CN106358441A - 车轮打滑的发动机辅助制动控制 - Google Patents
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Abstract
机器(100)的车轮(110)滑移可通过使用制动器(114)控制和发动机(130)扭矩控制来控制。在一些示例中,本发明描述了一种用于控制车轮(110)的方法。示例性方法可包括感测车轮(110)的转速以及感测机器(100)的加速度。该方法还可包括至少部分地基于车轮(110)的转速和机器(100)的加速度估算车轮(110)的目标速度(212)。该方法可继续计算速度误差,该速度误差是转速与目标速度之间的差值。该方法还可包括基于速度误差控制车轮(110)的制动器(114)和/或基于速度误差控制机器(100)的发动机(130)的扭矩。
Description
技术领域
本专利公开一般涉及经由制动控制和发动机控制来控制基于轮速和机器状态的机器的车轮滑移。
背景技术
车轮滑移发生在许多机器(包括非公路车辆)的操作过程中。由于各种因素(包括车轮类型、表面类型和环境条件)发生此类车轮滑移。限制车轮打滑(或牵引控制)例如用于非公路车辆的制动控制的常规方法虽然可用但仍然不够。
在其他的方法中,例如在标题为“用于确定车轮滑移并且将差速锁接合在工作车辆中的方法”的第7,856,303号美国专利中,需要一种差速锁以用于减少车轮滑移。在这些情况下,当感测到车轮滑移状况时,该差速器自动锁定。然而,该选择并非完全理想的。例如,差速锁需要添加到所述机器的额外设备,这导致不必要的成本、重量增加以及机械磨损和破损。这导致差的燃料经济性和机器的不可靠性。
相应地,需要用于控制非公路车辆车轮滑移的改进的方法和系统。
发明内容
在一些示例中,本发明描述了一种控制车轮的方法,包括感测车轮转速、感测机器加速度、至少部分地基于车轮转速和机器加速度计算车轮目标速度。所述方法还可以包括计算速度误差(该速度误差是转速和目标速度之间的差值)以及基于速度误差控制车轮制动和/或基于速度误差控制机器发动机的扭矩。
在一些示例中,本发明描述了用于控制机器的从动轮的系统,该系统包括速度传感器、制动器、发动机以及惯性测量单元、处理模块和控制器。所述速度传感器可以感测车轮的转速。所述制动器可以降低车轮的转速。所述发动机可以向车轮提供扭矩。所述惯性测量单元可以测量加速度。所述处理模块可以至少部分地基于转速信号和加速度信号估算机器俯仰角位置,基于转速信号、加速度信号和俯仰角位置信号计算车轮目标速度并且可以计算目标速度与转速之间的差值从而获得速度误差。所述控制器可以基于速度误差产生制动控制信号并且可以基于速度误差产生发动机控制信号。
在一些示例中,本发明描述了一种包括第一车轮和第二车轮的系统,该第一车轮具有第一制动器以用于降低第一车轮的第一转速,该第二车轮具有第二制动器以用于降低第二车轮的第二转速。所述系统还可以包括配置成接收表示第一转速的信号和表示第二转速的信号的处理模块,计算用于所述第一车轮和所述第二车轮中的每一个的目标速度,并且确定所述第一车轮和所述第二车轮中的每一个的速度误差。所述系统还可以包括控制器,该控制器配置成基于速度误差独立地控制所述第一制动器和第二制动器,并且控制所述车辆的发动机扭矩。
附图说明
图1是根据本发明的至少一个实施例的示例性机器的示意图。
图2是根据本发明的至少一个实施例的示例性控制系统的示意图。
图3是根据本发明的至少一个实施例的控制机器车轮的示例性方法。
具体实施方式
需要注意的是,这里所述的方法和系统可以适合于各种机器。所述机器可以是用在与工业例如采矿、施工、农业、运输或本领域已知的任意其他工业相关的操作中的非公路车辆,例如卡车。例如,该机器可以是非公路卡车或运土机器,例如推土机、轮式装载机、挖掘机、自卸卡车、反铲挖土机、机动平地机、材料处理器等。
此外需要注意的是,这些附图仅仅是示例性的而不是按照比例绘制的。
图1是根据本发明的至少一个实施例的示例性机器100的一部分的示意图。一些示例性机器100可以包括底盘和车轮110、120(或履带)。在一些示例中,机器100可以具有多个车轮,例如四个或六个车轮。出于示例性目的,图1仅示出两个车轮110、120。车轮110、120可以由发动机130直接或间接地驱动。发动机130可以向机器100的传动系统或传动系132(例如驱动轴、差速器、轴134)提供扭矩,这可以引起车轮110、120转动。这种转动可以作为转速通过放置在或接近各车轮110、120处的速度传感器112、122进行测量。速度传感器112、122可以输出表示所感测的车轮110、120的转速的一个或多个信号。所述转速受由发动机130产生的扭矩量和/或受应用到车轮110、120的扭矩量的影响。所述转速还可以由在或靠近各车轮110、120处的一个或多个制动器114、124限制或降低。
图1的示例还包括惯性测量单元(IMU)140,处理单元150和控制器160。IMU 140可以位于该机器上并且可以感测机器100的在其他值之间的加速度和转动速率。一些示例性机器100可以具有一个或多个处理模块150和一个或多个控制器160,其可以相互操作以控制车轮110、120的转速。控制器160可以与制动器114、124通信从而控制制动器114、124以限制和/或约束车轮110、120的转动,并且可以与所述发动机130通信以控制和/或限制输出到车轮110、120的扭矩量。
IMU 140可以输出表示所感测的机器100的加速度和转动速率以及作用于机器上的重力的一个或多个信号。IMU 140可以包括一组传感器,这些传感器可以测量六个自由度—三个线性自由度(例如在空间中的x、y和z轴方向上的一个或多个加速度)和三个用于转动速率(例如俯仰、偏转和滚动)的自由度。所述线性自由度指定加速度,并且所述转动自由度指定关于x、y和z轴的转动速率。一些示例性IMU 140可以包括三个线性加速计和三个速率陀螺仪。这些加速计可以响应于重力和/或加速度(如本领域中已知的)。通过将在所述加速计信号中的信息与其他信号(例如轮速信号和/或俯仰速率信号)结合,可能推断或估算等级。依据对与轮速和/或转动速率结合的加速度的测量,计算单元(例如电路或控制器)可以确定机器100的位置和等级信息。在一些示例中,IMU 140可以测量或多或少的自由度。例如,示例性IMU 140可以测量三个线性自由度和一个转动速率自由度。
处理模块150可以与IMU 140通信并且可以接收所述加速度。处理模块150还可以与这些速度传感器112、122通信并且可以接收转速信号。处理模块150可以至少部分基于转速信号和加速度信号估算机器100的俯仰角位置。处理模块150可以基于转速信号、加速度信号和/或转动速率信号计算每个车轮110、120的目标速度。处理模块150随后可以确定每个车轮110、120的目标速度与转速之间的差值以产生用于每个车轮110、120的速度误差。在一些示例中,处理模块150可以估算机器100的机器状态。
在一些示例中,处理模块150可以基于估算的机器100的“转角”速度或线性地面速度计算目标速度。在一些示例中,“转角”速度可以是在地面上的车轮110、120的线性速度。在一些示例中,不同的算法可用来计算在相对较高的速度和相对较低的速度情况下的目标速度。例如,当机器100以相对较高的速度行进时,所述目标速度可以计算成高于转角速度的百分比。当机器100以相对较低的速度行进时,所述目标速度可以计算成高于转角速度的恒定数值。
控制器160可与处理模块150、制动器114、124以及/或者发动机130进行通信。控制器160可基于由处理模块150确定的速度误差和/或机器状态控制制动器114、124。类似地,控制器160可基于由处理模块150确定的速度误差和/或机器状态控制发动机130来调整扭矩。控制器160可生成和传递制动控制信号和/或发动机控制信号以分别控制制动器114、124以及发动机130。在一些示例中,可使用任何已知类型的控制器。在一些示例中,控制器160可包括比例-积分-微分(PID)控制器。例如,图1的机器可包括单个PID控制器,以生成用于车轮110和120的制动控制信号,以及生成用于发动机130的发动机控制信号。在一些示例中,机器可具有多个PID控制器——一个或多个用于各制动器114和124,且一个或多个用于发动机130。
周期性地,车轮110和120的转速以及机器100的加速度和/或角转动速率可由处理模块150进行感测和处理,因此可经由控制器160更新制动器和/发动机的操作。在一些示例中,每秒钟可感测到许多次这些值,使得机器100能够精确地控制车轮110、120。无论机器100在其上进行操作的地面的状态如何,这种精确控制可使车轮110、120更加有效地接合地面。
图2是示出了根据本发明的至少一个实施例的示例性控制系统200的示意图。控制系统200可操作以在机器的操作期间限制和/或减少车轮的滑移,其中控制系统200在该机器上进行操作。控制系统200可包括处理模块210、比较器220、控制器230和机器动力测量模块240。
在使用中,机器具有某些可测量动力,包括其车轮的轮速、机器的加速度和/或机器的转动速率等。在操作期间,干扰242(例如,转向阻力、滚动阻力等)可对这些可测量动力产生影响。机器上的传感器可测量某些动力,并可输出表示这些测量到或感测到的动力的信号。一些示例性信号可表示轮速244以及加速度和转动速率246。控制系统200可将这些信号用作为至控制系统200的输入。
处理模块210可接收轮速244信号以及加速度和转动速率246信号,并可利用这些信号来确定和/或计算机器的各车轮的目标速度212。处理模块210可至少部分地基于这些信号估算机器的俯仰角位置。处理模块210还可利用这些信号来确定和/或计算机器的机器状态214。一些示例性机器状态214可包括机器的俯仰角(例如,俯仰角位置、斜率等)、机器的横摆率、机器的滚转率、机器的俯仰率、机器的纵向速度和机器的纵向加速度。
在一些示例中,处理模块210可接收和处理表示机器的许多不同测量值的信号,包括从动轮的转速、非从动轮的转速、传动系统或传动系的转速、陀螺仪Z轴(横摆率)、陀螺仪X轴(滚转率)、陀螺仪Y轴(俯仰率)、加速度计X轴、加速度计Y轴和加速度计Z轴等。处理模块210可对这些信号进行处理,调节这些信号以及对齐和约束信号。
处理模块210可调节所接收到的信号。例如,处理模块210可利用低通滤波器来移除信号中的高频噪音。例如,轮速和传动系统输出速度例如可结合并交叉引用来检测非一致性值、明显误差和/或传感器故障。例如,减去机器运动后,加速度在x轴、y轴和z轴中的净和可预计接近1g。大幅度地偏离1g的净和可指示系统中存在有误差。轮速之间较大的偏差可指示不同的速度之间的滑移的粗略估算。而且,轮速、加速度和陀螺仪率全部都可在不具有滑移的滚转期间被约束在一起,这可用作为交叉引用。
可并入至处理模块210中的比较器220可利用目标速度212来确定目标速度212与感测到的各车轮的轮速244之间的差值。该差值可为车轮中的每一个的速度误差222。车轮中的每一个都可独立地进行操作,使得根据许多因素(包括各车轮都接合的地面材料),各车轮都可具有独特的轮速。因此,各车轮还可具有独特的速度误差222。
控制器230可接收表示速度误差222和机器状态214的信号,并可基于这些信号控制制动器和/或发动机扭矩。控制器230可生成制动控制信号232和/或扭矩控制信号234来分别控制制动器和/或发动机。
控制器230可包括比例-积分-微分(PID)控制器。一些示例性PID控制器可接收输入并可对这些输入进行处理以生成输出。在一些示例中,输入可包括速度误差222和机器状态214。在一些示例中,输出可为制动控制信号232和扭矩控制信号234。
在一些示例中,控制器230可协调制动控制信号232和扭矩控制信号234来实现车轮滑移的减少。控制器230可包括用于各制动器的PID控制器,以将轮速降低至目标值。在一些示例中,控制器230可包括用于发动机扭矩的PID控制器。在一些示例中,用于发动机扭矩的PID控制器可与制动控制器互补。对于各制动控制器和发动机扭矩控制器而言,可计算目标速度。可通过设定不同的目标来调整制动控制与发动机控制之间的优先顺序。在一些示例中,如果制动控制目标比发动机扭矩控制目标严格,则首先应用制动器。
在一些示例中,在平坦表面上,可优先执行发动机扭矩控制,而在斜坡表面上,则可延后执行发动机扭矩控制。可通过对具有斜率估算的制动控制进行调整来对该优先次序进行设定。通过将低通滤波器相位滞后添加至制动控制,发动机扭矩控制可获得首先适用的机会。在一些示例中,制动控制和发动机扭矩控制还可由滑移车轮的数量进行调整。如果滑移的车轮不止一个,则发动机扭矩控制可更强烈。其他机器状态可对发动机扭矩控制与制动控制之间的协调产生影响。例如,机器速度或加速度可用来调整发动机扭矩控制与制动控制之间的优先顺序。
制动控制信号232和/或扭矩控制信号234可传递至制动器和发动机,以对这些部件的操作进行调整,进而减少或最小化速度误差222。控制系统200可通过该过程周期性地循环,并可在各循环期间控制和/或调整制动器和/或发动机。以此方式,控制系统200可有效地解决各车轮的轮速问题,以减少由各种因素(例如,干扰242、表面类型等)引起的车轮滑移。在一些示例中,控制系统200通过该过程每秒钟可循环许多次,使得可实现对车轮的精确控制。无论机器在其上进行操作的地面的状态如何,这种精确控制可使车轮更加有效地接合地面。
图3是根据本发明的至少一个实施例的控制机器的车轮的示例性方法300。方法300可包括(310)感测车轮的转速,以及(320)感测机器的加速度和/或机器的旋转速率。方法300还可包括(330)至少部分地基于车轮的转速和机器的加速度估算机器的俯仰角位置。方法300还可包括(340)基于车轮的转速、机器的加速度和机器的俯仰角位置计算车轮的目标速度。方法300可继续(350)计算速度误差,该速度误差为转速与目标速度之间的差值。方法300还可包括(360)基于速度误差控制车轮的制动器和/或基于速度误差控制机器的发动机的扭矩。
在一些示例中,方法300还可包括基于转速、加速度和旋转速率估算机器的机器状态。在此类示例中,车轮的制动控制可基于速度误差和机器状态,机器发动机的扭矩控制可基于速度误差和机器状态。
工业实用性
本发明大体上可适用于一般的各种机器(例如,非公路卡车、履带式拖拉机、滑移装载机)。此类机器可在多种环境中进行操作,并可接合多种类型的表面。这些表面中的一些可能比较不稳定,并可能倾向于为接合表面的车轮或履带提供较少的牵引力。这种情况可致使机器的一个或多个车轮在操作期间滑移或与表面失去接触。对于机器而言,减少此类车轮滑移以维持与表面之间的更好和更多的接触是有帮助的。当机器用于处于难通行地带中的施工、耕作和其他任务时,车轮通常会发生滑移。
对于用于采矿业的拖运卡车而言,一些示例可能是有用的。如在露天采矿作业中,通常沿着直达顶部的螺旋道路将矿石从矿山的底部拖运出去。在某些情况下,可例如,从山顶向山下进行该拖运。无论如何,卡车必须在空车状态或负载状态下向山上行驶。
通常情况下,拖运道路会得到相当好的维护。然而,矿山可能会处于受偶尔或季节性的大暴雨影响的区域中。在许多情况下,在暴雨期间会停止各种操作,这会对矿山经济带来负面的影响。暴雨过后,可能有必要在卡车继续安全地进行操作之前对道路进行修补。本发明的一些示例可允许卡车在道路完全修补好之前继续进行操作。在一些示例中,其可允许在暴雨期间继续进行操作。例如,暴雨径流可在路边形成小细流,但大部分道路表面都不会受到影响。一些示例性系统可减少车轮在细流中的滑移,并因此允许继续进行操作。
同样地,对于北极区域中的矿山而言,可能难以清除拖运道路上的冰雪。由冰或雪形成的细流可零星地形成在道路上。一些示例性系统帮助卡车在这些条件下保持操作。例如,拖运道路可具有表面大部分由冰雪覆盖的平坦部分。在该示例中,车轮滑移控制系统的操作可使车轮滑移受到控制。这帮助卡车保持稳定,并还降低轮胎损坏的可能性。空转的轮胎可能会被从冰中突出的岩石割破。
降低轮速可帮助卡车保持稳定,并使得可更加容易地对卡车进行控制。此外,根据操作条件,可显著提高轮胎寿命。使用开式差速器,使各侧的扭矩得以平衡。但是,例如,如果一条轮胎处于冰面上,则地面对该车轮的阻性扭矩微乎其微。因此,通过差速器的作用,作用在车轴的另一侧上的车轮上的扭矩同样微乎其微(且该车轮可处于良好的表面上)。因此,尽管地面条件可允许进行移动,但是卡车将会被卡住,根本原因在于,几乎不存在有可用于旋转处于良好表面上的车轮的扭矩。处于冰面上的车轮将会空转。处于良好表面上的车轮将保持不动,卡车将不会移动。在施加制动扭矩来检查车轮在冰面上的空转期间,该制动扭矩实际上由差速器传递至处于良好表面上的车轮,在该表面上,制动扭矩变成车轮的推进扭矩。此时,卡车可移动。
在一些示例中,可提供一种用于控制车轮的系统。示例性系统可包括计算装置,其被可操作地启动来执行本文的方法,以对车轮进行控制。一些示例性计算装置可与其他系统和/或部件交互来执行本文的方法,以对车轮进行控制。在一些示例中,计算装置可包括电子控制模块(ECM)。
在一些示例中,示例性非瞬变存储介质可包括存储在其上的机器可读指令,当被计算装置的处理单元执行时,该指令可操作地使得计算装置对车轮进行控制。
示例性计算装置可具有任何合适的结构。然而,在一个示例中,其可包括根据存储在计算机可读介质上的计算机可读指令进行操作的数字处理器系统,其中该数字处理器系统包括具有数据输入和控制输出的微处理器电路。在一些示例中,处理器可具有与其相关联的用于存储程序指令的长期(非易失性)存储器以及用于在处理期间存储操作数和结果或用于存储(由处理引起的)操作数和结果的短期(易失性)存储器。而且,计算装置可从计算机可读介质中读取计算机可执行指令,并执行这些指令。可由计算机进行读取的示例性介质可包括有形介质和无形介质这两种。前者的示例包括磁盘、光盘、闪速存储器、RAM、ROM、磁带、存储卡等。后者的示例包括声信号、电信号、AM电波和FM电波等。
将理解的是,上述描述提供了所公开系统和技术的示例。然而,可构想的是,本发明的其他实施方式在细节上可不同于上述示例。所有对本发明或其示例的参考都意在提及在该点处被讨论的特定示例,其并不意在更广泛地暗示任何与本发明的范围相关的限制。除非另有说明,所有关于某些特征的差别和贬低的语言都意在指示缺乏对这些特征的偏好,但不是将这些特征完全排除在本发明的范围之外。
除非本文中另有说明或上下文清楚地相反指示,本文所描述的所有方法都可以以任何合适的顺序进行执行。
Claims (14)
1.一种用于控制机器(100)的车轮(110)的方法,所述方法包括:
感测所述车轮(110)的转速;
感测所述机器(100)的加速度;
至少部分地基于所述车轮(110)的所述转速和所述机器(100)的所述加速度估算所述机器(100)的俯仰角位置;
基于所述车轮(110)的所述转速、所述机器(100)的所述加速度和所述机器(100)的所述俯仰角位置中的至少两个计算所述车轮(110)的目标速度;
计算速度误差,所述速度误差为所述转速与所述目标速度之间的差值;以及
基于所述速度误差控制所述车轮(110)的制动器(114)中的至少一个以及至少部分地基于所述速度误差控制所述机器(100)的发动机(130)的扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法,其中基于速度误差控制所述车轮(110)的所述制动器(114)中的至少一个的操作以及至少部分地基于所述速度误差控制所述机器(100)的所述发动机(130)的所述扭矩包括如下项中的至少一项:
调整所述制动器(114)来减少所述速度误差;以及
调整所述发动机(130)的所述扭矩来减少所述速度误差。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
基于所述转速、所述加速度和所述俯仰角位置中的至少两个估算所述机器(100)的机器状态,
其中所述车轮(110)的所述制动器(114)的控制至少部分地基于所述速度误差和所述机器状态;且
其中所述机器(100)的所述发动机(130)的所述扭矩的控制至少部分地基于所述速度误差和所述机器状态。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述机器状态包括所述机器(100)的俯仰角、所述机器(100)的纵向速度、所述机器(100)的纵向加速度、所述机器(100)的横摆率、所述机器(100)的俯仰率和所述机器(100)的滚转率中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法,
其中至少部分地基于所述速度误差控制所述车轮(110)的所述制动器(114)基于所述速度误差的最小化;且
其中至少部分地基于所述速度误差控制所述机器(100)的所述发动机(130)的所述扭矩基于所述速度误差的最小化。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
在调整所述制动器(114)和调整所述扭矩中的至少一项后,
感测所述车轮(110)的所述转速来产生所述车轮(110)的更新的转速;
感测所述机器(100)的所述加速度来产生更新的加速度;
至少部分地基于所述车轮(110)的所述更新的转速和所述机器(100)的所述更新的加速度估算所述机器(100)的所述俯仰角位置,以产生更新的俯仰角位置;
基于所述更新的转速、所述更新的加速度和所述更新的俯仰角位置中的至少两项来计算所述车轮(110)的更新的目标速度;
计算更新的速度误差,所述更新的速度误差是所述更新的转速与所述更新的目标速度之间的差值;以及
基于所述更新的速度误差控制所述车轮(110)的至少一个制动器(114)以及至少部分地基于所述更新的速度误差控制所述机器(100)的发动机(130)的所述扭矩。
7.根据权利要求1所述的方法,其中至少部分地基于所述速度误差调整所述车轮(110)的至少一个所述制动器(114)以及至少部分地基于所述速度误差调整所述机器(100)的所述发动机(130)的所述扭矩。
8.根据权利要求1所述的方法,其中基于所述车轮(110)的所述转速,所述机器(100)的所述加速度以及所述机器(100)的所述俯仰角位置来估算所述车轮(110)的所述目标速度。
9.一种用于控制机器(100)的从动轮(110)的系统,所述系统包括:
速度传感器,其配置成感测所述从动轮(110)的转速,所述速度传感器产生表示所述转速的速度信号;
制动器(114),其配置成减少所述从动轮(110)的转速;
发动机(130),其配置成向所述从动轮(110)提供扭矩;
惯性测量单元,其配置成确定所述机器(100)的加速度,所述惯性测量单元产生表示所述加速度的加速度信号;以及
处理模块(150),其与所述速度传感器和所述惯性测量单元处于电通信,所述处理模块(150)配置成:
至少部分地基于所述转速信号和所述加速度信号估算所述机器(100)的俯仰角位置;
基于所述转速信号、所述加速度信号和所述俯仰角位置计算所述车轮(110)的目标速度;以及
计算所述目标速度与所述转速之间的差值以产生速度误差;
控制器(160),其与所述处理模块(150)、所述制动器(114)和所述发动机(130)处于电通信,所述控制器(160)配置成:
基于所述速度误差产生制动器控制信号,所述制动器控制信号表示所述制动器(114)的制动调整;以及
基于所述速度误差产生扭矩控制信号,所述扭矩控制信号表示所述发动机(130)的扭矩调整。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述处理模块(150)进一步配置成基于所述转速信号、所述加速度信号和所述转动速率信号估算所述机器(100)的机器状态。
11.根据权利要求10所述的系统,
其中基于所述速度误差和所述机器状态产生所述制动器控制信号;以及
其中基于所述速度误差和所述机器状态产生所述扭矩控制信号。
12.根据权利要求9所述的系统,
其中所述从动轮(110)包括多个从动轮(110);以及
其中所述控制器(160)配置成计算所述目标速度和所述转速之间的差值以产生所述多个从动轮(110)中的每个从动轮(110)的所述速度误差。
13.根据权利要求9所述的系统,其中所述惯性测量单元配置成测量一至三个轴的加速度和一至三轴的转速。
14.根据权利要求9所述的系统,进一步包括:
制动器(114)控制器(160),其与所述制动器(114)和所述控制器(160)电通信,所述制动器(114)控制器(160)配置成至少部分地基于所述制动器控制信号(232)调整所述制动器(114);以及
发动机(130)控制器(160),其与所述发动机(130)和所述控制器(160)电通信,所述发动机(130)控制器(160)配置成至少部分地基于所述扭矩控制信号调整所述发动机(130)的所述扭矩。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN110527530A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种分布动力式焦罐运载车的控制方法 |
CN110576859A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-12-17 | 迪尔公司 | 用于轮式或履带式机械的基于惯性测量单元的牵引力控制 |
CN114987432A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-09-02 | 上海洛轲智能科技有限公司 | 一种轮间差速锁的控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9988026B2 (en) * | 2015-12-22 | 2018-06-05 | Autoliv-Nissin Brake Systems Japan Co., Ltd. | System and method for independently controlling wheel slip and vehicle acceleration |
DE102021202223A1 (de) * | 2021-03-08 | 2022-09-08 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Verbesserung der Kraftübertragung zwischen Rad und Straße |
US20230084708A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Transportation Ip Holdings, Llc | Vehicle Control System |
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Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6882920B2 (en) * | 2003-04-29 | 2005-04-19 | Goodrich Corporation | Brake control system |
FR2908375B1 (fr) * | 2006-11-15 | 2008-12-12 | Renault Sas | Procede et dispositif de controle du glissement des roues motrices sur adherence asymetrique pour vehicule automobile. |
US9108600B2 (en) * | 2009-05-07 | 2015-08-18 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method and device for performing closed-loop or open-loop control of the driving stability of a vehicle |
JP5336447B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2013-11-06 | 日立建機株式会社 | 電気駆動車両 |
US8764126B2 (en) * | 2011-05-03 | 2014-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Fuzzy logic based brake control |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110576859A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-12-17 | 迪尔公司 | 用于轮式或履带式机械的基于惯性测量单元的牵引力控制 |
CN110527530A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种分布动力式焦罐运载车的控制方法 |
CN110527530B (zh) * | 2019-08-30 | 2021-05-25 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种分布动力式焦罐运载车的控制方法 |
CN114987432A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-09-02 | 上海洛轲智能科技有限公司 | 一种轮间差速锁的控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Also Published As
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