WIEDERAUFNAHMEMODI

Der Betrieb während des Wiederaufnahmemodus wird nunmehr bezugnehmend auf das Ablaufschema der Prozeßschritte, die vom Mikrocomputer 42 ausgeführt werden und in den Figuren 10A-10B dargestellt sind, und auf die graphische Darstellung eines in den Figuren 11A-11C dargestellten hypothetischen Wiederaufnahmebetriebs, beschrieben. Nachdem in Schritt 382 ein WIEDERAUFNAHMEBEFEHL erkannt wurde, wird der Schrittmotor 50 zu einer Leerlaufposition gedreht (siehe Schritt 384) und die elektromagnetische Kupplungseinheit 56 wird aktiviert (siehe Schritt 388).
In Schritt 392 wird die Anfangsdrosselposition TPi durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit, die zu der Zeit vorliegt, an der der Wiederaufnahmeschalter 38 gedrückt wird, mit dem Gefällekoeffizient "a" und durch Addieren des adaptiv gelernten, versetzen Wertes ci berechnet. Der Integratorspeicher wird danach mit der berechneten Anfangsdrosselposition TPi (siehe Schritt 394) initialisiert. Der Schrittmotor 50 wird vorgeschoben, bis er eine Phasenzählung erreicht, die der Zieldrosselposition TPi zugeordnet ist (siehe Schritte 398 und 400). Dann wird die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v als Bezugsgeschwindigkeit msi in Schritt 404 gespeichert.
In Schritt 408 wird das Geschwindigkeitsfehlersignal ve durch Subtraktion der Fahrzeuggeschwindigkeit von der Bezugsgeschwindigkeit ms berechnet. Die proportionale Verstärkungskonstante kp, die quadratische Verstärkungskonstante kq und die integrale Verstärkungskonstante kI werden in Schritt 410 eingestellt. Während der Schritte 412, 414, 416 und 418 wird die Drosselposition TP auf dieselbe Weise bestimmt wie vorstehend hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Prozeßschritte 250, 252, 254 und 258, die in Figur 3 dargestellt sind, beschrieben wurde.
Der Betrieb des Mikrocomputer 42 zur Erhöhung der Bezugsgeschwindigkeit ms, um die Wiederaufnahme- oder Einstellgeschwindigkeit rs zu erreichen, wird nun unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Figuren 10A-10B, 11A-11C, und 12A- 12C beschrieben. Die Figuren 11A-11D stellen einen hypothetischen Wiederaufnahmebetrieb dar, worin die Bezugsgeschwindigkeit während des Wiederaufnahmebetriebes ms größer als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v (d.h.: ve > Null) ist. Andererseits stellen die Figuren 12A-12C einen komplexeren hypothetischen Wiederaufnahmebetrieb dar, worin die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v die Bezugsgeschwindigkeit ms während eines Teil des Wiederaufnahmebetriebs übersteigt (d.h.: ve < Null).
Der Wiederaufnahmegeschwindigkeitsregelbetrieb wird zunächst mit Bedingungen beschrieben, unter denen die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ms (d.h.: ve > Null) ist. Nachdem die Feststellung getroffen wurde, daß das Geschwindigkeitsfehlersignal ve positiv ist (siehe Schritt 430) und die Bezugsgeschwindigkeit ms kleiner als die eingestellte Geschwindigkeit rs ist (siehe Schritt 432), wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v mit vielfältigen Geschwindigkeitsbreichen verglichen (siehe Schritte 434, 436 und 438). Präziser ausgedrückt, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als ein vorgegebener Wert 3 der eingestellten Geschwindigkeit rs und innerhalb des vorgegebenen Wertes Δ &sub1; der Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi, wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf die vorgegebene Geschwindigkeit R&sub1; erhöht, wie in den Schritten 434, 436 und 438 dargestellt ist. Übersteigt die Fahrzeuggeschwindigkeit v die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi plus Δ &sub1; (siehe Schritt 436) und ist kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit rs minus Δ &sub3; (siehe Schritt 434), wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf die Geschwindigkeit R&sub2; erhöht (siehe Schritt 440). Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer als die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ &sub3; (siehe Schritt 434), wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf Geschwindigkeit R&sub3; erhöht (siehe Schritt 442) bis die Bezugsgeschwindigkeit ms die eingestellte Geschwindigkeit rs (siehe Schritte 432 und 446).
Erreicht die Bezugsgeschwindigkeit ms die eingestellte Geschwindigkeit rs, ist der Drosselwinkel größer als der, der zur Aufrechterhaltung der eingestellten Geschwindigkeit erforderlich ist, da das Fahrzeug beschleunigt wurde. Geschwindigkeitsüberschreitung wäre daher die Folge, es sei denn, eine Korrektur erfolgte. Die Prozeßschritte 450, 452 und 454 verhindern oder reduzieren eine solche Überschreitung in erheblichem Maße. wenn dies nicht korrigiert würde. Präziser ausgedrückt, es wird eine neue Zieldrosselposition berechnet, basierend auf der eingestellten Geschwindigkeit rs in Schritt 450, worin TPi = ci + a * rs ist. Da das vorstehend hierin unter besonderer Bezugnahme auf die Figur 9 beschriebene adaptive Lernen den Versatzwert ci aktualisiert hat, sollte die berechnete Zieldrosselposition sehr exakt sein. Diese berechnete Zieldrosselposition initialisiert die Integratorspeicherstelle erneut, wenn die Bezugsgeschwindigkeit ms erhöht wird, um die Geschwindigkeit rs einzustellen, und verhindert dadurch eine Geschwindigkeitsüberschreitung. Danach gelangt man in den Regelmodus, wie durch Schritt 454 dargestellt wird.
Der oben vorgestellte Betrieb wird bezugnehmend auf die graphische Darstellung eines Beispiels des Wiederaufnahmebetriebs, das in den Figuren 11A-11C gegeben wird, besser verständlich. Nach Drücken des Wiederaufnahmeschalters 38 zum Zeitpunkt t&sub1; (siehe Figur 11A) wird der Integratorspeicherplatz mit der Zieldrosselposition TPi initialisiert, die als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v zum Zeitpunkt t&sub1; (siehe Figur 11C) berechnet wird. Der Schrittmotor 50 wird dann vorgeschoben bis die Phasenzählung φc die Zieldrosselposition TPi zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht (Figur 11C).
Bezugnehmend auf Figur 11B, worin die Bezugsgeschwindigkeit ms mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v initialisiert wird, wenn der Schrittmotor 50 die Zieldrosselposition TPi zum Zeitpunkt t&sub2; erreicht. Die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi wird allmählich auf Geschwindigkeit R&sub1; vorgestellt, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit v die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi plus Δ &sub1; zum Zeitpunkt t&sub3; erreicht. Anschließend wird die Bezugsgeschwindigkeit ms bei Geschwindigkeit R&sub2; erhöht, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit v die eingestellte Geschwindigkeit rs minus &sub3; zum Zeitpunkt t&sub4; erreicht. Danach wird die Bezugsgeschwindigkeit ms bei der Geschwindigkeit R&sub3; erhöht, bis sie die eingestellte Geschwindigkeit rs zum Zeitpunkt t&sub5; erreicht. Der Integratorspeicherplatz wird dann mit einer Zieldrosselposition erneut eingestellt, die auf der eingestellten Geschwindigkeit rs (TPi = a* rs + ci) basiert. Wie in Figur 11 C dargestellt ist, verringert diese Integratorrücksetztätigkeit die Drosselposition und reduziert oder beseitigt dabei jedwede Geschwindigkeitsüberschreitung.
Der Geschwindigkeitsregelbetrieb bei negativem Geschwindigkeitsfehlersignal ve (d.h.: v> ms) während eines Teils des Wiederaufnahmebetriebs wird nun unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Figuren 10A-10B und unter Bezugnahme auf das hypothetische Beispiel, das graphisch in den Figuren 12A- 12C dargestellt ist, beschrieben. Ein solcher Betrieb besteht in Wiederaufnahmebetrieb der Geschwindigkeitsregelung, während der Fahrer beschleunigt oder einen Hügel hinunterfährt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird zunächst mit einer oberen Bezugsgeschwindigkeit ums (siehe Schritt 460) verglichen, der, in diesem besonderen Beispiel durch Addieren eines vorgegebenen Wertes zur Bezugsgeschwindigkeit ms während jeder Hintergrundschleife des Mikrocomputers 42 erzeugt. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer als ums, wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf bis obere Bezugsgeschwindigkeit ums erhöht, wie in den Schritten 460 und 462 aufgezeigt ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als die obere Bezugsgeschwindigkeit ums und auch kleiner als die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ &sub3; (Schritte 460 und 464) ist, dann wird die Bezugsgeschwindigkeit ms mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v (Schritt 468) aktualisiert. Bezugnehmend auf die Schritte 464, 470 und 472, worin die Bezugsgeschwindigkeit ms bei Geschwindigkeit R&sub3; erhöht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorgegebenen Bereich Δ &sub3; der eingestellten Geschwindigkeit rs liegt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v rs erreicht (Schritt 470), wird die Bezugsgeschwindigkeit ms auf die eingestellte Geschwindigkeit rs eingestellt und der Integratorspeicherplatz wird, wie vorstehend bezogen auf die Prozeßschritte 450, 452 und 454 beschrieben, zurückgesetzt. Das heißt, daß der Integrator mit einer Zieldrosselposition als eine Funktion der eingestellten Geschwindigkeit rs (TPi = a * rs + ci) erneut initialisiert wird.
Die oben beschriebene Wiederaufnahmeoperation mit einem negativen Geschwindigkeitsfehler während eines Teils des Wiederaufnahmemodus wird durch das in den Figuren 12A-12C dargestellte hypothetische Betriebsbeispiel besser verständlich. Der Wiederaufnahmeschalter 38 ist in Figur 12A zum Zeitpunkt t&sub1; betätigt dargestellt. Wie in Figur 12C aufgezeigt ist wird der Integratorspeicherplatz dann mit einer Zieldrosselposition eingestellt, die bezogen auf die zum Zeitpunkt t&sub1; vorhandene Fahrzeuggeschwindigkeit v (TPi = a * v + ci) auf bereits beschriebene Weise berechnet wurde. Als Antwort wird der Schrittmotor 50 zur Zieldrosselposition TPi gedreht. Nach Erreichen der Zieldrosselposition zum Zeitpunkt t&sub2;, wird die Bezugsgeschwindigkeit ms mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v initialisiert (siehe Figur 12B). Die Bezugsgeschwindigkeit wird dann wie nachfolgend beschrieben erhöht und die Rückkopplungsgeschwindigkeitsregelung, die auf dem Geschwindigkeitsfehlersignal ve (ve = ms - v) basiert, wird begonnen.
Bezugnehmend auf das in Figur 12B vorgestellte Beispiel, worin die Linie 470 die Bezugsgeschwindigkeit ms wiedergibt, die unter hypothetischen Bedingungen, unter welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ms ist, bei R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; erhöht wird. Gleichermaßen stellt die Linie 572 die obere Bezugsgeschwindigkeit ums dar, die unter hypothetischen Bedingungen, unter welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als die obere Bezugsgeschwindigkeit ums ist, bei R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; erhöht wird. Die Linie 474 gibt die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v für das hierin dargestellte Beispiel wieder. Und die durchgehenden Abschnitte der Linien 470, 472 und 474 geben die tatsächliche Bezugsgeschwindigkeit ms wieder, die für die Geschwindigkeitsfehlerregelung in dem hier vorgestellten besonderen Beispiel verwendet wird.
Fortfahrend mit Figur 12B worin die Bezugsgeschwindigkeit ms bei der Geschwindigkeit R&sub1; erhöht wird bis sie größer als die Anfangsbezugsgeschwindigkeit msi plus Δ &sub1; ist, wie im Zeitpunkt t&sub3; dargestellt ist. Danach wird die Bezugsgeschwindigkeit ms bei der Geschwindigkeit R&sub2; erhöht. Wie in dem hierin vorgestellten früheren Beispiel unter Bezugnahme auf die Figuren 11A-11C dargestellt ist, würde sich die Bezugsgeschwindigkeit ms bei der Geschwindigkeit R&sub2; erhöhen bis die Fahrzeuggeschwindigkeit v die eingestellte Geschwindigkeit rs minus Δ &sub3; erreicht. Wie für das in Figur 12B vorgestellten besonderen Beispiel dargestellt wird, übersteigt die Fahrzeuggeschwindigkeit v die Bezugsgeschwindigkeit ms jedoch zum Zeitpunkt t&sub4;. Die Bezugsgeschwindigkeit wird daher zum Zeitpunkt t&sub4; auf die Fahrzeuggeschwindigkeit v eingestellt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit v wird als die obere Bezugsgeschwindigkeit ums zum Zeitpunkt t&sub5; überschreitend dargestellt. Dies könnte ein Anzeichen einer Beschleunigung sein, wenn das Fahrzeug bergab fährt. Demgemäß wird die Bezugsgeschwindigkeit dann auf die obere Bezugsgeschwindigkeit ums (Linie 472) zum Zeitpunkt t&sub5; begrenzt. Zwischen den Zeitpunkten t&sub6; und t&sub8; wird erneut die Fahrzeuggeschwindigkeit v dargestellt, die zwischen der oberen Bezugsgeschwindigkeit ums und der unteren oder Basisbezugsgeschwindigkeit, die durch die Linie 470 dargestellt ist, auftritt. Die Bezugsgeschwindigkeit ms wird daher auf die Fahrzeuggeschwindigkeit v (Linie 474) eingestellt. Nach dem Zeitpuntk t&sub8; wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v als unter die Bezugslinie 470 fallend dargestellt. Demgemäß wird die Bezugsgeschwindigkeit ms bei der Geschwindigkeit R&sub3; erhöht, wie durch die Linie 470 wiedergegeben ist, bis sie die eingestellte Geschwindigkeit rs zum Zeitpunkt t&sub9; erreicht. Nach Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit rs wird der Integratorspeicherplatz auf eine Zieldrosselposition zurückgesetzt, die auf der eingestellten Geschwindigkeit rs baisert, wie hierin bereits beschrieben wurde (TPi = a * rs + ci).
In Übereinstimmung mit dem Wiederaufnahmebetrieb, der hierin bezugnehmend auf die Schritte 460-472 und 446-545 der Figur 10 und der Figuren 12A-12C beschrieben wurde, wird ein reibungsloser Wiederaufnahmebetrieb geschaffen, der sich der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Beschleunigung durch den Fahrer und bei Bergabwärtsbetrieb anpaßt. Darüber hinaus schafft die einzigartige Art und Weise, mit der der Integrator mit der auf der Fahrzeuggeschwindigkeit v basierenden Drosselposition initialisiert wird und der Integrator mit der auf der eingestellten Geschwindigkeit r basierenden Zieldrosselposition erneut initialisiert wird, einen reibungslosen und beständigen Betrieb mit minimaler Unter- oder Überschreitung.

VERSTÄRKUNGSREGELUNG - REGELMODUS

Eine Anwendungsform wird bezugnehmend auf die Figuren 13 und 14 beschrieben, worin die Verstärkungswerte kp und kI während des Regelmodus in eine Funktion des Geschwindigkeitsfehlers ve verstellt werden. In diesem besonderen Beispiel wird die Geschwindigkeitsregelantwort bei kleinen Geschwindigkeitsfehlern verkleinert und bei großen Geschwindigkeitsfehlern vergrößert, so daß die quadratische Regelkomponente kq * ve * ve nicht verwendet wird. Der hierin beschriebene Verstärkungsregelbetrieb ist daher eine alternative Anwendungsform der vorher hierin beschriebenen quadratischen Regelung.
Die vom Mikrocomputer 108 bei der Verstellung der Verstärkungskonstanten kp und kI ausgeführten Verfahrensschritte werden zunächst bezugnehmend auf das in Figur 13 dargestellte Ablaufschema beschrieben. Präziser gesagt wird nach der Überprüfung, daß sich der Geschwindigkeitsregelbetrieb im Regelmodus (Schritt 490) befindet, der absolute Geschwindigkeitsfehler ve in Schritt 492 mit dem vorgewählten Fehler Δ e verglichen. Ist der Geschwindigkeitsfehler kleiner als der vorgewählte Fehler Δ e und liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit v in einem Bereich mit hoher Geschwindigkeit (Schritt 494), wird die Verstärkungskonstante kp als eine Funktion des Geschwindigkeitsfehlers ve in Schritt 498 (d.h., kp = f&sub1;'(ve)) erzeugt. Gleichermaßen wird die integrale Verstärkung kI auch als eine Funktion des Geschwindigkeitsfehlers ve in Schritt 498 (d.h., kI = f&sub1;'(ve)) erzeugt. In diesem besonderen Beispiel ist das funktionelle Verhältnis linear, wie in Figur 14 dargestellt ist.
Fortfahrend mit der Beschreibung des Betriebs, wobei wenn der Absolutwert des Geschwindigkeitsfehlers ve kleiner als Δe ist, drei getrennte funktionnelle Verhältnisse für den Verstärkungswert kp erzeugt werden, abhängig davon, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v sich in einem hohen Bereich (siehe Schritte 494 und 498, worin, wie oben beschrieben, kp = f&sub1;'(ve) ist), oder in einem mittleren Bereich (siehe Schritte 500 und 502, worin kp = f&sub2;(ve) ist) oder in einem unteren Bereich (siehe Schritte 504 und 506, worin kp = f&sub3;(ve) ist) befindet. Anders ausgedrückt wird das Verhältnis zwischen Verstärkungswert und Geschwindigkeitsfehler für die unteren Geschwindigkeitsbereiche vermindert, so daß:
f&sub1;(ve) > f&sub2;(ve) > f&sub3;(ve) ist.
Für den integralen Verstärkungswert kI werden im wesentlichen ähnliche Schritte durchgeführt. Präziser gesagt, bei den in den Schritten 494 und 498 dargestellten hohen Geschwindigkeitsbereichen kI = f&sub1;'(ve). In mittleren Geschwindigkeitsbereichen kI = f&sub2;'(ve), wie in den Schritten 500 und 502 dargestellt. Und in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen kI = f&sub3;'(ve), wie in den Schritten 504 und 506 dargestellt.
Fortfahrend mit den Figuren 13 und 14 wird nunmehr der variable Verstärkungsbetrieb beschrieben, wenn der Absolutwert des Geschwindigkeitsfehlers ve größer als der vorgewählte Fehler Δe (Schritt 492) ist. Das funktionelle Verhältnis zwischen dem Verstärkungswert kp und dem Geschwindigkeitsfehler ve wird als einer der drei linearen Verhältnisse (d&sub1;, d&sub2; oder d&sub3;) vorgewählt, abhängig davon, ob sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v jeweils in einem hohen, mittleren oder unteren Bereich befindet. Präziser gesagt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v im hohen Bereich (Schritt 514) befindet, ist die Verstärkung kp = d&sub1;(ve), wie in Schritt 518 dargestellt ist. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem mittleren Bereich befindet, beträgt die Verstärkung kp = d&sub2;(ve), wie in den Schritten 520 und 522 dargestellt ist. Und wenn sich Fahrzeuggeschwindigkeit in einem unteren Bereich befindet, beträgt die Verstärkung kp = d&sub3;(ve), wie in Schritt 526 dargestellt ist.
Anders ausgedrückt, wird das funktionelle Verhältnis, das in diesem Beispiel linear ist, zwischen der Verstärkung kp und den Geschwindigkeitsfehler ve erhöht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem hohen in dem mittleren und dann in den unteren Bereich übergeht.
Das heißt,
d&sub1; (ve) > d&sub2; (ve) > d&sub3; (ve).
Ähnliche Verarbeitungsschritte folgen, um die Verstärkung kI als eine Funktion des Geschwindigkeitsfehlers ve zu erzeugen. Das Verhältnis ist in diesem Beispiel wiederum linear, und das lineare Verhältnis wird umgekehrt als eine Funktion des Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiches erhöht. Das heißt, kI = d&sub1;'(ve) im hohen Geschwindigkeitsbereich, kI = d&sub2;'(ve) im mittleren Geschwindigkeitsbereich und kI = d&sub3;'(ve) in unteren Geschwindigkeitsbreich, worin
d&sub1;'(ve) > d&sub2;'(ve) > d&sub3;'(ve) ist.
Der Betrieb und die Vorteile der in Figur 13 dargestellten Anwendungsform werden durch die Erläuterung der graphischen Abbildung des in Figur 15 vorgestellten Betriebs besser verständlich. Die Amplitude der Verstärkung kp ist gegenüber dem Geschwindigkeitsfehler ve eingetragen. Obwohl dieses besondere Beispiel die Verstärkung kp in einem hohen Geschwindigkeitsbereich veranschaulicht, erkennen Fachleute, daß seine Lehre auf alle drei Geschwindigkeitsbereiche und auch auf die Verstärkung kI anwendbar ist.
Figur 14 stellt ein erstes lineares Verhältnis (das als f&sub1; bezeichnet wird) zwischen der Verstärkung kp und dem Geschwindigkeitsfehler ve dar bis der Geschwindigkeitsfehler ve den vorgegebenen Geschwindigkeitsfehler Δe erreicht. Zu einem solchen Zeitpunkt wird das lineare Verhältnis zwischen der Verstärkung kp und dem Geschwindigkeitsfehler ve erhöht (bezeichnet als d&sub1;). Ein sich aus dieser abgebildeten Anwendungsform ergebender Vorteil ist eine niedrige Verstärkungsamplitude bei kleinen Geschwindigkeitsfehlern und eine wesentlich höhere Verstärkungsamplitude bei hohen Geschwindigkeitsfehlern. Wenn also die Geschwindigkeitsfehler verhältnismäßig klein sind, wie etwa bei einer Fahrt über eine Autobahn, ist die Geschwindigkeitsregelantwort verhältnismäßig beständig und das manchen früheren Systemen eigene Pendeln wird vermieden. Wenn andererseits die Geschwindigkeitsfehler einen vorgewählten Wert überschreiten, wie etwa beim Treffen auf eine Straßenneigung wird die Verstärkungsamplitude wesentlich vergrößert, so daß die Geschwindigkeitsunterschreitung (etwa wenn man auf einen Hügel trifft) oder Geschwindigkeitsüberschreitung (wie wenn man einem Hügel hinauffährt) dadurch vermieden werden. Das Verstärkungsverhältnis bei positiven oder negativen Geschwindigkeitsfehlern ist ferner veränderbar, um Schwankungen bei der Antwort des Fahrzeugs auf positive oder negative Geschwindigkeitsfehler auszugleichenn. Es wird also ein beständiger Betrieb erreicht, während ein System geschaffen wird, das Änderungen in der Straßenoberfläche schnell korrigiert.

VERSTÄRKUNGSREGELUNG - WIEDERAUFNAHMEMODUS

Eine Anwendungsform mit variablem Verstärkungsbetrieb, die bei einer Änderung der gewünschten Geschwindigkeit vorteilhaft eingesetzt wird, wird numehr bezugnehmend auf die Figuren 15 und 16 beschrieben. Solche Änderungen der gewünschten Geschwindigkeit treten beispielsweise während des Wiederaufnahme-, des Beschleunigungs-, des Leerlaufmodus und des Anschaltmodus (d.h. Erhöhung der gewünschten Geschwindigkeit, abhängig davon wie oft der EINSTELLEN/BESCHLEUNIGEN- Schalter angeschaltet wurde). Das besondere, in den Figuren 15 und 16 vorgestellte Beispiel bezieht sich auf den Wiederaufnahmemodus, obwohl die Lehren der hierin vorgesehenen Verstärkungsregelung auf jede beliebige gewünschte Geschwindigkeitsänderung anwendbar sind.
Es ist ferner bemerkenswert, daß der hierin beschriebene Verstärkungsbetrieb eine Alternative zu einem besonderen Aspekt des Wiederaufnahmebetriebsmodus vorstellt, der vorher mit Bezug zu den Figuren 10A-10B, 11A-11C und 12A-12C beschrieben wurde. In dem vorher beschrieben Wiederaufnahmebetriebsmodus, wurde die gewünschte Geschwindigkeit an einer Vielzahl vorgewählter Geschwindigkeiten erhöht, um sich der Bezugsgeschwindigkeit rs asymptotisch zu nähern. In dem besonderen, nunmehr in den Figuren 15 und 16 vorgestellten Beispiel, wird eine einzige Geschwindigkeit verwendet und die Verstärkungswerte (kp, kI und kq) werden abgeändert, um einen asymptotischen Ansatz zu erreichen. Andere Aspekte des Wiederaufnahmemodus jedoch, wie die Initialisierung und Reinitialisierung des Integratorspeicherplatzes bleiben im wesentlichen unverändert.
Besonders auf Figur 15 bezugnehmend, worin, nachdem der Wiederaufnahmemodusbetrieb in Verarbeitungsschritt 550 erkannt wurde, überprüft wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v sich in einem vorgegebenen Bereich Δ k der Wiederaufnahme- oder Bezugsgeschwindigkeit rs in Verarbeitungsschritt 552 befindet. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Bereich Δ k aus der Bezugsgeschwindigkeit rs, werden die Verstärkungskonstanten kp1, kI1 und kq1 aus dem Speicher für die jeweiligen Verstärkungskonstanten kp, kI und kq gelesen, wie in Schritt 554 dargestellt ist. Diese Verstärkungskonstanten sind größer als die Verstärkungswerte, die nachstehend beschrieben werden, so daß nach der Einleitung des Betriebs im Wiederaufnahmemodus eine schnellere Annäherung des Geschwindigkeitsregelbetriebs zur Bezugsgeschwindigkeit rs geschaffen wird. Demgemäß wird ein Vorteil durch die Minimierung jedes beliebigen Abfalls der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, die andernfalls nach der Einleitung des Wiederaufnahmemodus oder anderer Betriebsmodi zur Geschwindigkeitsänderung erzielt.
Fortfahrend mit Figur 15 wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v im Bereich Δ k der Bezugsgeschwindigkeit rs (Schritt 552) liegt und der Geschwindigkeitsfehler ve positiv ist (d.h., die Fahrzeuggeschwindigkeit v ist kleiner als die gewünschte Geschwindigkeit ms, wie in Schritt 556 festgelegt ist), werden die Verstärkungswerte kp2, kI2 und kq2 in Schritt 558 aus dem Speicher gelesen. Die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 2 sind kleiner als die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 1. Demgemäß nähert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit der Bezugsgeschwindigkeit allmählicher wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich Δ k der Bezugsgeschwindigkeit rs liegt.
Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit v im Bereich Δ k der Bezugsgeschwindigkeit rs und ist der Geschwindigkeitsfehler ve negativ, werden die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl kp2, kI2 und kq2 in Schritt 558 aus dem Speicher gelesen. Die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 3 sind kleiner als die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 1. Demgemäß werden, wenn man sich der Wiederaufnahme- oder Bezugsgeschwindigkeit rs nähert und die Fahrzeuggeschwindigkeit v über der gewünschten Geschwindigkeit ms liegt (wie etwa wenn man einen Hügel hinabfährt) verhältnismäßig kleine Verstärkungskonstanten zur Annäherung an die Bezugsgeschwindigkeit rs mit minimaler oder im wesentlichem keiner Überschreitung verwendet.
Der oben beschriebene Betrieb wird durch eine Bezugnahme auf ein in Figur 16 graphisch vorgestelltes Beispiel eines Wiederaufnahmebetriebs besser verständlich. In diesem besonderen Beispiel beginnt der Wiederaufnahmebetrieb zum Zeitpunkt t&sub1;. Aus Gründen der Klarheit wird der vorher beschriebene Wiederaufnahmebetrieb, wie etwa die Initialisierung des Integrators mit einem Wert, der die Lage mit höchster Wahrscheinlichkeit wiedergibt, und die Reinitialisierung des Integrators nach Erreichen der Bezugsgeschwindigkeit rs hier nicht wiederholt.
Zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2; in dem in Figur 16 vorgestellten Beispiel ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als der Bereich Δ k der Bezugsgeschwindigkeit rs. Demgemäß werden die Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 1 wie etwa kp1 vom Geschwindigkeitsregelsystem 10 verwendet. Während des Intervalls zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit v im Bereich Δ k und ist ebenfalls kleiner als die gewünschte Geschwindigkeit ms. Demgemäß werden zu einer allmählicheren Annäherung an die Bezugsgeschwindigkeit rs Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 2, wie etwa kp2 verwendet.
Nahc dem Zeitpunkt t&sub3; wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v als größer als ms (d.h. der Geschwindigkeitsfehler ve ist negativ) dargestellt, so daß Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 3 verwendet werden. Unter solchen Umständen wird eine Anzeige einer Geschwindigkeitsüberschreitung gegeben, die anzeigt, daß das Fahrzeug entweder bergab fährt oder daß das Geschwindigkeitsregelsystem 10 vorher überkompensiert hatte. Verstärkungskonstanten mit der Tiefzahl 3 verlangsamen die Annäherung auf die Bezugsgeschwindigkeit rs zu, und minimieren oder beseitigen dadurch jedwede Geschwindigkeitsüberschreitung.
Dem obigen Betrieb entsprechend wird bei der Einleitung einer Geschwindigkeitsänderung, wie beispielsweise während der Einleitung des Wiederaufnahmemodus, eine schnelle Annäherung geschaffen. Innerhalb eines vorgegebenen Bereichs wird die Annäherung verlangsamt und weiter verlangsamt, wenn irgendein Anzeichen für eine Überschreitung gegeben wird. Ein Vorteil einer schnellen, jedoch weichen Annäherung an die Bezugsgeschwindigkeit rs wird dadurch erreicht.

Claims

1. Geschwindigkeitsregelsystem (10), das die Motordrossel regelt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer gewünschten Geschwindigkeit zu halten, das die folgenden Bestandteile enthält;

Unterscheidungsmittel (246) zur Erzeugung eines Fehlersignals mit einer Amplitude, die sich auf einen Vergleich zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit bezieht;

Korrekturmittel (250, 252, 254) zur Erzeugung eines Korrektursignals, das sich auf das genannte Fehlersignal bezieht und das genannte Korrektursignal mit einem einstellbaren Verstärkungswert multipliziert;

und Betätigungsmittel (272, 274, 276, 278) zur Betätigung der Motordrossel in Bezug zum Korrektursignal, das mit dem einstellbaren Verstärkungswert multipliziert wurde;

dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner in sich einschließt;

Verstärkungseinstellmittel (492, 494, 498, 514, 518) zur Schaffung des variablen Verstärkungswertes mit einer variablen Amplitude, die als eine lineare Funktion des genannten Fehlersignals erzeugt wird, wobei die genannte variable Amplitude eine erste lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal kleiner als eine vorgegebene Amplitude ist, und eine zweite lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal die vorgegebene Amplitude übersteigt, wobei die genannte zweite lineare Funktion sich von der ersten linearen Funktion unterscheidet.

2. System nach Anspruch 1, bei welchem das Korrekturmittel (250, 252, 254) eine Vielzahl von Korrektusignalen schafft, von denen sich jedes auf das genannte Fehlersignal bezieht und jedes der genannten Signale mit einem jeweiligen einer gleichen Vielzahl von entsprechenden einstellbaren Verstärkungswerten multipliziert; wobei die Verstärkungseinstellmittel (492, 494, 498, 514, 518) für jeden der entsprechenden einstellbaren Verstärkungswerte eine variable Amplitude vorsieht, die als eine erste lineare Funktion des genannten Fehlersignals erzeugt wird, wenn das genannte Fehlersignal kleiner als die vorgegebene Amplitude ist und eine zweite lineare Funktion, wenn das genannte Fehlersignal die vorgebene Amplitude übersteigt; wobei ein Summiermittel (258) vorgesehen ist, um ein Regelsignal durch die Summierung des Produktes aus jedem der Korrektursignale multipliziert mit seinem jeweiligen einstellbaren Verstärkungswert zu erzeugen.

3. System nach Anspruch 2, bei welchem das genannte Korrekturmittel ein erstes Korrektursignal durch Multiplizierung des genannten Fehlersignals mit einem ersten jeweiligen einstellbaren Verstärkungswert liefert.

4. System nach Anspruch 3, bei welchem das genannte Korrekturmittel ein zweites Korrektursignal durch Integration des genannten Fehlersignals und durch Multiplizierung des genannten integrierten Fehlersignals mit einem zweiten jeweiligen einstellbaren Verstärkungswert liefert.

5. System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei welchem die zweite lineare Funktion eine größere Empfindlichkeit auf das Fehlersignal schafft als die erste lineare Funktion.

6. Geschwindigkeitsregelverfahren zur Regelung der Motordrossel, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer gewünschten Geschwindigkeit zu halten, welches die folgenden Schritte in sich einschließt;

Vergleich (246) der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der gewünschten Geschwindigkeit, um ein Fehlersignal zu erzeugen;

Erzeugung (250, 252, 254) eines auf das genannte Fehlersignal bezogenen Korrektursignals und Multiplizierung des genannten Korrektursignals mit einem einstellbaren Verstärkungswert;

und Betätigung der Motordrossel (272, 274, 276, 278) in Bezug zur Multiplizierung des Korrektursignals mit dem einstellbaren Verstärkungswert; dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner umfaßt;

die Vorsehung (492, 494, 498, 514, 518) des einstellbaren Verstärkungswerts mit einer variablen Amplitude, die als eine lineare Funktion des genannten Fehlersignals erzeugt wird, wobei die genannte variable Amplitude eine erste lineare Funktion des genannten Fehlersignals ist, wenn das genannte Fehlersignal kleiner als eine vorgegebene Amplitude ist und eine zweite lineare Funktion wenn das genannte Fehlersignal die genannte vorgegebene Amplitude überschreitet, wobei sich die genannte zweite lineare Funktion von der genannten ersten linearen Funktion unterscheidet.

7. System nach Anspruch 6, bei welchem der genannte die Verstärkung erzeugende Schritt bei der genannten zweiten linearen Funktion eine größere Empfindlichkeit für das genannte Fehlersignal vorsieht als bei der genannten ersten linearen Funktion.