本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)體的靜止調(diào)節(jié)的方法，摩擦力作用到驅(qū)動(dòng)體上，其中，設(shè)定操縱參量被求取并且通過(guò)執(zhí)行器轉(zhuǎn)換為作用到驅(qū)動(dòng)體上的驅(qū)動(dòng)力，以便將驅(qū)動(dòng)體引入靜止中和/或使驅(qū)動(dòng)體保持靜止。此外，本發(fā)明涉及一種包括驅(qū)動(dòng)體、控制單元和執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要的且常見的任務(wù)是速度和位置的調(diào)節(jié)。術(shù)語(yǔ)“速度”和“位置”在此可以代表線速度、角速度、轉(zhuǎn)速、軌跡速度以及對(duì)應(yīng)于速度的位置。在以下的實(shí)施方案中，上述的示例利用通用術(shù)語(yǔ)“速度”和“位置”提及，其中，速度和位置理解為(機(jī)械)主體的速度和位置，這些主體又可以是機(jī)械單體或多體系統(tǒng)的組成部分。在本專利申請(qǐng)的范圍內(nèi)，單體或多體系統(tǒng)理解為至少一個(gè)機(jī)械單體的機(jī)械系統(tǒng)，其中，多個(gè)機(jī)械單體可以(例如通過(guò)鉸接件或力元件、例如彈簧或阻尼器)相互機(jī)械耦聯(lián)并且受到力(例如由執(zhí)行器或伺服電機(jī)或電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力)的影響。以執(zhí)行器擴(kuò)展的用于產(chǎn)生所提到的力的多體系統(tǒng)被稱為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。具有待調(diào)節(jié)的速度和/或待調(diào)節(jié)的位置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例可以包括內(nèi)燃機(jī)(其曲軸轉(zhuǎn)速是可調(diào)節(jié)的)、電機(jī)(其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)子位置是可調(diào)節(jié)的)或通常由機(jī)器驅(qū)動(dòng)的具有多個(gè)質(zhì)量/慣性的傳動(dòng)系(其角速度是可調(diào)節(jié)的)。

2、根據(jù)應(yīng)用情況，不同的要求與任務(wù)“驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度和/或位置調(diào)節(jié)”相關(guān)聯(lián)。示例性地可以提到響應(yīng)過(guò)程的時(shí)間上的縮短、所使用的控制能量的減少、振動(dòng)和/或振蕩的抑制以及調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)和精度的提高。與始終給定的框架條件“小的結(jié)構(gòu)尺寸”和“低的成本”組合地，從上述要求不斷產(chǎn)生新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究問(wèn)題，這也反映在已知的現(xiàn)有技術(shù)中。

3、因此，ep?3?958?446?a1教導(dǎo)一種線性馬達(dá)系統(tǒng)，該線性馬達(dá)系統(tǒng)具有導(dǎo)軌、沿導(dǎo)軌分布布置的多個(gè)電磁體以及至少一個(gè)運(yùn)輸單元，該至少一個(gè)運(yùn)輸單元由導(dǎo)軌引導(dǎo)并且可沿該導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并且被擺動(dòng)以改進(jìn)位置調(diào)節(jié)。

4、de?10?2019?133?025?a1公開了一種用于機(jī)電輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位置調(diào)節(jié)的方法，其中，基于在運(yùn)行中被鑒別的頻率響應(yīng)來(lái)調(diào)整調(diào)節(jié)器參數(shù)。

5、ep?0473914?a2進(jìn)一步示出了一種用于機(jī)動(dòng)車中的控制箱的位置調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其中，待調(diào)節(jié)的目標(biāo)值受到引導(dǎo)成形器的影響，以便在不同的運(yùn)行條件下改進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，所述引導(dǎo)成形器又與待調(diào)節(jié)的位置的估計(jì)值相關(guān)。

6、然而，在所引用的現(xiàn)有技術(shù)中僅被不充分地討論的情況是勢(shì)能的無(wú)意的存儲(chǔ)。具體地，在不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，在定位過(guò)程期間可能發(fā)生勢(shì)能的存儲(chǔ)，這可能是由于各種原因引起，但在實(shí)踐中通常由于摩擦效應(yīng)(例如軸承摩擦、耦聯(lián)的負(fù)載之間的摩擦效應(yīng))引起。存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的勢(shì)能可以以不同的方式表現(xiàn)，但尤其是通過(guò)在靜止中保留的應(yīng)力表現(xiàn)，例如表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中被驅(qū)動(dòng)的多體系統(tǒng)的機(jī)械彈簧或機(jī)械軸的保留的應(yīng)力，或者也表現(xiàn)為主體以不可控的自由度的保留的傾斜，例如在線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中表現(xiàn)為運(yùn)輸單元在某個(gè)空間方向上的傾斜、例如圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的傾斜，該空間方向不同于運(yùn)輸單元可以經(jīng)調(diào)節(jié)地沿其運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向，該旋轉(zhuǎn)軸線不能夠通過(guò)用于調(diào)節(jié)運(yùn)輸單元的運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)單元來(lái)控制。

7、通常出現(xiàn)勢(shì)能的不期望的存儲(chǔ)的一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要的示例是具有驅(qū)動(dòng)體和大多通過(guò)機(jī)械軸與驅(qū)動(dòng)體機(jī)械耦聯(lián)的至少一個(gè)耦聯(lián)體的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，靜摩擦作用于至少一個(gè)耦聯(lián)體上。在這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，通過(guò)位置調(diào)節(jié)器多次求取用于將驅(qū)動(dòng)體的位置調(diào)節(jié)或設(shè)定到目標(biāo)位置上的操縱參量，并且操縱參量通過(guò)執(zhí)行器被轉(zhuǎn)換為作用于驅(qū)動(dòng)體上的驅(qū)動(dòng)力。在實(shí)踐中，在這種雙體系統(tǒng)中可能出現(xiàn)以下情況，即耦聯(lián)體在定位過(guò)程結(jié)束時(shí)結(jié)束其運(yùn)動(dòng)，并且在驅(qū)動(dòng)體達(dá)到為其預(yù)設(shè)的目標(biāo)位置并且因此仍然運(yùn)動(dòng)之前就已經(jīng)停止。為此的重要原因是在定位過(guò)程接近結(jié)束時(shí)減小的、由位置調(diào)節(jié)器要求的且作用于驅(qū)動(dòng)體上的驅(qū)動(dòng)力。減小的驅(qū)動(dòng)力也導(dǎo)致減小的、由機(jī)械耦聯(lián)傳輸?shù)那易饔糜隈盥?lián)體上的耦聯(lián)力。如果作用于耦聯(lián)體上的耦聯(lián)力小于作用于耦聯(lián)體上的摩擦力，則摩擦力阻礙耦聯(lián)體，使得耦聯(lián)體被制動(dòng)并最終停止。如果耦聯(lián)體隨后已經(jīng)固定，而驅(qū)動(dòng)體仍然運(yùn)動(dòng)，尤其是為了達(dá)到為其設(shè)置的目標(biāo)位置，則由于明顯的原因可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)體和耦聯(lián)體之間的機(jī)械耦聯(lián)的扭曲。根據(jù)胡克定律，勢(shì)能在此存儲(chǔ)在機(jī)械耦聯(lián)器中。

8、例如如果易摩擦主體的上側(cè)的位置被定位，與上側(cè)對(duì)置的下側(cè)通過(guò)摩擦(例如通過(guò)靜摩擦或滑動(dòng)摩擦或滾動(dòng)摩擦或滾壓摩擦)被阻礙，上側(cè)和下側(cè)在定位期間相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)，并且單個(gè)主體自身扭曲，那么勢(shì)能的存儲(chǔ)也可以發(fā)生在單個(gè)易摩擦主體上。

9、如果從靜止出發(fā)，重新的運(yùn)動(dòng)以存儲(chǔ)的勢(shì)能開始，那么通常出現(xiàn)以下情況，即在給定的主體的運(yùn)動(dòng)重新開始后，存儲(chǔ)的勢(shì)能減小。在雙體系統(tǒng)的上述的示例中，一旦耦聯(lián)體離開通過(guò)作用的摩擦力確定的摩擦帶，那么機(jī)械耦聯(lián)器的現(xiàn)有的扭曲通常在重新開始運(yùn)動(dòng)時(shí)突然被解決，這可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)體和/或耦聯(lián)體的不期望的振蕩和振動(dòng)。因此，由于不同原因適用的是，避免勢(shì)能在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的不必要且不可控的存儲(chǔ)，無(wú)論是由于增加的構(gòu)件負(fù)載、減小的調(diào)節(jié)精度還是增加的控制能量消耗。

10、已知的現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有詳細(xì)提及存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的勢(shì)能，并且因此沒(méi)有提供任何方法來(lái)對(duì)抗尤其是由勢(shì)能的減小引起的振蕩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)在單體或多體系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不期望地存儲(chǔ)的勢(shì)能的受控的減小。

2、該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。具體地說(shuō)，上述的方法的獨(dú)立權(quán)利要求設(shè)置用于，為要轉(zhuǎn)移到靜止中的驅(qū)動(dòng)體或?yàn)楸灰腱o止中的驅(qū)動(dòng)體或?yàn)楸３衷陟o止中的驅(qū)動(dòng)體求取設(shè)定操縱參量(其單獨(dú)導(dǎo)致沒(méi)有克服摩擦力的驅(qū)動(dòng)力)，并且預(yù)設(shè)激活操縱參量，并且通過(guò)激活操縱參量將所求取的設(shè)定操縱參量改變?yōu)樗沙诓倏v參量，使得松弛操縱參量通過(guò)執(zhí)行器轉(zhuǎn)換為作用到驅(qū)動(dòng)體上的松弛驅(qū)動(dòng)力，以用于使驅(qū)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)，其中，激活操縱參量被預(yù)設(shè)為，使得松弛驅(qū)動(dòng)力在靜止調(diào)節(jié)期間至少暫時(shí)超過(guò)作用到驅(qū)動(dòng)體上的摩擦力。

3、通過(guò)添加激活操縱參量(其與設(shè)定操縱參量一起導(dǎo)致產(chǎn)生松弛驅(qū)動(dòng)力，該松弛驅(qū)動(dòng)力又超過(guò)作用的摩擦力)確保的是，在驅(qū)動(dòng)體已經(jīng)靜止之后或者在驅(qū)動(dòng)體到達(dá)靜止之前不久，至少出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)體的短時(shí)間的重新的或附加的運(yùn)動(dòng)。以該方式，尤其是通過(guò)釋放驅(qū)動(dòng)體的應(yīng)力，可以減小不期望地存儲(chǔ)的勢(shì)能，并且可以避免與不期望地存儲(chǔ)的勢(shì)能相關(guān)聯(lián)的上述缺點(diǎn)、例如在驅(qū)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)重新開始時(shí)的不期望的振蕩。超過(guò)在此以已知的方式意味著，松弛驅(qū)動(dòng)力的數(shù)值、如尤其是絕對(duì)數(shù)值或另一范數(shù)在靜止調(diào)節(jié)期間至少暫時(shí)超過(guò)作用到驅(qū)動(dòng)體上的摩擦力的相應(yīng)的數(shù)值。

4、以有利的方式，在此通過(guò)調(diào)節(jié)器從驅(qū)動(dòng)體的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參量與為至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參量預(yù)設(shè)的靜止目標(biāo)參量之間的偏差來(lái)求取設(shè)定操縱參量，使得驅(qū)動(dòng)體的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參量被設(shè)定為預(yù)設(shè)的靜止目標(biāo)參量。根據(jù)有利的設(shè)計(jì)方案，閉合的調(diào)節(jié)電路被用于設(shè)定至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參量。在該過(guò)程中，可以以有利方式使用不同的、由調(diào)節(jié)技術(shù)已知的用于調(diào)節(jié)/設(shè)定至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參量的方法。

5、要注意的是，閉合的調(diào)節(jié)電路的使用對(duì)于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)決不是強(qiáng)制性的。具體而言，也可以省去被測(cè)量的運(yùn)動(dòng)參量的反饋，并且因此剛好不使用閉合的調(diào)節(jié)電路(“反饋控制”、“閉環(huán)控制”)，而是使用由調(diào)節(jié)技術(shù)充分已知的控制器(“前饋控制”和“開環(huán)控制”)。根據(jù)應(yīng)用情況，例如如果待設(shè)定的運(yùn)動(dòng)參量的適當(dāng)?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)是不可使用的，那么控制器的使用可能是有利的，并且基于反饋的調(diào)節(jié)尤其可能是更好的。

6、本發(fā)明的另外的有利的設(shè)計(jì)方案設(shè)置的是，僅當(dāng)驅(qū)動(dòng)體在預(yù)設(shè)的最小靜止持續(xù)時(shí)間中已保持靜止時(shí)，才求取激活操縱參量并且將其用于改變?cè)O(shè)定操縱參量，和/或求取激活操縱參量(形式為具有預(yù)設(shè)的激活幅度和/或預(yù)設(shè)的激活頻率的周期性信號(hào))，其中，激活操縱參量以優(yōu)選方式具有對(duì)應(yīng)于值零的時(shí)間平均值，和/或僅在預(yù)設(shè)的激活時(shí)間段中將激活操縱參量用于改變?cè)O(shè)定操縱參量。本發(fā)明可以通過(guò)這些參數(shù)的適當(dāng)?shù)淖兓?調(diào)整來(lái)與給定的應(yīng)用情況精確協(xié)調(diào)，并且因此與現(xiàn)有技術(shù)的概念相比可以特別靈活地使用。激活操縱參量對(duì)激活時(shí)間段的限制尤其允許，不會(huì)不必要地長(zhǎng)時(shí)間地接通激活操縱參量，而是僅在減小勢(shì)能所需的時(shí)間內(nèi)接通激活操縱參量。以該方式，不會(huì)接通不必要的控制能量，并且首先，不會(huì)不必要浪費(fèi)能量。

7、同樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以求取驅(qū)動(dòng)體的位置作為驅(qū)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)參量，并且可以預(yù)設(shè)用于所求取的位置的目標(biāo)位置作為靜止目標(biāo)參量，或者當(dāng)然也可以求取驅(qū)動(dòng)體的速度作為驅(qū)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)參量，并且用于所求取的速度的消失的目標(biāo)速度可以被預(yù)設(shè)為靜止目標(biāo)參量。

8、在將驅(qū)動(dòng)體的位置用作驅(qū)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)參量并且將用于所求取的位置的目標(biāo)位置預(yù)設(shè)為靜止目標(biāo)參量的情況下，在本發(fā)明的另外的有利的設(shè)計(jì)方案中可以設(shè)置的是，僅當(dāng)在驅(qū)動(dòng)體的位置與驅(qū)動(dòng)體的靜止中的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位置之間的位置偏差的數(shù)值大于預(yù)設(shè)的偏差閾值時(shí)，才求取激活操縱參量并且將其用于改變?cè)O(shè)定操縱參量，其中，激活操縱參量的符號(hào)可以被選擇為與位置偏差的符號(hào)相反的符號(hào)或者被選擇為與位置偏差的符號(hào)對(duì)應(yīng)的符號(hào)。根據(jù)具體的應(yīng)用情況，以該方式，除了上述的勢(shì)能減少以外，還可以多次實(shí)現(xiàn)在靜止中仍然存在的調(diào)節(jié)誤差的減少，這附加地可以允許設(shè)定或調(diào)節(jié)精度的增加。

9、在本發(fā)明的另外的設(shè)計(jì)方案中通常證實(shí)為有利的是，求取驅(qū)動(dòng)體在第一坐標(biāo)方向上的位置和速度作為運(yùn)動(dòng)參量，其中，由執(zhí)行器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力沿該第一坐標(biāo)方向作用到驅(qū)動(dòng)體上，并且求取驅(qū)動(dòng)體在與第一坐標(biāo)方向不同的第二坐標(biāo)方向上的第二位置和驅(qū)動(dòng)體沿第二坐標(biāo)方向的第二速度作為另外的運(yùn)動(dòng)參量，并且在該場(chǎng)景下，僅當(dāng)在所求取的第二位置與為第二位置預(yù)設(shè)的第二目標(biāo)位置之間的第二位置偏差的數(shù)值大于預(yù)設(shè)的第二位置閾值時(shí)，才求取激活操縱參量并且將其用于改變?cè)O(shè)定操縱參量。如隨后詳細(xì)解釋的那樣，尤其可以以該方式減小驅(qū)動(dòng)體的傾斜，所述傾斜表現(xiàn)在多個(gè)空間方向上，所述空間方向不同于被設(shè)定的運(yùn)動(dòng)參量沿其出現(xiàn)的空間方向并且還可導(dǎo)致勢(shì)能的存儲(chǔ)。

10、在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況下，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中形成具有至少n個(gè)諧振頻率的能振蕩的多體系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一方面具有驅(qū)動(dòng)體，但另一方面也包括n個(gè)數(shù)量的另外的機(jī)械體，這些機(jī)械體與驅(qū)動(dòng)體機(jī)械耦聯(lián)，并且相應(yīng)的摩擦和進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的摩擦引起的摩擦力也作用于這些機(jī)械體上。在此，可以以另外的特別有利的方式設(shè)置的是，預(yù)設(shè)具有預(yù)設(shè)的激活幅度和/或預(yù)設(shè)的激活頻率的周期性信號(hào)形式的激活操縱參量，其中，激活頻率被選擇為大于能振蕩的多體系統(tǒng)的n個(gè)諧振頻率中的最大諧振頻率，或被選擇為大于或等于能振蕩的多體系統(tǒng)的n個(gè)諧振頻率中的最小諧振頻率，或者被選擇為等于能振蕩的多體系統(tǒng)的n個(gè)諧振頻率之一，其中，必要時(shí)附加地可以設(shè)置的是，從通過(guò)執(zhí)行器對(duì)松弛操縱參量的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的數(shù)值至少暫時(shí)超過(guò)作用于驅(qū)動(dòng)體上的摩擦力和作用于n個(gè)數(shù)量的另外的主體上的摩擦力(其從分別作用的摩擦產(chǎn)生)之和。這些選擇也是當(dāng)前提供的靈活性的結(jié)果。在特定的情況下可以提供的是，盡可能避免在諧振點(diǎn)中的激勵(lì)，以便不會(huì)導(dǎo)致對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損壞，在其他情況下，在諧振點(diǎn)中的激勵(lì)又提供以下可能性，即利用僅小的激勵(lì)幅度已經(jīng)產(chǎn)生大的效果，并且因此盡可能快地實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)，即減小勢(shì)能或減小機(jī)械應(yīng)力。

11、此外，所提到的任務(wù)通過(guò)開頭提到的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元設(shè)計(jì)用于，為要轉(zhuǎn)移到靜止中的驅(qū)動(dòng)體或?yàn)橐腱o止中的驅(qū)動(dòng)體或?yàn)楸３衷陟o止中的驅(qū)動(dòng)體求取設(shè)定操縱參量(其單獨(dú)導(dǎo)致無(wú)法克服摩擦力的驅(qū)動(dòng)力)，并且預(yù)設(shè)激活操縱參量，并且通過(guò)激活操縱參量將所求取的設(shè)定操縱參量改變?yōu)樗沙诓倏v參量，并且所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器進(jìn)一步設(shè)計(jì)用于，將松弛操縱參量轉(zhuǎn)換為作用于驅(qū)動(dòng)體上的松弛驅(qū)動(dòng)力以使靜止的驅(qū)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)，其中，激活操縱參量被預(yù)設(shè)為，使得松弛驅(qū)動(dòng)力在靜止調(diào)節(jié)期間至少暫時(shí)克服作用于驅(qū)動(dòng)體上的摩擦力。