調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)速傳感器和借助諧波期望值信號(hào)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的方法
【專利摘要】一種調(diào)節(jié)裝置包括：傳感器單元(170)，所述傳感器單元輸出描繪振蕩器(190)沿著激勵(lì)方向的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量信號(hào)。調(diào)節(jié)器主單元(200)從所述測(cè)量信號(hào)和諧波期望值信號(hào)中推導(dǎo)出用于致動(dòng)器單元的控制信號(hào)，使得致動(dòng)器單元(180)抵消振蕩器(190)的偏轉(zhuǎn)與諧波諧振的期望振幅的偏差。調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)在致動(dòng)器單元(180)關(guān)斷時(shí)估計(jì)振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅并且將諧波期望值信號(hào)同步到殘余振蕩上。包含在所述殘余振蕩中的能量被利用，以便更快地達(dá)到振蕩器的已定義的運(yùn)行狀態(tài)。
【專利說(shuō)明】調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)速傳感器和借助諧波期望值信號(hào)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)裝置、特別是轉(zhuǎn)速傳感器機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，其具有諧波參考變量或者具有諧波期望值信號(hào)。此外，本發(fā)明還涉及一種用于借助諧波參考變量驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的調(diào)節(jié)方法按具有恒定的或者僅緩慢改變的參考變量的調(diào)節(jié)問(wèn)題而制定，其中受干擾變量影響的調(diào)節(jié)變量的值被保持盡可能逼近預(yù)設(shè)的期望值，或者被跟蹤盡可能逼近變化的期望值。一些應(yīng)用例如用于分析科氏力的微機(jī)械的轉(zhuǎn)速傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)回路設(shè)置具有諧振頻率和限定的振蕩振幅的振蕩器的激勵(lì)。調(diào)節(jié)器在此調(diào)節(jié)由其產(chǎn)生的力信號(hào)，使得預(yù)設(shè)的諧波的期望信號(hào)與所測(cè)量的振蕩器運(yùn)動(dòng)之間的差異消失。
[0003]通常在此，描繪振蕩器沿著激勵(lì)方向的運(yùn)動(dòng)的測(cè)量信號(hào)首先被輸送給解調(diào)器。解調(diào)器將測(cè)量信號(hào)與具有角頻率《d的諧波信號(hào)相乘，所述角頻率對(duì)應(yīng)于振蕩器的諧振角頻率ω0。調(diào)節(jié)本身通過(guò)基帶中的恒定的、在任何情況下與諧振角頻率無(wú)關(guān)的期望值信號(hào)來(lái)進(jìn)行。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)于是在調(diào)制器中又被調(diào)制到具有角頻率ωπι的諧波信號(hào)上，所述角頻率對(duì)應(yīng)于振蕩器的諧振角頻率ω O。調(diào)制結(jié)果與預(yù)設(shè)的期望信號(hào)比較。這兩個(gè)信號(hào)之差最終控制致動(dòng)器，所述致動(dòng)器根據(jù)調(diào)節(jié)器信號(hào)將力施加到振蕩器上，使得該振蕩器根據(jù)預(yù)設(shè)的期望振蕩而振蕩。由于調(diào)節(jié)在基帶中進(jìn)行，所以在調(diào)制器之后低通濾波器對(duì)混合產(chǎn)物進(jìn)行濾波，尤其是在雙倍的諧振頻率的情況下，由此一般而言調(diào)節(jié)器的帶寬并進(jìn)而其反應(yīng)速度被限制到偏轉(zhuǎn)的改變上。
[0004]在申請(qǐng)時(shí)刻尚未公開的德國(guó)專利申請(qǐng)DE102010055631.9中描述了諧波期望值信號(hào)在振蕩器的諧振角頻率《O的頻帶中的調(diào)節(jié)。
[0005]在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，振湯器在驅(qū)動(dòng)關(guān)斷之后以裳減的振幅繼續(xù)振湯。如果調(diào)節(jié)在振蕩器的衰減階段中被激活，那么起動(dòng)時(shí)間取決于衰減的振蕩與期望值信號(hào)之間的相位差和振幅差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是一種調(diào)節(jié)器方案，用于改進(jìn)調(diào)節(jié)裝置針對(duì)諧波參考變量的接通特性。所述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的改進(jìn)方案從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中得出。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]在下文中參照附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施形式、其運(yùn)行方式以及其優(yōu)點(diǎn)。所述實(shí)施形式的要素可以彼此組合，只要其不彼此排斥。
[0008]圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式的調(diào)節(jié)裝置的一種裝置的示意性框圖，該調(diào)節(jié)裝置包括用于基于諧波期望值信號(hào)控制諧波振蕩的調(diào)節(jié)器主單元和用于使諧波期望值信號(hào)同步化的調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元。
[0009]圖2A示出具有根據(jù)另一種實(shí)施形式的圖1的調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元的細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)化的框圖。
[0010]圖2B示出具有根據(jù)另一種實(shí)施形式的圖2A的調(diào)節(jié)擴(kuò)展單元的其它細(xì)節(jié)的框圖。
[0011]圖3A示出具有根據(jù)一種實(shí)施形式的調(diào)節(jié)裝置的一種裝置的示意性框圖，該調(diào)節(jié)裝置與調(diào)節(jié)器主單元有關(guān)，該調(diào)節(jié)器主單元具有用于諧波期望值信號(hào)的連續(xù)的PI調(diào)節(jié)器和死區(qū)時(shí)間元件。
[0012]圖3B示意性地示出根據(jù)圖3A的PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。
[0013]圖4A示出具有根據(jù)一種實(shí)施形式的調(diào)節(jié)裝置的一種裝置的示意性框圖，該調(diào)節(jié)裝置與調(diào)節(jié)器主單元有關(guān)，該調(diào)節(jié)器主單元具有用于諧波期望值信號(hào)的離散的PI調(diào)節(jié)器和死區(qū)時(shí)間元件。
[0014]圖4B示意性地描述了圖4A中的調(diào)節(jié)器主單元的傳遞函數(shù)。
[0015]圖5A示出具有根據(jù)一種實(shí)施形式的調(diào)節(jié)裝置的一種裝置的示意性框圖，該調(diào)節(jié)裝置與調(diào)節(jié)器主單元和類似于帶通起作用的調(diào)節(jié)器附加物有關(guān)，該調(diào)節(jié)器主單元具有用于諧波期望值信號(hào)的離散的PI調(diào)節(jié)器。
[0016]圖5B示意性地示出根據(jù)圖5A的調(diào)節(jié)器附加物的傳遞函數(shù)。
[0017]圖6A示出對(duì)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式的轉(zhuǎn)速傳感器的微機(jī)械的部分的示意性俯視圖。
[0018]圖6B示出圖6A的轉(zhuǎn)速傳感器的微機(jī)械的部分的示意性截面圖。
[0019]圖6C不出根據(jù)圖6A和6B的轉(zhuǎn)速傳感器的不意性框圖。
[0020]圖7示出對(duì)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式的轉(zhuǎn)速傳感器的微機(jī)械的部分的示意性俯視圖。
[0021]圖8示出用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的方法的簡(jiǎn)化的流程圖。
[0022]具體實(shí)施形式
[0023]在圖1中所示的裝置100包括振蕩器190和調(diào)節(jié)裝置，其帶有調(diào)節(jié)器主單元200和調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元800。振蕩器190是塊體，該塊體沿著激勵(lì)方向可運(yùn)動(dòng)地懸掛并且能沿著激勵(lì)方向以諧振頻率ω0振蕩。在靜止的情況下，振蕩器190進(jìn)行諧振角頻率ωΟ的平移的或者旋轉(zhuǎn)的振蕩。根據(jù)一種實(shí)施形式，振蕩器190是激勵(lì)單元、科氏單元或者轉(zhuǎn)速傳感器的檢測(cè)單元。轉(zhuǎn)速傳感器例如可以構(gòu)造為MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))。
[0024]傳感器單元170檢測(cè)振蕩器190的運(yùn)動(dòng)并且輸出測(cè)量信號(hào)，該測(cè)量信號(hào)描繪振蕩器190沿著激勵(lì)方向的總偏轉(zhuǎn)。該測(cè)量信號(hào)對(duì)應(yīng)于用于調(diào)節(jié)器主單元200的調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)。調(diào)節(jié)器主單元200將調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)與由調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600輸出的諧波期望值信號(hào)比較并且基于信號(hào)差形成調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，該調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)被輸出到致動(dòng)器單元180。調(diào)節(jié)器主單元200確定調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，使得致動(dòng)器單元180產(chǎn)生力信號(hào)，以至于預(yù)設(shè)的諧波期望信號(hào)與所測(cè)量的振蕩器運(yùn)動(dòng)190之間的差消失。
[0025]根據(jù)一種實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600包括致動(dòng)器激活單元695，致動(dòng)器單元180可以經(jīng)由該致動(dòng)器激活單元激活。在圖1的框圖中，致動(dòng)器激活單元695作為在將調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)輸送給致動(dòng)器單元180中的開關(guān)來(lái)示出，其中該開關(guān)可以通過(guò)調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600的輸出信號(hào)來(lái)控制。
[0026]調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600通過(guò)調(diào)節(jié)裝置來(lái)激活，例如通過(guò)接通驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)激活。致動(dòng)器單元180首先保持被去活。振蕩器190根據(jù)既往記錄處于靜止中或者在致動(dòng)器單元180去活時(shí)進(jìn)行殘余振蕩。調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600仍在致動(dòng)器單元180去活時(shí)從測(cè)量信號(hào)中確定振蕩器190的這樣的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅并且將匹配于實(shí)際相位和實(shí)際振幅的、經(jīng)同步的諧波期望值信號(hào)輸出給調(diào)節(jié)器主單元200。一旦諧波期望值信號(hào)或者有由此導(dǎo)出的經(jīng)同步的控制信號(hào)供使用，那么調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600經(jīng)由致動(dòng)器激活單元695激活致動(dòng)器單元180，使得振蕩器190的殘余振蕩的振幅以相位同步的方式放大，直至期望振幅，并且在此包含在殘余振蕩中的能量被利用。
[0027]調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600允許將振蕩器從所有可考慮的初始狀態(tài)在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)到其期望振幅并且將其保持在那里。尤其當(dāng)振蕩器190在驅(qū)動(dòng)器或者致動(dòng)器單元180去活之后要在衰減時(shí)間內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn)又被置于振蕩至期望振幅時(shí)才出現(xiàn)殘余振蕩。
[0028]根據(jù)一種實(shí)施形式，調(diào)節(jié)裝置200、600和振蕩器190是導(dǎo)航儀的轉(zhuǎn)速傳感器的組成部分，特別是用于飛行器的導(dǎo)航儀的轉(zhuǎn)速傳感器的組成部分，所述導(dǎo)航儀在短暫電流故障之后必須在盡可能短促的時(shí)間內(nèi)又轉(zhuǎn)到不受干擾的運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600估計(jì)振蕩器190的現(xiàn)有的、裳減的殘余振蕩的振幅和相位位置。
[0029]根據(jù)一種實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600具有卡爾曼濾波器，用于估計(jì)振幅和相位位置。在考慮內(nèi)部的信號(hào)運(yùn)行時(shí)間的情況下從殘余振蕩的振幅和相位位置中推導(dǎo)用于諧波期望值信號(hào)的相位和振幅正確的接通的起始相位和起始振幅。利用現(xiàn)有的殘余振蕩，使得在短暫切斷后的重新起動(dòng)的持續(xù)時(shí)間被縮短。仍存在的殘余振蕩的振幅越大，所需要的時(shí)間越少，以便讓振蕩器又以期望振幅振蕩。由此尤其在電流供給短暫故障之后，減小了包括調(diào)節(jié)裝置200、600的系統(tǒng)的重新起動(dòng)時(shí)間(起動(dòng)時(shí)間(Hochlaufzeit))。
[0030]根據(jù)在圖1中所示的實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600包括檢測(cè)單元610和同步單元620。檢測(cè)單元610至少在裝置100的起始相位中例如在重新接通驅(qū)動(dòng)電壓之后從測(cè)量信號(hào)中確定振蕩器190的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅。從實(shí)際相位和實(shí)際振幅以及其它系統(tǒng)參數(shù)例如信號(hào)運(yùn)行時(shí)間和信號(hào)延遲時(shí)間中，檢測(cè)單元601確定同步信息，該同步信息預(yù)設(shè)由同步單元620產(chǎn)生的諧波期望值信號(hào)的相位和振幅。同步單元620接收同步信息并且將通過(guò)同步信息確定的諧波期望值信號(hào)轉(zhuǎn)送給調(diào)節(jié)器主單元200上。例如，調(diào)節(jié)器主單元200具有求和單元221，該求和單元從由同步單元620輸出的諧波期望值信號(hào)和測(cè)量信號(hào)中形成差分信號(hào)。
[0031]根據(jù)一種實(shí)施形式，諧波期望值信號(hào)的諧振角頻率通過(guò)振蕩器190的諧振角頻率《O來(lái)預(yù)設(shè)，其中該頻率也作為起始值來(lái)估計(jì)實(shí)際相位和實(shí)際振幅。根據(jù)另一種實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器補(bǔ)充單元600包括溫度檢測(cè)單元，其中檢測(cè)單元610以對(duì)實(shí)際相位和理論相位的估計(jì)作為振蕩器190的經(jīng)溫度校正的諧振角頻率的基礎(chǔ)并且諧振期望值信號(hào)以經(jīng)溫度校正的諧振角頻率振蕩。
[0032]根據(jù)在圖1中所示的實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600包括頻率存儲(chǔ)單元630，該頻率存儲(chǔ)單元以時(shí)間間距保存描述振蕩器190的振蕩頻率的頻率信息。根據(jù)一種實(shí)施形式，頻率存儲(chǔ)單元630周期性地在非易失性存儲(chǔ)器中保存瞬時(shí)的諧振角頻率。例如，將更新頻率選擇為，使得能夠進(jìn)行典型應(yīng)用的溫度改變。根據(jù)一種實(shí)施形式，更新頻率在IHz至IOOHz的范圍中，例如大約IOHz。
[0033]調(diào)節(jié)器補(bǔ)充單元600調(diào)用頻率信息，用于估計(jì)振蕩器190的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅和/或使用存儲(chǔ)在那里的頻率信息來(lái)生成諧波期望值信號(hào)，例如控制產(chǎn)生期望值信號(hào)的振蕩器。在對(duì)于重新接通重要的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，也就是說(shuō)，在振蕩器190的振蕩的衰減時(shí)間內(nèi)，溫度幾乎不改變并進(jìn)而振蕩器190的諧振角頻率幾乎不改變，以至于在連續(xù)的運(yùn)行中最后存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的用于重新啟動(dòng)后的驅(qū)動(dòng)頻率的值可以是用于振蕩器190的實(shí)際諧振角頻率的足夠好的近似值并且能夠被用作為用于調(diào)節(jié)的起始值。微機(jī)械的轉(zhuǎn)速傳感器中的振蕩器例如具有在IOs的范圍中的時(shí)間常數(shù)。在力激活關(guān)斷之后，例如在驅(qū)動(dòng)電壓減損之后，振蕩器在大約30s后始終以期望振幅的大約5%來(lái)振蕩。
[0034]根據(jù)一種實(shí)施形式，檢測(cè)單元610的過(guò)程控制部控制致動(dòng)器激活單元695，使得致動(dòng)器單元180當(dāng)調(diào)節(jié)器補(bǔ)充單元600輸出相位和振幅同步的諧波期望值信號(hào)時(shí)才被激活。根據(jù)一種實(shí)施形式，致動(dòng)器激活單元695是開關(guān)機(jī)構(gòu)，例如數(shù)字開關(guān)，該開關(guān)機(jī)構(gòu)當(dāng)相位和振幅正確的諧波期望值信號(hào)提供給調(diào)節(jié)器主單元200時(shí)才將調(diào)節(jié)器主單元200的調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)提供給致動(dòng)器單元180。
[0035]根據(jù)另一種實(shí)施形式，檢測(cè)單元610最遲在確定同步信息之后去活調(diào)節(jié)器補(bǔ)充單元600的不再被需要的這種部分單元。
[0036]圖2A示出檢測(cè)單元610的細(xì)節(jié)。根據(jù)一種實(shí)施形式，檢測(cè)單元610包括濾波器單元612。例如，模擬的測(cè)量信號(hào)被以采樣時(shí)間T采樣，并且在此轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量信號(hào)。濾波器單元612從測(cè)量信號(hào)的采樣值、用于包含在測(cè)量信號(hào)中的測(cè)量噪聲的方差的估計(jì)值和用于測(cè)量信號(hào)的恒定的振幅偏移的估計(jì)值中估計(jì)用于殘余振蕩的時(shí)間曲線的估計(jì)值，例如所期望的過(guò)零。根據(jù)一種實(shí)施形式，濾波器單元612在此使用如下頻率信息，所述頻率信息例如從頻率存儲(chǔ)單元630中讀取。控制單元616從用于殘余振蕩的時(shí)間曲線的估計(jì)值中確定基于實(shí)際相位和實(shí)際振幅的同步信息。在此，控制單元616考慮由濾波、所需要的計(jì)算和瞬態(tài)振蕩延遲所產(chǎn)生的延遲?？刂茊卧?16計(jì)算起始相位和用于諧波期望值信號(hào)的振幅的起始值A(chǔ)s以及時(shí)間點(diǎn)h，在該時(shí)間點(diǎn)，這樣計(jì)算的諧波期望值信號(hào)在相位上與振蕩器190的實(shí)際振蕩相同。
[0037]同步單元620例如包括可控制的振蕩回路622，該振蕩回路的相位是可控制的。根據(jù)一種實(shí)施例，振蕩器的頻率也是可控制的。振蕩器的頻率例如是受溫度控制的，以至于可以跟隨振蕩器190的諧波的諧振角頻率的與溫度有關(guān)的改變。根據(jù)另一種實(shí)施形式，振蕩回路622的諧振角頻率(pr通過(guò)頻率存儲(chǔ)單元630中的最后的項(xiàng)來(lái)預(yù)設(shè)。關(guān)于最后存儲(chǔ)的頻率的信息可以直接從頻率存儲(chǔ)單元630中被輸送給振蕩回路622或者可以經(jīng)由控制單元616被輸送給振蕩回路622。
[0038]諧波期望值信號(hào)的振幅被控制為，使得該振幅根據(jù)一時(shí)間函數(shù)r(t)從與振蕩器190的振湯的所估計(jì)的實(shí)際振幅相對(duì)應(yīng)的起始振幅值A(chǔ)s出發(fā)上升到振湯器190的諧波振湯的振幅的期望值。控制單元616對(duì)此例如輸出具有被估計(jì)的實(shí)際振幅的起始值和期望值振幅的終值的斜坡信號(hào)，該斜坡信號(hào)的時(shí)間曲線和/或時(shí)間常數(shù)匹配于實(shí)際相位。
[0039]乘法器單元626將振幅信號(hào)As.r(t)與振蕩回路622的輸出信號(hào)相乘。在求和點(diǎn)221處形成諧波期望值信號(hào)與測(cè)量之間的差。根據(jù)一種實(shí)施形式，控制單元616關(guān)斷濾波器單元612，一旦其結(jié)果已被傳輸?shù)娇刂茊卧?16。濾波器單元612的關(guān)斷例如降低了電流消耗。附加地，在微處理器中實(shí)現(xiàn)時(shí)，估計(jì)所需要的計(jì)算能力可以自由地用于在裝置的正常運(yùn)行中所需的計(jì)算運(yùn)算。根據(jù)另一種實(shí)施形式，控制單元616控制圖1的致動(dòng)器激活單元695，使得致動(dòng)器單元180在時(shí)間點(diǎn)&被接通。
[0040]根據(jù)一種實(shí)施形式，調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元600包括前級(jí)單元640。前級(jí)單元640從測(cè)量信號(hào)中確定，殘余振蕩的振幅A是否低于最小閾值A(chǔ)xmin。如果情況如此，那么由此得出，振蕩器不再進(jìn)行顯著的殘余運(yùn)動(dòng)并且振蕩器可以毫無(wú)問(wèn)題地從靜止中啟動(dòng)。根據(jù)一種實(shí)施形式，諧波期望值信號(hào)因此以起始振幅As = Axmin啟動(dòng)。相位位置在從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)是任意的并且諧波期望值信號(hào)的頻率例如從溫度的知識(shí)和用于振蕩器190的線性的溫度模型中確定或者從頻率存儲(chǔ)單元630中讀取。根據(jù)一種實(shí)施形式，前級(jí)單元640從幾個(gè)振蕩周期中確定最大值A(chǔ)max和最小值A(chǔ)min并且根據(jù)方程I和2從所述值A(chǔ)max和Amin中計(jì)算瞬時(shí)振蕩振幅A的粗值和瞬時(shí)振蕩偏移Atl:
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)節(jié)裝置，包括: 傳感器單元(170)，所述傳感器單元適合于輸出描繪振蕩器(190)沿著激勵(lì)方向的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量信號(hào)， 作用于所述振蕩器(190)的致動(dòng)器單元(180)，所述致動(dòng)器單元能夠通過(guò)控制信號(hào)來(lái)控制，其特征在于， 調(diào)節(jié)器主單元(200)，所述調(diào)節(jié)器主單元適合于從所述測(cè)量信號(hào)和諧波期望值信號(hào)中推導(dǎo)出用于所述致動(dòng)器單元(180)的控制信號(hào)，使得所述致動(dòng)器單元(180)抵消所述振蕩器(190)的偏轉(zhuǎn)與所述振蕩器(190)的諧波諧振的期望振幅的偏差，以及 調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)，所述調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元適合于，在致動(dòng)器單元(180)去活時(shí)從所述測(cè)量信號(hào)中確定所述振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅并且將匹配于所述實(shí)際相位和所述實(shí)際振幅的諧波期望值信號(hào)輸出到所述調(diào)節(jié)器主單元(200)，使得在所述致動(dòng)器單元(180)激活后，所述振動(dòng)器(190)的殘余振蕩的振幅以相位同步的方式放大直至期望振幅并且在此包含在所述殘余振蕩中的能量被利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)器主單元(200)是用于諧波期望值信號(hào)的調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)，其中所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)包括至少一個(gè)比例傳遞元件(224、324)和與所述比例傳遞元件 (224,324)并聯(lián)地設(shè)置的積分傳遞元件(222、322)，并且所述調(diào)節(jié)器主單元(200)的調(diào)節(jié)器輸入端與這兩個(gè)傳遞元件(222、224、322、324)連接，以及 所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)的傳遞函數(shù)在s平面中在調(diào)節(jié)器角頻率《r處具有共軛復(fù)極點(diǎn)或者在z平面中在^ 處具有共軛復(fù)極點(diǎn)，其中T是所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)的離散的輸入信號(hào)的采樣時(shí)間并且大于O。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述積分傳遞元件(222、322)的積分作用系數(shù)和所述比例傳遞元件(224、324)的放大因數(shù)被選擇為，使得所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)在所述調(diào)節(jié)器輸入端上加載所述調(diào)節(jié)器角頻率的通過(guò)階躍函數(shù)調(diào)制的諧波輸入信號(hào)時(shí)適合于在所述調(diào)節(jié)器輸出端上產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)器角頻率ω!.的具有提聞的振幅的諧波振蕩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述積分作用系數(shù)和所述放大因數(shù)被選擇為，使得所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)的所述傳遞函數(shù)的零點(diǎn)補(bǔ)償所述振蕩器(190)的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)具有: 檢測(cè)單元(610)，所述檢測(cè)單元適合于，從所述測(cè)量信號(hào)中確定所述振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅并且從所述實(shí)際相位和所述實(shí)際振幅中確定用于所述諧波期望值信號(hào)的同步信息，使得通過(guò)所述致動(dòng)器單元(180)將所述振蕩器(190)的殘余振蕩的振幅相位同步地放大并且包含在所述殘余振蕩中的能量能夠被利用，以及 同步單元(620)，所述同步單元適合于，接收所述同步信息并且基于所述同步信息確定所述諧波期望值信號(hào)的相位和起始振幅值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)單元(610)具有:濾波器單元(612)，所述濾波器單元適合于，從所述測(cè)量信號(hào)、用于瞬時(shí)振蕩頻率的估計(jì)值、用于包含在所述測(cè)量信號(hào)中的測(cè)量噪聲的方差的估計(jì)值和用于所述測(cè)量信號(hào)的恒定的振幅偏移的估計(jì)值中確定用于所述殘余振蕩的時(shí)間曲線的估計(jì)值，以及 控制單元(616)，所述控制單元適合于，從用于所述殘余振蕩的時(shí)間曲線的估計(jì)值中確定并且輸出描述所述實(shí)際相位和所述實(shí)際振幅的同步信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述控制單元(616)適合于，在輸出所述同步信息后，去活所述濾波器單元(612)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述控制單元(616)適合于，在輸出所述同步信息后，激活所述致動(dòng)器單元(180)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)適合于，使所述期望值振蕩的振幅在預(yù)設(shè)的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)從所述起始振幅值提高到期望振幅值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述濾波器單元(61 2)是卡爾曼濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)包括頻率存儲(chǔ)單元(630)，所述頻率存儲(chǔ)單元適合于，時(shí)間間隔地存儲(chǔ)描述所述振蕩器(190)的當(dāng)前振蕩頻率的頻率信息， 所述調(diào)節(jié)器補(bǔ)充單元(600)此外適合于，使用被存儲(chǔ)的頻率信息用于估計(jì)所述振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅和/或用于生成所述諧波期望值信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置是轉(zhuǎn)速傳感器(500、505)的部分，所述轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)成作為激勵(lì)單元(590)、科氏單元(585)或檢測(cè)單元(580)的振蕩器并且所述致動(dòng)器單元是傳力器(561)，所述科氏單元(585)固定在所述激勵(lì)單元(590)上，使得所述科氏單元(585)跟隨所述激勵(lì)單元(590)沿著所述激勵(lì)方向的運(yùn)動(dòng)并且附加地沿著垂直于所述激勵(lì)方向的檢測(cè)方向能運(yùn)動(dòng)，以及 所述檢測(cè)單元(580)固定在所述激勵(lì)單元(590)或者所述科氏單元(585)上，使得所述檢測(cè)單元(580)跟隨所述激勵(lì)單元(590)沿著所述激勵(lì)方向的運(yùn)動(dòng)并且附加地沿著垂直于所述激勵(lì)方向的檢測(cè)方向能運(yùn)動(dòng)，或者 所述檢測(cè)單元(580)跟隨所述科氏單元(585)沿著垂直于所述激勵(lì)方向的檢測(cè)方向的運(yùn)動(dòng)并且沿著所述激勵(lì)方向固定。
13.—種轉(zhuǎn)速傳感器,包括: 能運(yùn)動(dòng)地安置的振蕩器(190)，所述振動(dòng)器在激勵(lì)方向上能夠被激勵(lì)進(jìn)行諧波諧振，傳感器單元(170)，所述傳感器單元適合于輸出描繪所述振蕩器(190)沿著所述激勵(lì)方向的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量信號(hào)， 作用于所述振蕩器(190)的致動(dòng)器單元(180)，所述致動(dòng)器單元能夠通過(guò)控制信號(hào)來(lái)控制，其特征在于， 調(diào)節(jié)器主單元(200)，所述調(diào)節(jié)器主單元適合于從所述測(cè)量信號(hào)和諧波期望值信號(hào)中推導(dǎo)出用于所述致動(dòng)器單元(180)的控制信號(hào)，使得所述致動(dòng)器單元(180)抵消所述振蕩器(190)的偏轉(zhuǎn)與諧振的期望振幅的偏差，以及調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元(600)，所述調(diào)節(jié)器擴(kuò)展單元適合于，在致動(dòng)器單元(180)去活時(shí)從所述測(cè)量信號(hào)中確定所述振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅并且將匹配于所述實(shí)際相位和所述實(shí)際振幅的諧波期望值信號(hào)輸出到所述調(diào)節(jié)器主單元(200)，使得在所述致動(dòng)器單元(180)激活后，將所述振動(dòng)器(190)的殘余振蕩的振幅以相位同步的方式放大直至期望振幅并且在此包含在所述殘余振蕩中的能量被利用。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)速傳感器，其中 所述振蕩器是激勵(lì)單元(590)，所述激勵(lì)單元通過(guò)傳力器(561)能夠沿著激勵(lì)方向偏轉(zhuǎn)并且適合于以諧振角頻率Otl振蕩。
15.一種用于借助諧波參考變量驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的方法，所述方法包括: 借助于傳感器單元(170)產(chǎn)生描述振蕩器(190)沿著激勵(lì)方向的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量信號(hào)， 基于在致動(dòng)器單元(180)去活 時(shí)對(duì)所述振蕩器(190)的殘余振蕩的實(shí)際相位和實(shí)際振幅的估計(jì)產(chǎn)生相位同步并且振幅同步的諧波期望值信號(hào)， 從所述測(cè)量信號(hào)和所述相位同步并且振幅同步的諧波期望值信號(hào)中產(chǎn)生用于致動(dòng)器單元(180)的經(jīng)同步的控制信號(hào)，使得所述致動(dòng)器單元(180)能夠抵消所述振蕩器(190)與諧波振蕩的偏差，以及 隨著提供所述經(jīng)同步的控制信號(hào)或者在提供所述經(jīng)同步的控制信號(hào)之后，激活所述致動(dòng)器單元(180)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)器主單元(200)是用于諧波期望值信號(hào)的調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)，其中所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)包括至少一個(gè)比例傳遞元件(224、324)和與所述比例傳遞元件(224,324)并聯(lián)地設(shè)置的積分傳遞元件(222、322)，并且所述調(diào)節(jié)器主單元(200)的調(diào)節(jié)器輸入端與這兩個(gè)傳遞元件(222、224、323、324)連接，以及 所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)的傳遞函數(shù)在s平面中在調(diào)節(jié)器角頻率《r處具有共軛復(fù)極點(diǎn)或者在z平面中在處具有共軛復(fù)極點(diǎn)，其中T是所述調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)(225、325)的離散的輸入信號(hào)的采樣時(shí)間并且大于O。
【文檔編號(hào)】G01C19/5776GK103988051SQ201280059527
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月1日
【發(fā)明者】馬庫(kù)斯·魯夫 申請(qǐng)人:諾思羅普·格魯曼·利特夫有限責(zé)任公司