Titel

Verfahren zur dynamikangepassten Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit mit einem digitalen Winkelgeber

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von Drehgeschwindigkeitserfassungen mittels digitalen Winkelgebers, der die Lage eines Geberrads erfasst. Zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit einer Welle, beispielsweise einer Welle einer elektrischen Maschine, wird ein Geberrad mit der Welle ver- bunden und die Drehung wird durch Erfassung von Markierungen am Rand des Geberrads umfasst. Die Markierungen entsprechen bestimmten Winkelpositionen, so dass das Winkelgebersignal die Zeitpunkte angibt, an denen bestimmte Winkelpositionen vorliegen, beispielsweise mittels einer Taktflanke. Die Winkelposition bzw. die Winkelgeschwindigkeit wird somit nicht unmittelbar gemessen, sondern aus der Zeitdauer berechnet, die zwischen zwei Zeitpunkten liegt, die zwei verschiedenen aufeinander folgenden Winkelpositionen entspricht. Die erfasste Momentanwinkelgeschwindigkeit ist somit von einem Fehler beaufschlagt, der sich durch ungenaue Anordnung von Markierungen des Geberrads ergibt. Ist beispielsweise das Geberrad nicht hochpräzise gefertigt oder sind die Markierungen deformiert oder verschmutzt, so ergeben sich durch diese Fehler zeitlich verschobene Winkelpositionssignale, die im Verlauf der Drehung zu einer schwankenden Momentanwinkelgeschwindigkeit fiihren, obwohl das Geberrad tatsächlich mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird.

Das Winkelgeschwindigkeitssignal ist somit mit einem Rauschen beaufschlagt, das insbesondere bei dynamischen Regelvorgängen störend auf die Dynamik wirkt. Beispielsweise bei elektrischen Maschinen oder Verbrennungsmotoren, insbesondere bei elektrischen Maschinen, die zum Antrieb eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs dienen, muss die Winkelgeschwindigkeit mit sehr kurzen Reaktionszeiten hochdynamisch geregelt werden.

Eine Mittelung der Winkelgeschwindigkeit über eine Zeitdauer oder über eine oder mehrere Umdrehungen würde insbesondere die hochfrequenten Anteile aus dem Winkelsignal entfernen, die zur präzisen dynamischen Steuerung notwendig sind. Somit kann das durch Geber- radungenauigkeiten hervorgerufenen Rauschen nicht durch Mittelung reduziert werden, ohne gravierende Nachteile in der Dynamik des Sensorsignals hervorzurufen. Die Druckschrift DE 102 00 504 7088 Al betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines simulierten Geberverlaufs, wenn in einer Geberscheibe eine Markierungslücke auftritt. Hierbei wird aus den messenden Winkelpositionssignalen ein weiterer Winkelpositions verlauf extrapoliert, um die Lücke zu schließen. Die Druckschrift betrifft im Wesentlichen die Extrapolation von Winkelsignalen und ist nicht auf die Erfassung von Winkelgeschwindigkeiten fokussiert. Insbesondere betrachtet die Druckschrift keine Fehler, die durch fehlerhafte Anordnung von Zähnen entstehen, sondern betrifft das Schließen von Lücken, die sich durch vollständig fehlende Markierungen des Geberrads ergeben.

Die Druckschrift DE 102 58 846 Al beschreibt eine Einrichtung zur Drehwinkelerfassung, die es ermöglicht, eine Aussage über die absolute Winkellage zu treffen. Wie auch in der vorgenannten Druckschrift wird in dieser Druckschrift ein Winkelgeschwindigkeitssignalfehler aufgrund von Ungenauigkeiten des Gebersignals nicht näher betrachtet.

Winkelerfassungsmechanismen gemäß dem Stand der Technik weisen somit bei hochdynamischen Regelungsvorgängen den Nachteil auf, dass Ungenauigkeiten des Geberrads zu unnötigen Reglerausgleichs Vorgängen führen. Zum einen sind die unnötigen Reglerausgleichsvorgängen auch deshalb nachteilig, da diese zu kritischen Spitzenströmen führen kön- nen, und zum anderen ist eine erhöhte Präzision des Geberrads direkt verknüpft mit deutlich höheren Kosten und höherer Anfälligkeit gegenüber Schmutz und Verformung.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Winkelerfassungsmechanik vorzusehen, die ein besseres Regelverhalten auch bei dynamischen Vorgängen ermöglicht.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung ermöglicht eine deutliche Verringerung des Fehlers, der sich durch Ungenauigkeiten des Geberrads ergibt, wobei gleichzeitig die Dynamik bei Geschwindigkeitsänderungen nicht verringert ist. Somit können auch kostengünstigere Winkelgeber mit einem Geberrad verwendet werden, das mit gewissen Fertigungstoleranzen behaftet ist. Gleichzeitig ermöglicht die Erfindung die sofortige Erkennung von tatsächlichen Winkelgeschwindigkeitsänderun- gen, die durch eine Beschleunigung der Welle auftreten, wobei Geschwindigkeitsänderungen in vollem Umfang und mittelbar erfasst werden. Somit kann die Winkelgeschwindigkeit hoch- dynamisch geregelt werden, ohne jedoch unerwünschte Regelungsvorgänge auszulösen, die sich durch Ungenauigkeiten des Geberrads (und nicht durch Winkelgeschwindigkeitsänderun- gen) ergeben. Das der Erfindung zugrunde Kegende Konzept liegt darin, die zeitdiskreten Winke lpositions- signale bzw. die daraus berechneten Winkelgeschwindigkeiten nicht unmittelbar weiterzugeben. Bei Abweichungen zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungszeitpunkten (die aufeinander folgenden Winkelpositionen zugeordnet sind) werden diese nicht unmittelbar als neuer Wert in Form eines treppenartigen Sprungs weitergegeben, sondern es wird erfindungsgemäß ein Winkelgeschwindigkeitssignalverlauf abgegeben, der zwischen zwei aufeinander folgenden Winkelpositionen kontinuierlich entsprechend des Vorzeichens der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ansteigt oder abfällt. Somit wird die zeitdiskret erfasste Winkelgeschwindigkeit wiedergegeben, jedoch nicht als Abfolge sprunghafter Verläufe, sondern als kontinuierlich steigende oder abfallende Iinie.

In einer besonders bevorzugten Aus führungs form steigt der Winkelgeschwindigkeitsverlauf nicht auf den vollständigen neu erfassten Winkelgeschwindigkeitswert an, sondern lediglich auf einen Anteil hiervon, der (positiv ist und) kleiner als eins ist. Diese bevorzugte Ausfüh- rungsform wird vorzugsweise mit einem Schwellwert kombiniert, mit dem Winkelgeschwindigkeitsänderungen verglichen werden.Bei einer Geschwindigkeitsänderung unterhalb des Schwellwerts wird die Geschwindigkeitsänderung nicht vollständig sondern nur als Anteil weitergegeben, und oberhalb des Schwellwerts wird die Geschwindigkeitsänderung unmittelbar und vollständig als steigende oder fallende Flanke weitergegeben. Dadurch ergibt sich bei geringen Winkelgeschwindigkeitsänderungen, wie sie durch Ungenauigkeiten des Geberrades erfolgen, dass tatsächlich nicht stattfindende Geschwindigkeitsänderungen und nur durch das Geberrad erzeugte Änderungen zum einen nicht sprunghaft und zum anderen nicht vollständig zur Winkelgeschwindigkeitsregelung angezeigt werden. Bei tatsächlichen Beschleunigungen, bei denen die Winkelgeschwindigkeitsänderung über dem Schwellwert liegt, wird diese sofort und unmittelbar an die Regelung weitergegeben, so dass die gemessene momentane Winkelgeschwindigkeit ausgeben wird und die Regelung in gewohnter Weise auf Winkelgeschwindigkeitsänderungen reagieren kann.

Für den Schwellwert wird daher vorzugsweise ein Wert gewählt, der den üblichen von Geber- radungenauigkeiten erzeugten Schwankungen bei der Winkelerfassung entspricht. Da die Ungenauigkeiten in direkter Weise einen Winkelfehler verursachen und sich nicht unmittelbar auf eine Winkelgeschwindigkeit (und deren Fehler) beziehen, wird der Schwellwert bezogen auf einen Winkel konstant vorgesehen, d.h. wird beispielsweise zur Winkelgeschwindigkeit normiert durch Division durch die aktuelle Drehzahl. Mt anderen Worten nimmt der Schwell- wert vorzugsweise mit zunehmender Drehzahl ab, da der Schwellwert zur Ausblendung von Fehlern in der absoluten Winkelerfassung dient, die sich bei hohen Drehzahlen stärker auf Winkelgeschwindigkeiten auswirken als bei niedrigen Drehzahlen. Die Normierung kann ferner durchgeführt werden durch Multiplikation mit dem Faktor Normierungsdrehzahl / momen- tane Drehzahl, wobei die Normierungsdrehzahl frei gewählt werden kann und konstant ist. Gleichzeitig sollte der Schwellwert die dynamischen Anforderungen der Regelung berücksichtigen und unter einem Wert sein, der Geschwindigkeitssprüngen entspricht, die eine (schnelle) Reaktion des Reglers erfordern, d.h. Geschwindigkeitssprünge, deren Betragshöhe auf eine tatsächliche Beschleunigung schließen lässt und die sich nicht nur durch Geberradfehler bzw. -rauschen erklären. Anstatt den Schwellwert auf die Drehzahl zu normieren, kann auch die erfasste Geschwindigkeitsänderung (auf eine Normdrehzahl) normiert werden, und es kann ein konstanter Schwellwert (oder Schwellwerte wie im Weiteren beschrieben) verwendet werden.

Anstatt anhand eines Schwellwerts zu entscheiden, ob der eine oder der andere der beiden oben genannten Betriebsmodi verwendet wird, kann auch ein (kontinuierliches) Gewichtungs- verfahren verwendet werden, bei dem die per Anteilsfaktor und linearem Verlauf abgeschwächte Winkelgeschwindigkeitsänderung umso weniger bei der Ausgabe des Winkelge- schwindigkeitssignals berücksichtigt wird, je größer die erfasste Winkelgeschwindigkeitsänderung ist, wobei die Gewichtung der klassischen unmittelbaren direkten Weitergabe der Winkelgeschwindigkeit umso mehr erhöht wird, je größer die Winkelgeschwindigkeitsänderung ist. Ferner können hierzu zwei Schwellwerte verwendet werden, wobei bei einer Winkelgeschwindigkeitsänderung unterhalb eines ersten Schwellwerts das ausgegebene Winkelge- schwindigkeitssignal nur eine anteilige Winkelgeschwindigkeitsänderung mit kontinuierlichem (steigenden oder abfallenden) Verlauf verwendet wird, wohingegen oberhalb eines zweiten Schwellwerts ausschließlich die erfasste Winkelgeschwindigkeitsänderung unmittelbar und vollständig in das ausgegebene Winkelgeschwindigkeitssignal einfließt. Zur Regelung wird dann das ausgegebene Winkelgeschwindigkeitssignal verwendet.

Im Wesentlich beruht das der Erfindung zugrunde Kegende Konzept darauf, dass zumindest bei geringen Winkelgeschwindigkeitsänderungen die Winkelgeschwindigkeitsänderung nicht unmittelbar und vollständig weitergegeben wird, sondern lediglich als Anteil, und vorzugsweise kontinuierlichen ansteigenden oder abfallenden Verlaufs, und nicht in Form einer Flanke, wie sie bei Winkelsignalen mit zeitdiskreten, d. h. winkeldiskreten Winkelerfassungen auftritt. Mt zeitdiskreter Winkelerfassung werden hier Erfassungsmechanismen bezeichnet, bei denen nur an bestimmten Winkelpositionen entsprechende Signale, insbesondere Zeitmarken erfasst werden, wobei die Zeitmarken üblicherweise als Flankenverläufe zwischen zwei verschiedenen Pegeln innerhalb eines zeitkontinuierlichen Signals wiedergegeben werden, so dass auf- grund der beiden verwendeten Pegel diese Art und Weise der Erfassung als auch digitale Winkelerfassung bezeichnet wird. Wesentlich ist jedoch, dass die Winkelerfassung nicht kontinuierlich stattfindet, so dass zu jedem (beliebigen) Zeitpunkt eine Winkelposition abgegeben wird, sondern lediglich an einzelnen Winkelpositionen. Da durch die Drehbewegung die ein- zekien Zeitpunkte mit bestimmten Winkelpositionen eindeutig verknüpft sind, kann die diskrete Winkelerfassung, auf der die Erfindung basiert, sowohl als zeitdiskrete als auch als winkeldiskrete Erfassung betrachtet werden.

Erfindungs gemäß werden Zeitdauern zwischen zwei von einer Vielzahl von Winkelpositionen erfasst, wobei die Winkelgeschwindigkeit aus dem überstrichenen Winkel geteilt durch die zugehörige Zeitdauer ermittelt wird. Dies wird erfindungs gemäß regelmäßig durchgeführt, d. h. vorzugsweise jedes Mal, wenn eine bestimmte Winkelsensorposition eingenommen wird, die mit einem entsprechenden Signalmerkmal, beispielsweise einer Flanke, einhergeht. Um eine Winkelgeschwindigkeit zu ermitteln, wird ein erster und ein zweiter Zeitpunkt erfasst, bei dem bestimmte Winkelsensorpositionen eingenommen werden, wobei sich die Winkelgeschwindigkeit aus dem überstrichenen Winkel geteilt durch die verstrichene Zeit ergibt. In gleicher Weise wird auch eine zweite Winkelgeschwindigkeit erfasst, vorzugsweise direkt nach der ersten Winkelgeschwindigkeit, so dass die zweite Winkelsensorposition bei der Er- fassung der ersten Winkelgeschwindigkeit beim Ermitteln der zweiten Winkelgeschwindigkeit wieder verwendet wird. Zur Ermittlung der zweiten Winkelgeschwindigkeit wird das Erreichen einer dritten Winkelsensorposition erfasst, wobei hier wiederum die jeweiligen Zeitpunkte erfasst werden aus der sich dadurch ergebenden Zeitdauer und der Winkeldifferenz zwischen zweiter und dritter Winkelposition das Verhältnis zwischen Winkeldifferenz und Zeitdauer ge- bildet werden kann.

Gemäß dem Stand der Technik würde die zweite erfasste Winkelgeschwindigkeit direkt nach deren Ermittlung zur Regelung weitergegeben werden, wobei die Regelung gemäß dieser naturgemäß sprunghaften Änderung Regelungsmaßnahmen einleitet.

Erfindungs gemäß wird jedoch die Winkelgeschwindigkeitsänderung erfasst zwischen der zweiten und der ersten Winkelgeschwindigkeit, d. h. es wird die Differenz gebildet von: zweite Winkelgeschwindigkeit minus erste Winkelgeschwindigkeit. Der Geschwindigkeitszuwachs, d. h. die Winkelgeschwindigkeitsänderung entspricht der Beschleunigung. Wie bereits bemerkt kann die Beschleunigung durch eine tatsächliche Geschwindigkeitserhöhung (oder - Verringerung) der Welle auftreten, oder auch durch einen Genauigkeits fehler des Geberrads. Daher wird erfindungs gemäß nicht die zweite Winkelgeschwindigkeit unmittelbar abgegeben, beispielsweise an eine Regelung, sondern die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit, die der dritten Winkelposition entspricht, wird mit einer künstlich verringerten Winkelgeschwindigkeitsände- rung abgegeben, d. h. als erste Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit, die für das vorangegangene Intervall bzw. für das Ende des vorangegangenen Intervalls ausgeben wurde), die addiert mit nur einem Anteil der mittels erster und zweiter Winkelgeschwindigkeit ermittelten Winkelgeschwindigkeitsänderung (und nicht der vollständigen Winkelge- schwindigkeitsänderung), so dass die sich ergebende Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit nicht der vollständigen zweiten Winkelgeschwindigkeit entspricht, sondern nur der zuvor ausgegebenen Winkelgeschwindigkeit inklusive einem abgeschwächten Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung. Besonders bevorzugt ist ein Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung zum Zeitpunkt der dritten Winkelposition von Null, so dass zum Zeitpunkt der dritten Winkelposition die zuvor ausgegebene Winkelgeschwindigkeit und nicht die zweite Winkelgeschwindigkeit oder die zuvor ausgegebene Winkelgeschwindigkeit inklusive der vollen Winkelge- schwindigkeitsänderung ausgegeben wird. Mt anderen Worten wird zwar die zweite Winkelgeschwindigkeit erfasst, jedoch als eine Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit ausgegeben, die mit der zuvor ausgegebenen Winkelgeschwindigkeit (=Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit des vorangehenden Intervalls) beginnt und ausgehend hiervon vorzugsweise linear zunehmend den Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung berücksichtigt, indem der Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung kontinuierlich von Null ausgehend erhöht wird. Vorzugsweise wird der Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung für ein darauf folgendes Winkelintervall nie voll- ständig sondern nur zu einem Anteil < 1 zur Addition mit der ersten Winkelgeschwindigkeit verwendet. Der Anteil bezogen auf das Ende des Winkelintervalls bzw. die Steigung des Anteils im Falle eines linearen Verlaufs gemäß der Winkelgeschwindigkeitsänderung wird vorzugsweise so gewählt, dass zum Ende des Winkelintervalls die Winkelgeschwindigkeitsände- rung nicht vollständig berücksichtig wird, so dass gegen Ende des Winkelintervalls ein Win- kelgeschwindigkeitswert vorgesehen wird, der zwischen der ersten und der zweiten Winkelgeschwindigkeit liegt. Das Winkelintervall, welches mit der dritten Winkelposition beginnt, (und somit den Beginn der Ausgabe der zweiten Winkelgeschwindigkeit darstellt) endet mit dem Erfassungsintervall, das zur Erfassung einer dritten Winkelgeschwindigkeit nach Erfassung der zweiten Winkelgeschwindigkeit endet oder an einem Zeitpunkt, der aufgrund der ersten, zweiten und dritten Winkelposition sowie den zugehörigen Zeitdauern als Ende des darauf folgenden Winkelgeschwindigkeitserfassungsintervalls extrapoliert wurde.

Erfindungs gemäß wird somit die Winkelgeschwindigkeit zwischen einer ersten und zweiten Winkelposition, d. h. innerhalb eines ersten Winkelintervalls ermittelt, sowie eine zweite Win- kelgeschwindigkeit für das darauf folgende Winkelintervall zwischen der zweiten und einer dritten Winkelposition. Die sich ergebende Differenz zwischen den beiden Winkelgeschwindigkeiten, d. h. die Winkelgeschwindigkeitsänderung wird für das zweite Winkelintervall ausgehend von der zuvor ausgegebenen Winkelgeschwindigkeit (oder, bei starken zuvor auftretenden normierten oder nicht normierten Winkelgeschwindigkeitsänderungen, ausgehend von der zuvor erfassten ersten Winkelgeschwindigkeit) mit einem (von Null oder geringen Wert ausgehenden) zunehmenden Anteil der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ausgegeben, wobei der Anteil kontinuierlich oder vorzugsweise linear ansteigt und beispielsweise eine Steigung aufweist, bei der der Anteil zu Beginn eines darauffolgenden Winkelintervalls (auf das zweite Winkelintervall folgend) oder am Ende des aktuellen Winkelintervalls < 1 ist, beispielsweise 0,1, 0,2, 03, 0,5 oder 0,7. Anstatt eines linearen Anstiegs können beliebige Verläufe des Anteils für das dritte Winkelintervall gewählt werden, beispielsweise eine proportionaler Anstieg mit einer zu addierenden Konstanten (die den Anteil für den Beginn des Winkelintervalls fest- legt), ein treppenförmiger Anstieg mit mehreren Stufen, ein Verlauf, der sich durch die Integration des Betrags der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ergibt, oder ähnliches. Ist jedoch gewährleistet, dass der steigende Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung innerhalb des gesamten Winkelintervalls < 1 ist und somit die anteilige Winkelgeschwindigkeitsänderung kleiner als die Winkelgeschwindigkeitsänderung selbst ist, dann tragen Ungenauigkeiten im Geberrad nur in verringertem Maße bei der Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit bei.

Alternativ kann der Anteil auch nur für einen Winkelintervallabschnitt < 1 sein, wobei der Win- kelintervallabschnitt mit dem Winkelintervall beginnt, jedoch vor dem Winkelintervall endet. Anstatt eines ersten Anteilswerts und einer dazugehörigen Steigung, wobei der erste Anteils- wert sich auf den Beginn des Winkelintervalls bezieht, kann darüber hinaus ein zweiter Anteilswert definiert werden, auf den der erste Anteilswert monoton oder streng monoton steigend erhöht wird, wobei der zweite Anteilswert am Ende des Winkelintervalls erreicht wird oder am Ende des Winkelintervallabschnitts. Wie bereits bemerkt liegt der erste Anteilswert vorzugsweise bei Null, wohingegen der zweite Anteilswert beispielsweise bei 30 % oder 40 % liegt, größer als der erste Anteilswert ist und (wie auch der erste Anteilswert) < 1 ist. Der Anteilswert entspricht der Gewichtung, mit der die Winkelgeschwindigkeitsänderung in die ausgegebene Winkelgeschwindigkeit eingeht.

Der Anteil selbst kann vordefiniert sein oder richtet sich nach dem Betrag der Winkelge- schwindigkeitsänderung, um zu gewährleisten, dass große Winkelgeschwindigkeitsänderungen, die naturgemäß nicht (nur) von Ungenauigkeiten des Geberrades herrühren, entsprechend in die ausgegebene Winkelgeschwindigkeit einfließen. Ferner kann das oben beschriebene Verfahren zur Verringerung des Einflusses der Winkelgeschwindigkeitsänderung auch ausgesetzt werden, um eine dynamische Reaktion auf tatsächlich ablaufende Beschleuni- gungsvorgänge durch die Regelung für (auf die Drehzahl normierte) Winkelgeschwindigkeits- änderungen, die über einem Schwellwert liegen, zu ermöglichen. Demgemäß kann beispielsweise der Absolutwert der Geschwindigkeitsänderung mit einem Schwellwert verglichen werden, wobei bei einer Winkelgeschwindigkeitsänderung kleiner dem Schwellwert nur ein Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung gegebenenfalls mit entsprechendem Verlauf in die aus- gegebene Winkelgeschwindigkeit einfließt, wohingegen bei Überschreiten des Schwellwerts der nur anteilige Einfluss aufgehoben wird und stattdessen unmittelbar (d. h. ohne "weichen Verlauf) die volle Winkelgeschwindigkeitsänderung sofort (d.h. sprunghaft) in die ausgegebene Winkelgeschwindigkeit einbezogen wird. Mit anderen Worten wird bei Überschreiten der Winkelgeschwindigkeitsänderung anstatt der wie oben beschrieben zusammengesetzten Winkelgeschwindigkeit (d. h. erste Winkelgeschwindigkeit plus Anteil der Änderung) direkt die zweite Winkelgeschwindigkeit ausgegeben, d. h. unmittelbar nach deren Berechnung durch teilen des gerade überstrichenen Winkelintervalls durch die zugehörige Zeitdauer. Alternativ kann das Winkelsignal ausgegeben werden als gewichtete Summe der tatsächlich berechneten Winkelgeschwindigkeit (zweite Winkelgeschwindigkeit) und der Winkelgeschwindigkeit, deren Dynamik wie oben beschrieben als ausgegebene Winkelgeschwindigkeit abgeschwächt wurde, indem nur ein Anteil der Geschwindigkeitsänderung übertragen wurde. Die Gewichtung bestimmt sich vorzugsweise nach dem Betrag der (auf die Drehzahl normierten oder unnormierten) Winkelgeschwindigkeitsänderung, so dass die Gewichtung der zweiten ursprünglichen Winkelgeschwindigkeit mit dem Betrag der Winkelgeschwindigkeitsänderung zunimmt, und die Gewichtung der zusammengesetzten Winkelgeschwindigkeit, d. h. der Winkelgeschwindigkeit mit nur anteilig berücksichtigter Winkelgeschwindigkeitsänderung mit dem Betrag der Winkelgeschwindigkeitsänderung abnimmt. Zur Berechnung der Gewichtung kann ein lineares Made 11 in der Form von y= cθ + x *cl verwendet werden, wobei y die Gewichtung der tatsächlichen, zweiten Winkelgeschwindigkeitsänderung ist, y den Betrag der Winkelgeschwindigkeitsänderung darstellt, und cθ bzw. cl Konstanten sind. Zur Berechnung der Gewichtung der Winkelgeschwindigkeit mit abgeschwächter Dynamik kann ein Made 11 verwendet werden, demgemäß die beiden Gewichtungen (y) konstant ist.

Im Allgemeinen kann ferner zur Verringerung von unnötigen Regelmaßnahmen der Verlauf des Anteils möglichst „glatt" bzw. kontinuierlich vorgesehen werden, in dem ein Verlauf verwendet wird, dessen zeitliche Ableitung für das gesamte Winkelintervall unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt und dessen zeitliche Ableitung zu Beginn oder am Ende des Win- kelintervallabschnitts vorzugsweise 0 ist, beispielsweise eine (angenäherte) Arcustangens- fonktion oder eine (angenäherte) in Richtung der y-Achse verschobene Kosinusfonktion (rai- sed cosine) für 0 .. Pi. Dies ermöglicht eine besonders weiche Abfederung von Winkelge- schwindigkeitsänderungen, die auf Ungenauigkeiten des Geberrad zurückgehen. Der Verlauf des Anteils kann mittels Software, Hardware oder einer Kombination hiervon errichtet werden und ist vorzugsweise als eine Look-Up-Tabelle (Anteil gegenüber Winkelversatz innerhalb des Winkelintervalls) gegeben. Neben dem Parameter des Winkelversatzes innerhalb des Winkelintervalls und dem zugehörigen Anteil kann die Look-Up-Tabelle ferner den Parameter des Betrags der Winkelgeschwindigkeitsänderung umfassen, um den Verlauf an den Betrag der Winkelgeschwindigkeitsänderung anzupassen. So kann beispielsweise bei einem hohen Be- trag der Winkelgeschwindigkeitsänderung ein Eintrag verwendet werden, der einem schnellen Ansteigen des Anteils auf einen hohen Anteilswert entspricht, wobei bei einem geringen Betrag der Winkelgeschwindigkeitsänderung ein Verlauf ausgewählt werden kann, demgemäß der Anteil nur schwach mit dem Winkelversatz ansteigt und somit bei einem niedrigeren Anteil endet. Damit werden Winkelgeschwindigkeitsänderungen, die nur marginal sind, stärker unterdrückt als Winkelgeschwindigkeitsänderungen, die einen höheren Betrag aufweisen und die eine stärkere Auswirkung auf die Regelung (bzw. auf die ausgegebene Winkelgeschwindigkeit) erfordern. Grunds ätzlich kann eine Berechnung bzw. die Verwendung der Look-Up- Tabelle mit einem hterpolationsalgorithmus verbunden werden, so dass nur eine geringe Anzahl von Werten innerhalb der Look-Up-Tabelle für eine Vielzahl von Eingangswerten verwendet werden kann.

In einer besonders einfachen Aus führungs form wird die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit durch einen Zähler gemäß Winkelgeschwindigkeitsänderung erhöht oder verringert. Das Zäh- lerinkrement entspricht der (ganzzahlig gerundeten) Winkelgeschwindigkeitsänderung, d.h. der Differenz der Zählerwerte, die sich bei der Zeiterfassung im ersten Winkelintervall und im zweiten Winkelintervall ergeben haben. Vorzugsweise wird das Zählerinkrement gebildet durch die Differenz der Zählerwerte geteilt durch einen (festen) Anteils faktor, wodurch die ab- geschwächte Steigung definiert wird, und/oder geteilt durch eine erfasste Momentandrehzahl (oder einem dazu proportionalen Wert), wodurch eine Normierung auf eine Normdrehzahl erreicht wird, um zu verhindern, dass Winkelgeschwindigkeitsänderungen bei hohen Drehzahlen sich stärker auf die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit als Winkelgeschwindigkeitsänderungen bei niedrigen Drehzahlen. Ferner kann vor der Berechnung die Winkelgeschwindigkeit (normiert oder nicht normiert) mit einem Schwellwert verglichen werden, ab dem die Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit der gemessenen (zweiten) Winkelgeschwindigkeit entspricht, und unter dem Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit wie oben beschrieben bei jedem Messintervall um einen zunehmenden Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung kontinuierlich nach oben oder untern korrigiert wird.

Vorzugsweise liegen sämtliche Winkelintervalle nacheinander, wobei das erste Winkelintervall zwischen einer ersten und zweiten Winkelposition liegt, das zweite Winkelintervall zwischen der zweiten und einer dritten Winkelposition liegt und ein darauffolgendes drittes Winkelintervall zwischen der dritten und einer vierten Winkelsensorposition liegt, die direkt darauf folgt. Erfindungs gemäß verschiebt sich nach dem erfindungs gemäßen Ausgeben der Winkelgeschwindigkeit die Zuordnung zu den jeweiligen Winkelintervallen, so dass grundsätzlich aus einem (N)-ten Intervall und der zugehörigen Zeitdauer und einem (N+l)-ten Intervall und der zugehörigen Zeitdauer die Winkelgeschwindigkeitsänderung berechnet werden kann, die erfindungsgemäß nur anteilsmäßig und anfangs mit einem Anteil von vorzugsweise 0 bei der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit berücksichtigt wird. Im darauf folgenden Winkelintervall (N+2) wird die Winkelgeschwindigkeitsänderung berechnet durch Abziehen der Winkelgeschwindigkeit, die für das (N+l)-ten Intervall berechnet wurde, abzüglich der Winkelgeschwindigkeit, die für das (N+2)-ten Winkelintervall berechnet wurde. Erfindungs gemäß wird dann für das darauf folgende (N+3)-ten Winkelintervall nicht die Winkelgeschwindigkeit des (N+2)-ten Intervall sondern eine Winkelgeschwindigkeit ausgegeben, die von der Ausgabe des (N+l)-ten Intervall (und der zugehörigen Winkelgeschwindigkeit) ausgeht und gemäß einem ansteigenden Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung gegenüber dem N+2-ten Intervall veränderlich ist.

Erfindungs gemäß werden Winkelgeber verwendet, die eine Mehrzahl digitaler Sensoren umfassen, wobei jeder digitaler Sensor nur zwei Pegel abgeben kann (d.h. Pegel 1: Markierung liegt am Sensor vor, Pegel 2: Markierung liegt nicht vor). Diese Sensoren werden vorzugswei- se um einen Winkel versetzt, der 3607k entspricht, wobei k die Anzahl der Sensoren ist. In einer besonders bevorzugten Aus führungs form werden 3 digitale Sensoren verwendet, die jeweils um 120 ° zueinander versetzt sind, wobei das Geberrad Zähne aufweist, diese genauso breit wie die Lücken sind, die sich mit den Zähnen um den Umfang herum abwechseln. Das von den Sensoren erzeugte binäre Signal beschreibt mit der Position der Flanke die Stel- Ie, an der eine Lücke in einen Zahn übergeht oder umgekehrt, abhängig von der Flankenrichtung. Um den Flankenzeitpunkt zuzuordnen wird vorzugsweise ein Zeitnormal verwendet, beispielsweise ein Timer oder ein Zähler (=Zeitnormal), der durchgehend zählt und dessen Zählerwert periodisch mit einer konstanten Frequenz bzw. mit einem konstanten Takt um den gleichen Betrag erhöht wird. Der Zähler kann periodisch zurückgesetzt werden, beispielsweise jedes Mal beim Erreichen einer bestimmten Winkelposition (beispielsweise 0°). Steigt oder fällt eine Flanke eines der Sensoren des Winkelgebers, dann wird der zugehörige Zählerwert erfasst und zwischengespeichert. Aus der Differenz der Zählerwerte lassen sich unmittelbar auf Grund der Zählerfrequenz bzw. des Zählertakts der zugehörige Zeitpunkt bzw. daraus folgend die zugehörige Zeitdauer berechnen.

Grundsätzlich kann die Winkelmarkierung beispielsweise optisch oder magnetisch sein, wobei der Sensor in diesem Fall ein optischer oder magnetischer Sensor ist. Das Signalmerkmal, welches den Zeitpunkt der Zeiterfassung festlegt, kann vorzugsweise ein Durchgang bei einem bestimmten Schwellwert sein, beispielsweise bei einem Nulldurchgang.

Neben einer Anwendung innerhalb eines Winkehnessverfahrens oder Winkelermittlungsver- fahrens kann die erfindungs gemäße Abdämpfung von durch zeitdiskrete Winkelerfassung erzeugte Winkelgeschwindigkeitssprünge realisiert werden in einem Verfahren zum Regeln der Winkelgeschwindigkeit eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, beispielsweise eine Gleichstrommaschine, die als Fahrzeugantrieb dient. Gemäß einer ersten Alternative kann der Regelungsvorgang selbst unmodifrziert bleiben, wobei jedoch die Eingabegröße, d.h. der Messschritt des Istwerts des Regelungsvorgangs bereits erfindungs gemäß modifiziert ist. Der sonst übliche Regelungsmechanismus geht somit von einer Winkelgeschwindigkeit aus, deren Verlauf bereits erfindungs gemäß von (kleinen) Winkelgeschwindigkeits sprüngen durch Dämpfung befreit wurde. Gemäß einer zweiten Alternative wird der Regelkreis mit den tatsächlich erfassten Winkelgeschwindigkeiten oder den Winkelsensorsignalen gespeist, wobei der Ist/Sollvergleich des Regelkreises erfindungs gemäß modifiziert ist. Gemäß dieser IVbdifi- zierung wird im Rahmen des Vergleichs mit einem Sollwert, um den Regelfehler zu erfassen und entsprechend die Steuerung zu korrigieren, der Istwert gemäß dem erfindungs gemäßen Verfahren bearbeitet. Durch diese Bearbeitung werden (kleine) Winkelgeschwindigkeitsänderungen nicht vollständig nachvollzogen, sondern wie dargestellt abgedämpft. Im letzteren Fall kann der Winkelsensor selbst bzw. Zuführung gegenüber dem Stand der Technik unverändert bleiben, wohingegen die erfindungs gemäße Abdämpfung innerhalb des Regelungsmechanismus vorgesehen wird. Gemäß der ersten Alternative wird jedoch das zugeführte Winkelgebersignal modifiziert, so dass den Regelalgorithmus bereits „gedämpfte" Signale erreichen, die erfindungs gemäß von (kleineren) Winkelgeschwindigkeitssprüngen befreit wurden. Die linearis ierung von Sprüngen findet somit entweder innerhalb des Ist/Sollvergleichs der Rege- lung statt, oder bereits im Rahmen der Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit.

Das der Erfindung zu Grunde Kegende Konzept kann ferner realisiert werden mittels einer Erfassungs Vorrichtung, die an einen Winkelgeber anschließbar ist, und von diesem die tatsächlich erfassten Winkelsignale zu erfassen. Die Erfassungs Vorrichtung umfasst ferner Rechnungsvorrichtungen sowie ein Zeitnormal, um das erfindungs gemäße Verfahren durchzuführen, d.h. um Winkelgeschwindigkeitssprünge, die sich auf Grund von zeitdiskreten Winkelsignalen ergeben, erfindungs gemäß zu glätten und Winkelsprünge mit einem zeitlich steigendem Anteil zu gewichten. Die Erfassungs Vorrichtung umfasst ferner eine Ausgabe, die ein erfindungs gemäß geglättetes Signal ausgibt, das dem Ausgabe-Winkelgeschwindigkeitswert entspricht. Eine derartige Erfassungs Vorrichtung kann beispielsweise zwischen einem Winkelgeber gemäß dem Stand der Technik und einer Regelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zwischengeschaltet werden, wobei dies eine modulare Realisierungweise erlaubt und sowohl Winkelgeber als auch Regelkreis unverändert bleiben können. Die erfindungs gemäße IVbdifikation findet somit in einem zwischenschaltbaren IVbdul statt. Das IVbdul selbst kann gemäß einer ersten Aus führungs form aus einzelnen Winkelgebersignalen die erfindungsgemäß modifizierte Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit erzeugen, wobei hierzu die Erfassungs Vorrichtung vor Verarbeitungseinheiten umfasst, mit denen die Winkelgebersignale in Winkelgeschwindigkeiten umgesetzt werden können. Gemäß einer zweiten Ausführung umfasst die Vorrichtung bereits Eingänge zur Erfassung (vorab berechneter) Winkelgeschwindigkeitswer- te, so dass die Vorrichtung lediglich die erfindungs gemäße Winkelgeschwindigkeitsänderung berechnen muss, und diese in entsprechende Werte mit ansteigendem Änderungsanteil umzusetzen. Je nach Art der verwendeten Winkelgeber (d.h. mit oder ohne Vorverarbeitung) kann die eine oder andere Vorrichtung zwischen Winkelgeber und Regelkreis zwischengeschaltet werden.

Grunds ätzlich kann als Ausgabe-Geschwindigkeitswert, der als Grundlage für einen folgenden Ausgabe-Geschwindigkeitswert dient, eine tatsächlich erfasste Winkelgeschwindigkeit verwendet werden, eine über die Zeit gemittelte Winkelgeschwindigkeit oder einen Anfangwert, insbesondere beim Starten des Motors. Ferner kann vorgesehen sein, den (vorausgehenden) Ausgabe-Geschwindigkeitswert regelmäßig oder periodisch auf die momentan erfasste Winkelgeschwindigkeit zu setzen, um ein Abdriften zu verhindern. Ferner kann als (vorausgehen- der) Ausgabe-Geschwindigkeitswert eine zeitliche Mittelung von mehreren vorausgehenden Ausgabe-Geschwindigkeitswerten verwendet werden.

Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Winkelgeschwindigkeitserfassung mittels eines digitalen Winkelgebers, beispielsweise zu Elektromo- torsteuerung. Anstatt zeitdiskrete Änderungen unmittelbar in Form von Sprüngen im Ausgabesignal zu berücksichtigen wird die erfasste Winkelgeschwindigkeitsänderung nur mit einem (zunehmenden) Anteil bei der Ausgabe berücksichtigt. Dies erlaubt einen glätteren Verlauf bei nicht vollständig präzisen Geberrädern, deren Ungenauigkeiten ansonsten zu unnötigen Reaktionen durch die Regelung führen. Starke Winkelgeschwindigkeitsänderung werden hingegen unmittelbar weitergegeben, um damit einhergehende Beschleunigungen unverfälscht bei der Regelung zu berücksichtigen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 einen beispielhaften Kurvenverlauf der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit gemäß der Erfindung, die einem entsprechenden Kurvenverlauf nach dem Stand der Technik gegenübergestellt ist; und Figuren 2a-2d erfindungs gemäße Kurvenverläufe, die jeweiligen Kurvenge laufen gemäß dem Stand der Technik gegenübergestellt sind.

Aus führungs formen der Erfindung In der Figur 1 ist ein beispielhafter Kurvenverlauf einer erfassten Winkelgeschwindigkeit mit durchgezogener Iinie gemäß dem Stand der Technik dargestellt, dem ein entsprechender Winkelgeschwindigkeitsverlauf mit gestrichelter Iinie gegenübergestellt ist, der sich bei An- wendung der Erfindung ergibt. In der Figur 1 ist die Winkelgeschwindigkeit W gegenüber der Zeit t aufgetragen. Es gilt W = dw/dt, wobei w die Winkelposition darstellt.

Zum Zeitpunkt to wird eine erste Winkelgeschwindigkeit festgestellt, Wo, so dass dem Stand der Technik (durchgezogene Iinie) die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit sofort auf den Wert wo ansteigt. Zum Zeitpunkt ti wird eine zweite Winkelgeschwindigkeit wi erfasst, wobei diese ebenso gemäß dem Stand der Technik sofort und vollständig in die Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit eingeht. Die durchgezogene Iinie stellt somit die jeweils aktuell festgestellte Winkelgeschwindigkeit dar, bis diese durch eine weitere, aktuellere Winkelgeschwindigkeit abgelöst wird. Wird jedoch gemäß der Erfindung beim Zeitpunkt ti eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit von wo erfasst, so wird die Änderung nicht unmittelbar und vollständig weitergegeben, sondern als Verlauf, der zu einem vorangehenden Ausgabe- Winkelgeschwindigkeitswert hinzuaddiert wird, und der in zunehmenden Maße einen Anteil der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Amplitude von wo und Wi aufweist. In Figur 1 steigt der Anteil der Winkeldifferenz linear, wobei der Anteil jedoch bei ti gleich 0 ist und bei t ₂ (kurz vor der Erfassung eines aktuelleren Geschwindigkeitswerts) maximal ist, jedoch unter 1. Damit verfolgt die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit zwar den Verlauf der erfassten Winkelgeschwindigkeit, jedoch nicht vollständig und in linear zunehmendem Maße.

Zum Zeitpunkt to wird von einem anfänglichen hitial-Ausgabewinkelgeschwindigkeitswert ausgegangen, beispielsweise einer ersten (oder nullten, d.h. vorab gemessenen) Winkelgeschwindigkeit. Zum Zeitpunkt to wird jedoch eine aktuellere, zweite Winkelgeschwindigkeit wo erfasst, wodurch die erfindungs gemäße Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit ab dem Zeitpunkt to gemäß dieser Änderung ansteigt, jedoch nur anteilig. Mit anderen Worten reflektiert der An- stieg zwischen to und ti die Geschwindigkeitszunahme, wie sie durch die Flanke bei to dargestellt ist, wobei jedoch die Winkelgeschwindigkeitsänderung, wie sie durch wo gekennzeichnet ist, zu Beginn des Intervalls to-ti nur vernachlässigbar in die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit eingeht. Vielmehr bestimmt sich die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit zu Beginn des Intervalls to-ti durch die Ausgabegeschwindigkeit, die zum Zeitpunkt to ausgegeben wurde, wobei mit zunehmendem t ab to auch der Anteil der Winkeldifferenz linear zunimmt, der sich auf die Winkeldifferenz bei Wo bezieht. Für das zweite Zeitintervall ti-t ₂ ist in gleicher Weise für den Beginn dieses zweiten Zeitintervalls (d.h. bei ti bzw. kurz nach ti) die Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit bestimmend, die zum Zeitpunkt ti ausgegeben wurde, wobei ebenso in zunehmenden Maße der Verlauf der Ausgabegeschwindigkeit zwischen ti und t ₂ durch die Winkelgeschwindigkeitsänderung bestimmt wird, die sich durch die Differenz zwischen wi und Wo ergibt. Die bei ti abfallende Flanke der tatsächlich gemessenen Winkelgeschwindigkeit wird somit auf das gesamte Intervall ti-t ₂ entzerrt, indem die Winkelgeschwindigkeitsänderung zunächst nicht in die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit einfließt, und dann mit zunehmendem Zeitverlauf mit linear zunehmenden Anteil zu der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit bei ti hinzuaddiert wird. Es ist zu erkennen, dass beim Zeitpunkt t ₂ der Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung deutlich kleiner als 1 ist, da der Amplitudenunterschied zwischen wi und Wo nur zu einem Anteil zu der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit bei ti hinzuaddiert wurde, wobei der Anteilsfaktor in Figur 1 bei ungefähr 40 % liegt. Mit anderen Worten entspricht der Amplitudenunterschied zwischen der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit bei ti und der Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit bei t ₂ 40 % des Amplitudenunterschieds, der als Flanke bei ti wiedergegeben ist, d.h. Wi - wo. Mt anderen Worten entspricht die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit am Ende des jeweiligen Intervalls 40 % der erfassten Winkelgeschwindigkeitsänderung und innerhalb dieses Intervalls 0-40 %, wobei dieser Anteil linear von der Zeit abhängt, wenn der Beginn des Intervalls als Zeitnullpunkt gewählt wird. Wie bereits bemerkt kann der Anteilsverlauf und insbesondere der maximal zu erreichende Anteil abhängig von der erfassten Winkel- geschwindigkeitsänderung sein.

Die Winkelgeschwindigkeitsänderung zwischen U und t ₅ (vergleiche Flanke bei t ₅ mit der Winkelgeschwindigkeitsänderung von W ₅ minus W ₄ iührt zu einem Anstieg der Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit von einem Wert bei t ₅ (der der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit am Ende des vorhergehenden Intervalls entspricht), der auf einen Wert bei iß dadurch ansteigt, dass die Flanke von w ₄ zu W ₅ in zunehmenden Maße zu der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit am Ende des Intervalls trt ₅ hinzuaddiert wird. Das Zeitintervall ts-tβ reflektiert somit im zunehmenden Maße die mit Di angegebene Winkelgeschwindigkeitsänderung zwischen w ₄ und W5.

Zum Zeitpunkt I ₆ wird jedoch eine weitere Winkelgeschwindigkeit erfasst, die zu einer Winkel- geschwindigkeitsänderung D ₂ (= We - W ₅ ) führt. Gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung werden sämtliche erfassten Winkelgeschwindigkeitsänderungen, vorzugsweise vor Erstellung der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit, hinsichtlich ihres Betrags mit einem Schwellwert verglichen, wobei ab einem bestimmten Schwellwert nicht eine vorhergehende Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit und ein zunehmender Anteil einer Winkelgeschwindigkeitsänderung zu Grunde gelegt wird, sondern die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit unmittelbar (oder nur geringfügig verzögert) der zweiten erfassten Winkelgeschwindigkeit gleichgesetzt wird. Unter der Annahme, dass zwischen to und X ₆ sämtliche Schwankungen der erfassten Winkelgeschwindigkeit auf Ungenauigkeiten des Geberrads zurückzuführen sind, ist es sinnvoll, dass für diese Zeitintervalle die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeitsände- rung nicht vollständig und nur anteilsweise wiedergibt. Tritt jedoch bei X ₆ eine Winkelge- schwindigkeitsänderung auf, die auf Grund der höheren Betrags (der größer als der Änderungsbetrag vorangehender Intervalle ist und über einem Schwellwert liegt) einer tatsächlich zu berücksichtigenden Geschwindigkeitsänderung der Welle zurückzuführen ist, dann wird die Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit der neu erfassten Winkelgeschwindigkeit gleichgesetzt, so dass ein von der Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit ausgehender Regler diese Änderung unmit- telbar und ungedämpft in Regelmechanismen umsetzen kann. Dadurch bleibt für signifikante Winkelgeschwindigkeitsänderungen eine hohe Dynamik bei der Regelung gewährleistet.

Es ist zu erkennen, dass sämtKche aufeinanderfolgende erfassten Winkelgeschwindigkeiten sich um einen Betrag unterscheiden, der im Vergleich zu dem Betrag von D ₂ gering ist. Ein (knapp) unter D ₂ Hegender Schwellwert, d.h. ein Schwellwert, der zwischen D ₂ und (w ₄ minus W ₃ ) liegt, ermöglicht somit das Beenden der erfindungs gemäßen Dämpfung von kleinen Winke Is chwankungen und ermöglicht die Reaktion des Reglers auf starke Winkelgeschwindigkeitsänderungen. Für das Zeitintervall X ₆ - 1 ₇ wird somit die erfindungs gemäße Dämpfung ausgesetzt und die Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit entspricht exakt der Differenz zwischen den zwei vorhergehend gemessenen Winkelgeschwindigkeiten. Im Vergleich zu der Winkeldifferenz zwischen We und W ₅ (und vor allem im Vergleich zu einem entsprechenden Schwellwert) fällt die Differenz zwischen W ₇ und We deutlich kleiner aus, so dass ab dem Zeitpunkt W ₇ wieder in den erfindungs gemäßen „gedämpften" Reaktionsmodus übergegangen werden kann, bei dem die kurz vor W ₇ herrschende Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit (= w ₆ ) zu Grunde ge- legt wird, auf die ein von 0 ausgehender zunehmender Anteil der Winke lgeschwindigkeitsän- derung W ₇ - We hinzugefügt wird, bis ein Maximalanteil erreicht ist (der kleiner als 1 ist). Die ab W ₇ vorzusehende Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit weist somit die Dreiecksform bzw. Rampenform auf, wie es die gestrichelte Linie zwischen to und X ₆ darstellt. Auf Grund der Bezugnahme auf die Winkelgeschwindigkeit ist die Steigerung der Rampe vor X ₆ und nach X ₁ propor- tional zu der Winkelgeschwindigkeitsänderung, die in dem vorhergehenden Intervall erfasst wurde.

Die Figur 2a zeigt in durchgezogener Linie die erfasste und gemäß dem Stand der Technik auch ausgegebene Winkelgeschwindigkeit, wobei die tatsächlich ausgegebene erfindungs- gemäße Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit in gestrichelter Linie dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass die Winkeldifferenz zum Zeitpunkt ti zuerst mit einem Anteil von 0 und dann zunehmend bis zu einem Maximalanteil beim Zeitpunkt t ₂ zu der vorhergehenden Ausgabe- Winkelgeschwindigkeit (in diesem Fall = erste Winkelgeschwindigkeit) hinzuaddiert wird. Die Figur 2b zeigt ein Verlauf der gestrichelt dargestellten Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit in Reaktion auf einen Anstieg bei ti, wobei der Anteil der Winkelgeschwindigkeitsänderung bereits zum Zeitpunkt ti (d.h. am Anfang des Intervalls) nicht 0 ist, sondern einem ersten Anteil größer 0 und kleiner 1 entspricht. Jedoch nimmt darüber hinaus der Anteil mit zunehmender Zeit ab ti zu, beispielsweise linear, um die tatsächlich erfasste Winkelgeschwindigkeitsände- rung präziser nachzuvollziehen. Zwar unterdrückt die in Figur 2b dargestellte unvollständige Dämpfung zum Zeitpunkt ti genauigkeitsbedingte Schwankungen nicht vollständig, jedoch erlaubt der in Figur 2b dargestellte Verlauf eine frühzeitige Anpassung an notwendige Regel- änderungen, selbst wenn die teilweise von Genauigkeits fehlem überschattet werden.

In der Figur 2c ist ein nicht linearer Anteils verlauf dargestellt, der ebenso wie in Figur 2a zum Zeitpunkt ti gleich 0 ist, der jedoch ab diesem Zeitpunkt einen nicht-linearen, jedoch „weicheren" Verlauf darstellt, der zu einem Maximalanteil < 1 führt. Die zeitliche Ableitung des in Figur 2c dargestellten zeitlichen Verlaufs ist im Vergleich zu der in Figur 2a und 2b dargestellten Verläufen zu Beginn des mit ti startenden Intervalls gleich 0 und steigt streng monoton, so dass die zugehörige Reglerreaktion zu geringeren Stromspitzen bei der Regelung führt. In gleicher Weise steigt der Anteil gegen Ende des Intervalls ti-t ₂ nicht mehr, so dass die zeitliche Ableitung bei t ₂ ebenso gleich 0 ist. Durch derartige weiche Übergänge kann vermieden wer- den, dass schlagartige Steuerungs änderungen bei einem Regler mit hoher Dynamik vorgenommen werden. Der in Figur 2c dargestellte Verlauf kann einem Arcustangens entsprechen, einem Kosinus verlauf zwischen 0 und π oder einen ähnlichen Verlauf, dessen erste Ableitung zu Beginn und am Ende gegen 0 geht.

In Figur 2d ist ein Verlauf dargestellt, bei dem der Anteil zum Zeitpunkt ti 0 ist, jedoch ab einem Zeitpunkt ti' nicht mehr steigt sondern konstant bleibt. Zwischen dem Zeitpunkt ti und ti' erhöht sich der Anteil kontinuierlich, ausgehend von einem Anteil gleich 0. Ab dem Zeitpunkt ti bleibt der Anteil auf einem konstanten Niveau größer 0 (jedoch kleiner 1). Wie bereits bemerkt bezieht sich die in Figur 2d gestrichelt dargestellte Ausgabe-Winkelgeschwindigkeit auf den Sprung bei ti, d.h. auf die bei ti festgestellte Winkelgeschwindigkeitsänderung. Im Vergleich zu den Figuren 1 und 2a-2c zeigt die Figur 2d einen zunehmenden Anteilsverlauf nur für einen ersten Intervallabschnitt, der mit dem Intervall selbst beginnt, jedoch vor dem Intervall (bei ti ') endet. Das Intervall selbst endet beit ₂ .