CN115075096A - 具有调平级联控制的道路整修机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种道路整修机(1)，道路整修机(1)具有熨平板(4)，其中道路整修机(1)包括调平系统(10A、10B)，其中调平系统(10A、10B)包括级联控制(100A、100B)，其中该级联控制(100A)包括位于外部控制回路(13)和内部控制回路(11)之间的中央控制回路(12)，中央控制回路(12)包括第三控制单元(Czp)，第三控制单元(Czp)被实施为基于检测到的相对于预定参照物(L)的熨平板(4)的牵引点(6)的牵引点位置的实际值(zzp)，并且基于由第一控制单元(Cbo)确定的牵引点位置的期望值(rzp)，来确定用于第二控制单元(Cnz)的调平缸位置的期望值(rnz)。

Description

具有调平级联控制的道路整修机
技术领域
本发明涉及一种具有调平系统的道路整修机。此外，本发明涉及用于调平道路整修机的熨平板的方法。
背景技术
已知的道路整修机配备有调平系统，该调平系统用于在摊铺行驶期间补偿底土的不平整性，该不平整性会作用于道路整修机的行走机构上或直接作用于道路整修机的熨平板上。基于调平系统的传感器测量，可以通过调平缸对道路整修机的熨平板进行高度调节，该调平缸包括联接至熨平板的可伸缩活塞，以产生平坦的摊铺层。
在常规的调平系统中，如果调平是通过引导线和距离传感器实现的，则距离传感器在前牵引点和熨平板主体之间安装在牵引杆处，该前牵引点实施在牵引杆处，调平缸的活塞附接至该前牵引点，且该熨平板主体是通过牵引杆被拖动的，即沿行进方向、大约在横向布料器装置的水平面上拖动。从这个位置，距离传感器既检测不到位于其后的熨平板后边缘的确切位置(该确切位置通常限定了熨平板高度并决定性地确定已铺设的路面的平坦度)，也检测不到地面不平整性对前牵引点的影响。这些不准确的传感器测量没有描绘出当前底土的精确轮廓，因此，在此基础上，没有可以借此精确补偿底土不平整性的熨平板调平结果。
DE19647150A1公开了一种具有调平系统的道路整修机，该调平系统包括高度控制回路，作为基于熨平板后边缘的测量高度运行的先导控制器。该先导控制器被配置为生成控制信号，该控制信号作为用于牵引点控制回路的参考信号，该牵引点控制回路被实施为顺序控制装置，该顺序控制基于该控制信号并根据检测到的熨平板牵引臂的倾斜度控制与熨平板的前牵引点相联接的调平缸的液压阀。
DE10025474B4公开了一种调平系统，该调平系统采用层厚度控制回路作为先导控制单元，基于计算出的实际层厚度值和基于期望的层厚度值从该控制单元产生控制信号。该控制信号指定了期望的倾斜度值，该倾斜度值可以被保持为可用于被实施为顺序控制的平坦度控制回路。该平坦度控制回路基于保持对其可用的实际倾斜度值和基于在摊铺行驶期间检测到的牵引臂的倾斜度，计算用于控制调平缸的受控变量，以进行熨平板的高度调节。
在DE19647150A1和DE10025474B4中，通过两级控制装置不能完全消除底土对牵引点位置的扰动影响。使用倾斜度传感器会加剧这种情况，倾斜度传感器特别容易受到底土的不平整性的干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有调平系统的道路整修机，通过该调平系统，几乎可以完全补偿底土对熨平板的牵引点位置的扰动影响。此外，本发明的目的还在于提供一种用于道路整修机的调平方法，该方法精确地响应当前的底土轮廓。
此目的通过根据申请的道路整修机或用于调平道路整修机的熨平板的方法得以实现。本申请也给出了本发明的进一步有利改进。
本发明涉及一种带有熨平板的道路整修机，该道路整修机用于在底土上制造摊铺层，在摊铺行驶期间，该道路整修机在该底土上沿行进方向移动。为了补偿底土的不平整性，根据本发明的道路整修机包括用于熨平板的高度调节的调平系统，该调平系统包括级联控制。
级联控制包括外部控制回路，该外部控制回路包括第一控制单元(以下也称为熨平板控制单元)，该第一控制单元被实施为基于检测到的相对于预定参照物的熨平板的熨平板高度的实际值，并且基于相对于预定参照物的能够保持为可用于第一控制单元的熨平板高度的期望值，来确定相对于预定参照物的熨平板的牵引点的牵引点位置的期望值。本文中的熨平板高度尤其是指熨平板的后边缘的高度。优选地，牵引点位置由熨平板的牵引臂的前端确定。
级联控制进一步包括内部控制回路，该内部控制回路包括第二控制单元(以下也称为调平缸控制单元)，该第二控制单元被实施为基于检测到的附接至牵引点的调平缸的可伸缩活塞的调平缸位置的实际值，并且基于保持为可用于该第二控制单元的调平缸位置的期望值，来确定用于调平缸的控制信号，通过该控制信号可以对调平缸进行控制。
根据本发明，该级联控制包括在外部控制回路和内部控制回路之间的中央控制回路，该中央控制回路包括第三控制单元(以下也称为牵引点控制单元)，该第三控制单元被实施为基于检测到的相对于预定参照物的熨平板的牵引点的牵引点位置的实际值，并且基于由第一控制单元确定的牵引点位置的期望值，来确定用于第二控制单元的调平缸位置的期望值；或者，该级联控制包括在外部控制回路和内部控制回路之间的牵引点控制，该牵引点控制被实施为基于通过第一控制单元确定的熨平板的牵引点的牵引点位置的期望值，并且尤其是基于底土的数字地形模型，来确定用于第二控制单元的调平缸位置的期望值，其中道路整修机在该底土上移动以产生铺路层，且该底土的数字地形模型保持为可用于牵引点控制系统。
在根据本发明的第一备选方案中，级联控制包括至少三个控制回路，即一个外部控制回路、一个中央控制回路和一个内部控制回路，它们相互交织以产生用于调平缸的控制信号。通过由此提供的三级级联调平系统，特别是使用直接响应底土不平整性的中央控制回路，可以完美地补偿由底土轮廓通过道路整修机的行走机构作用于牵引点上的未知的牵引点扰动。
根据本发明的道路整修机的第二备选方案提供了具有集成牵引点控制的级联控制，以改进熨平板的调平。为此采用的牵引点控制形成了用于内部控制回路的先导控制和用于外部控制回路的顺序控制，并且基于保持为可用于该牵引点控制的数字地形模型，该牵引点控制几乎可以完全补偿牵引点的扰动，其中底土不平整性被考虑为已知的。
通过这两种备选方案，可以更好地补偿底土的不平整性，因为不平整性对熨平板高度的影响和不平整性对牵引点机构的影响都被直接检测并纳入考虑以生成用于设置调平缸的控制信号。
根据本发明的道路整修机的上述两种备选方案，都允许精确检测并相应地几乎完全校正由在底土中形成的不平整性所引起的对牵引点位置和熨平板的扰动影响。其原因主要在于调平系统被细分为多个闭环和开环受控系统区段，其可以根据它们各自的闭环/开环受控系统进行更佳的设计，以几乎完全补偿当前的底土不平整性和在熨平板调平中实际出现的其他扰动变量。
特别地，将外部控制回路的相干闭环受控系统细分为上述备选方案，对补偿底土的不平整性具有积极的影响，这意味着叠加的内部闭环和中央闭环的组合或者内部闭环与在前的牵引点控制的组合。这些备选组合中的每一种都允许外部控制回路的组合闭环受控系统可以被更好地控制，以实现有效的扰动变量补偿，因为它们被细分成了部分区段。
优选地，外部控制回路包括受控系统，该受控系统的输出量(受控变量)是检测到的相对于预定参照物的熨平板的熨平板高度的实际值，和/或该受控系统的输入量是检测到的相对于预定参照物的熨平板的牵引点的牵引点位置的实际值。作为备选方案，输入量可以是根据检测到的调平缸位置的实际值计算出的牵引点的牵引点位置的实际值。外部控制回路允许基于预定参照物(例如在道路旁边张紧的引导线)调整熨平板高度。
在一个变体中，调平系统包括用于外部控制回路的至少一个第一传感器，第一传感器被实施为检测熨平板高度的实际值。因此，在下文中该传感器也将被称为熨平板传感器。特别地，第一传感器被实施为检测熨平板的熨平板后边缘到预定参照物的距离。根据本发明的一个实施例，第一传感器是用于检测到预定参照物的距离的距离传感器，该第一传感器安置于熨平板的熨平板后边缘区域中。例如，该传感器附接至熨平板的侧推器(lateral pusher)上。因此，熨平板的实际高度位置可以被精确地检测为受控变量，尤其是实施在该处的后边缘的高度位置，并且熨平板的实际高度位置通过反馈提供给外部控制回路的第一控制单元。外部反馈可以建立在内部控制回路的反馈之上，其中优选地，内部反馈运行得更快，使得外部控制回路的扰动变量补偿和先导行为可以通一个或多个内部闭环更好地匹配。
优选地，该内部控制回路包括闭环受控系统，该闭环受控系统的输出量为检测到的附接至牵引点的调平缸的可伸缩活塞的调平缸位置的实际值，和/或该闭环受控系统的输入量为用于调平缸的控制信号。
在一个有利的变体中，用于内部控制回路的调平系统包括至少一个第二传感器，该第二传感器被实施为检测调平缸位置的实际值。下文中，该传感器也将被称为调平缸传感器。有利的是，第二传感器为距离传感器，该距离传感器用于检测位于调平缸区域中的调平缸活塞的延伸路径。借此，调平缸位置可以精确地被检测作为受控变量，尤其是调平缸活塞的当前延伸路径，并通过反馈提供给内部控制回路的第二控制单元。
便利的是，中央控制回路包括闭环受控系统，该闭环受控系统的输出量为检测到的熨平板牵引点位置的实际值，和/或该闭环受控系统的输入量为检测到的调平缸位置的实际值。
根据本发明的一个实施例，用于中央控制回路的调平系统包括至少一个第三传感器(以下也称为牵引点传感器)，该第三传感器被实施为检测相对于预定参照物的牵引点位置的实际值。便利的是，第三传感器为用于检测到预定参照物的距离的距离传感器，该距离传感器安置于熨平板牵引点区域内。因此，直接受到不平整性影响的牵引点位置可以精确地被检测作为受控变量，并且通过反馈提供至中央控制回路的第三控制单元。
特别地，用于检测熨平板和牵引点位置的传感器可以实施为位置测量传感器。可以想到使用激光器、超声波、激光雷达(LIDAR)和/或雷达传感器。作为用于检测熨平板和牵引点位置的测量装置，根据优选的变体，可以使用布置在道路整修机处的至少一个视距仪和/或附接至熨平板单元的激光接收器。可以想到的是，视距仪被实施为可以通过马达自动调节以用于对预定参照物进行目标追踪。
可以想到，使用与距离传感器相结合的纵向梯度传感器来代替在熨平板后边缘和牵引点安装两个距离传感器。然后，可以将距离传感器安装在熨平板臂上的位于熨平板后边缘和牵引点之间的任何位置。倾斜度传感器测量熨平板的设定角度。在此，由于熨平板的几何形状是已知的，倾斜度传感器安装在熨平板或牵引杆的哪一个位置是无关紧要的。如果采用本文中所述的传感器组合，则可以基于测量的角度和测量的距离通过三角函数计算确定熨平板后边缘和牵引点到参照物的距离(参见图2中表示的距离ybo和yzp)。控制单元的结构和参数设置借此保持不受影响。如果采用底土模型作为参照物(以下也称为虚拟参照物)，则也可以采用这种传感器配置。
优选地，级联控制包括至少一个扰动变量前馈。扰动变量前馈可以基于计算出的至少一个扰动变量的间接测量和/或基于至少一个可直接测量的扰动变量起作用。通过扰动变量前馈，受控变量(例如牵引点位置的受控变量)可以由上游传输函数(upstreamtransmission function)主动调整，而不是允许扰动变量对处于输出端的受控变量产生影响。
可以想到的是，扰动变量前馈配备有至少一个滤波器，该滤波器用于对计算或检测到的扰动变量进行平滑。因此，在功能上与扰动变量前馈连接的控制单元的反应可被削弱。对于扰动变量前馈，可以使用通过扫描仪记录的底土轮廓的测量，和/或可以使用数字地形模型。
特别地，级联控制包括用于外部控制回路的第一扰动变量前馈和用于中央控制回路的第二扰动变量前馈。因此，底土的不平整性和/或在摊铺操作期间发生的其他扰动变量(例如与道路整修机的机械和/或液压系统有关的扰动变量)可以主动地通过快速响应进行补偿，而不对受控变量的级联反馈产生明显影响。
各个扰动变量前馈可以独立地分别激活和停用，或者可以独立地同时激活和停用。可以想到，基于摊铺操作期间在道路整修机处测量的至少一个过程参数和/或基于测量的已制造的摊铺层的特性，直接或间接响应该过程参数和/或该摊铺层的特性的至少一个扰动变量前馈是可自动激活的。
优选地，级联控制由层厚度计算模块补充，该层厚度计算模块被实施为基于确定的已制造的摊铺层的当前层厚度和/或基于待制造的摊铺层的保持为可用于该层厚度计算模块的层厚度的期望值，来确定熨平板高度的期望值以作为外部控制回路的参考输入。通过该级联控制，可以通过制造期望的层厚度来完成对底土不平整性的补偿。
在一个变体中，层厚度计算模块被配置为根据用于调平操作并且可选地被暂时存储的一系列传感器测量确定层厚度。
层厚度的实际值可以通过实施在道路整修机上的层厚度测量系统来确定。为了确定所产生的层厚度，可以想到使用至少一个距离传感器的测量结果，该至少一个距离传感器的测量结果也用于调平系统的操作。
根据一个变体，该参照物被设计为真实的物理参照物(例如引导线)。然而，在实践中，物理参照物并不总是可用的。在这种情况下，采用本文中被称为“虚拟”的参照物。例如，这可以是安装至熨平板的旋转激光器和激光接收器，或者是视距仪，该视距仪追踪安装至熨平板的棱镜。在这两种测量方法中，没有使用典型的距离传感器，因为参照物和传感器形成了一个系统。
从实际角度看，根据实施例的虚拟参照物是底土的数学模型，该数学模型作为数字地形模型(DGM)或以另一种数字形式((激光)扫描仪的数据)呈现。在使用这种参照物时，距离传感器仍然确定到底土的距离，以及以这样的方式确定到参照物的距离。在这种情况下，根据位置选择熨平板和牵引点到底土的相应期望距离，从而调节期望的熨平板高度。对于熨平板控制单元的期望值，
Figure BDA0003546400320000071
适用，其中
Figure BDA0003546400320000072
在牵引点控制单元中，类似地通过将参照物的不良变化叠加到熨平板控制单元的控制信号以实现熨平板控制单元所期望的牵引点位置。
本发明还涉及一种用于调平道路整修机的熨平板的方法，该道路整修机用于在底土上制造摊铺层，该道路整修机在摊铺行驶期间沿行进方向在该底土上移动。根据本发明，底土中的不平整性通过调平系统进行补偿，该调平系统通过级联控制执行熨平板的高度调节。
在根据本发明的方法中，级联控制的外部控制回路通过第一控制单元，基于检测到的相对于预定参照物的熨平板的熨平板高度的实际值，并且基于相对于保持为可用于第一控制单元作为参考输入的预定参照物的熨平板高度的期望值，来确定相对于预定参照物的熨平板的牵引点的牵引点位置的期望值。
此外，级联控制的内部控制回路通过第二控制单元，基于检测到的附接至熨平板牵引点的调平缸的可伸缩活塞的调平缸位置的实际值，并且基于保持可用于第二控制单元的调平缸位置的期望值，来确定用于调平缸的控制信号，通过该控制信号对调平缸进行控制以调节熨平板高度。
根据本发明的方法，该级联控制的集成在外部控制回路和内部控制回路之间的中央控制回路通过第三控制单元，基于检测到的相对于预定参照物的熨平板的牵引点的牵引点位置的实际值，并且基于通过第一控制单元确定的牵引点位置的期望值，来确定用于第二控制单元的调平缸位置的期望值；或者，功能性地包含在外部控制回路和内部控制回路之间的牵引点控制，基于通过第一控制单元确定的熨平板的牵引点的牵引点位置的期望值，并且尤其是基于道路整修机在其上移动以制作摊铺层的底土的保持为可用于牵引点控制的数字地形模型，来确定用于第二控制单元的调平缸位置的期望值。
因此，通过根据本发明的方法，通过三级相互交织的级联控制，即通过叠加的第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路，或者基于外部控制回路和内部控制回路以及实施于其间的牵引点控制，来确定作为用于调平缸的设置的参考输入的调平缸位置的期望值，以及其所需要的用于调平缸的受控变量。通过这两种备选方案，可以更好地补偿底土的不平整性，因为不平整性对熨平板高度的影响和不平整性对牵引点机构的影响都被直接检测并纳入考虑以生成用于设置调平缸的控制信号。
优选地，级联控制由至少一个扰动变量前馈来补充。后者可以主动响应底土的不平整性和其他扰动变量，以确定期望值的牵引点和/或调平缸位置，并通过提供扰动变量来可靠地补偿它们，该扰动变量通过预定的传输函数与熨平板控制单元(即外部控制回路的控制单元)和/或牵引点控制单元(即中央控制回路的控制单元)相连。
根据一个实施例，级联控制由层厚度计算模块补充，该计算模块基于在摊铺行驶期间确定的已制造的摊铺层的层厚度和/或基于待制造的摊铺层的保持为可用于该层厚度计算模块的层厚度的期望值，来确定用于外部控制回路的熨平板高度的期望值。例如，层厚度计算模块可以使用调平传感器信号来计算期望的熨平板高度。
附图说明
将参考以下附图更详细地对本发明的实施例进行说明。在附图中：
图1示出了用于在底土上制造摊铺层的道路整修机，
图2示出了在参考坐标系中的道路整修机的熨平板的单独示意图，
图3示出了用于根据本发明的道路整修机的熨平板的调平系统的第一变体的示意图，以及
图4示出了用于根据本发明的道路整修机的熨平板的调平系统的第二变体的示意图。
附图中的技术特征总是以相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了道路整修机1，该道路整修机1在摊铺行驶期间在底土3上沿行进方向R移动，在底土3上产生具有期望层厚度S的摊铺层2。道路整修机1具有用于压实摊铺层2的调平熨平板4。熨平板4包括牵引臂5，该牵引臂5在前牵引点6处与附接至道路整修机1的底盘的调平缸7连接。调平缸7可以在前牵引点6处升降牵引臂5，从而在摊铺行驶期间可以设置被拖动的熨平板4的设定角度，其中响应于此，熨平板4被提升或降低。特别地，通过对调平缸设置的动态控制，可以补偿底土3的不平整性8。
图2示出了在参考坐标系K中的熨平板4的单独示意图，包括关于底土3的尺寸和熨平板的几何形状，将结合下文中的图3和图4更详细地被示出。
图3示出了调平系统10A，该调平系统10A被实施为对熨平板4进行调平。调平系统10A包括级联控制100A，该级联控制100A包括三个叠加的控制回路，即内部控制回路11、中央控制回路12和外部控制回路13。
外部控制回路13包括第一传感器Hbo(熨平板传感器)，内部控制回路11包括第二传感器Hnz(调平缸传感器)，中央控制回路12包括第三传感器Hzp(牵引点传感器)。因此，三个控制回路11、12、13中的每一个包括按照图3所示的每一个单独的传感器。传感器Hbo、Hnz、Hzp被配置为测量图2中表示的距离，特别是调平缸的延伸路径snz、熨平板高度zbo和牵引点位置zzp。相应的传感器信号ybo、ynz、yzp由相应的传感器Hbo、Hnz、Hzp提供至三个控制单元Cbo、Czp、Cnz，作为实际受控变量。
根据图2，级联控制100A由可选的扰动变量前馈S1、S2补充，该扰动变量前馈S1、S2在本文中以虚线形式示意性地表示。
首先，下文将描述不带扰动变量前馈S1、S2的级联控制100A。级联控制100A的三个控制回路11、12、13是相互交织的。在外部控制回路13中，调整熨平板高度zbo。该闭环受控系统“熨平板”的动态行为由传输函数Gbo描述。该闭环受控系统的输出变量是检测到的熨平板高度zbo。熨平板高度zbo由熨平板传感器Hbo检测，其安装在熨平板后边缘14附近(见图1和图2)。通过反馈将对应的传感器信号ybo提供给控制单元Cbo。传输函数Gbo的输入变量是牵引点位置zzp的实际测量值。对应的牵引点位置的期望值rzp是第一控制单元Cbo(熨平板控制单元)的控制信号，并且根据在本文中可用的熨平板高度rbo的期望值和传感器信号ybo计算得出。
外部控制回路13的控制信号rzp是中央控制回路12的参考信号，其通过牵引点控制单元Czp调节牵引点位置zzp。牵引点位置zzp的实际值是通过传感器Hzp检测的，该传感器Hzp确定牵引点距参照物L(例如在道路旁边张紧的绳索或引导线)的距离。在此，牵引点位置zzp是牵引点机构Gzp的输出量。产生的传感器信号yzp被送回到牵引点控制单元Czp。牵引点控制单元Czp的控制信号是调平缸位置rzp的期望值。
因此，牵引点控制单元Czp的控制信号表示内部控制回路11的参考输入，其实际值为调平缸位置snz。内部控制回路11作为闭环受控系统包括调平缸函数Gnz，其中传感器Hnz检测调平缸位置并将其提供给调平缸控制单元Cnz。在此，unz是调平缸控制单元Cnz的控制信号，其作用于调平缸7。
通过前述的级联控制100A，底土对牵引点位置zzp的扰动影响dzp几乎可以被完全校正。此外，由于熨平板高度zbo的精确检测，可以直接对熨平板进行调节，并且可以更好地抵消作用于zbo的扰动dbo。
基于三个传感器信号ybo、ynz、yzp并根据图2中所示的设计，可以得出以下相关性：
zbo＝ybo+zref (1)
dzp＝yzp+zref+ynz-szp0 (2)
在此，由行走机构fw与底土3的相互作用给出dzp，该底土3在本文图2中为底土zu。因而dzp＝fw(zu)适用。因此，可以通过行走机构函数的反函数来计算底土轮廓。以下适用：
zu＝fw-1(dzp) (3)
由于对于层厚度，ses＝zbo-zu适用，层厚度ses可以通过三个传感器信号ybo、ynz、yzp的相关性(1)-(3)确定。以下适用：
ses＝ybo+zref-fw-1(yzp+zref+ynz-szp0) (4)
如果忽略行走机构的影响，即，假设zu≈dzp，则以下适用：
ses＝ybo-yzp-ynz+szp0 (5)
dbo＝dzp (6)
在执行等式(5)和(6)时，要考虑位置相关性。这意味着，以下适用：
dbo(x)＝dzp(x-szh)和
ses(x)＝ybo(x)-yzp(x-szh-sbo)-ynz(x-szh-sbo)+szp0
因此，信号ybo、ynz、yzp被记录下来，并且根据上一个路径点(way point)的x-szh的牵引点扰动dzp，在该路径点x计算熨平板的扰动dbo(x)。与摊铺厚度ses(x)有关的信息可以显示给操作员，例如在熨平板的外部控制台的显示器上。
此外，上述级联控制100A可以通过用于层厚度控制的层厚度计算模块进行扩展，可将期望的层厚度保持为可用于该层厚度控制的期望层厚度，基于该期望层厚度，层厚度计算模块计算熨平板高度的期望值rbo。
层厚度计算模块的特性在于层厚度与熨平板高度之间的相关性是代数的。这意味着层厚度的变化完全对应于熨平板高度的相同变化。为了执行层厚度控制，可以想到两个变体。
在第一个变体中，当前层厚度是从一系列传感器测量中确定的，并与保持可用的期望层厚度进行比较。在熨平板控制单元中对该偏差进行处理，以改变熨平板高度。在第二个变体中，相关性
ses(x)＝ybo(x)-yzp(x-szh-sbo)-ynz(x-szh-sbo)+szp0可用于直接根据期望的层厚度来确定熨平板高度的期望值rbo。将ses＝res和ybo＝rbo插入到上面的等式中，以根据期望的层厚度res计算期望的熨平板高度rbo。随后，得到了与rbo有关的解。这得出
rbo(x)＝res(x)+yzp(x-szh-sbo)+ynz(x-szh-sbo)-szp0。
因此，该级联控制与由层厚度计算模块扩展的级联控制之间的本质区别在于用户是否指示熨平板高度或层厚度的期望值。
上述级联控制100A可以通过图2中虚线表示的扰动变量前馈S1、S2来扩展。在此，关于底土zu的信息以及产生的扰动dbo和dzp被检测并提供至熨平板控制单元Cbo和牵引点控制单元Czp，这两个控制单元使用上述信息和扰动来计算期望的牵引点位置rzp和期望的调平缸位置rnz，以主动补偿扰动变量dbo和dzp，而不是等待它们对受控变量zbo、zzp产生影响。在此，在熨平板控制单元Cbo的控制信号计算中，考虑到了扰动dbo以取决于摊铺速度的扰动dzp的空载时间(dead time)滞后。既可以以上文描述的方式经计算确定扰动变量dbo和dzp，也可以通过合适的测量系统Hdbo和Hdzp(例如扫描仪等)对扰动变量dbo和dzp进行直接测量。在此，测量既可以“在线”(即在摊铺期间)完成，也可以“离线”(即在摊铺之前)完成，例如通过数字地形模型(DGM)。在此，离线测量的进度存储在控制系统中。
调平方法不限于某种传感器技术。为了检测熨平板和牵引点位置，尤其可以使用诸如视距仪和/或激光接收器等测量系统。也可以想到测量熨平板的设定角度的倾斜度传感器。可以用这样的倾斜度传感器代替两个超声波传感器的其中之一。然后，可以通过三角函数关系确定由替换的传感器测量的距离。因此，倾斜度传感器也可以偏离位于牵引点和熨平板后边缘处的限定的传感器位置，这会在实践中产生优势。使用没有任何固定参照物的测量系统(例如安装至道路整修机1的牵引杆5的“BigSki”TM(大雪橇)测量系统，其在多个位置测量底土3上的距离)也是可用的，其中精度有所损失。
在调平系统10A中，底土轮廓zu是未知的。zu通过行走机构fw作用在牵引点6上，从而形成未知的牵引点扰动dzp＝fw(zu)。尤其是为了补偿这种未知的牵引点扰动dzp＝fw(zu)，使用了调节牵引点位置zzp的级联控制100A的中央控制回路12。
然而，如果根据图4，给定了足够精确的数字地形模型(DGM)，则zu由该模型给定，并且dzp可以通过道路整修机1的行走机构fw进行计算。因此，在当前情况下，牵引点6受到已知扰动的影响。结果是，不再需要包括传感器Hzp的中央控制回路12，并且可以用牵引点控制C’zp来代替它。此外，与zu有关的信息可用于可选的扰动变量前馈。因此，也可以省去测量手段Hdbo和Hdzp。
图4示出了包括调平系统10B的实施例，该调平系统10B具有处理数字地形模型(DGM)的级联控制100B。与根据图3的基本设计相比，熨平板控制单元Cbo几乎没有变化。与图3所示变体的不同之处在于，如果使用扰动变量前馈，则根据zu计算熨平板控制单元Cbo中的扰动dbo。与根据图3的基本设计相比，图4中的牵引点控制单元Czp不再存在，而是由牵引点控制C’zp进行计算，该牵引点控制C’zp根据已知的底土轮廓zu和牵引点的期望位置rzp计算调平缸的期望值位置rnz。所述计算基于等式(2)和(3)。首先，用相应的期望值rzp和rnz替换实际值yzp和ynz。随后，对于dzp解出等式(3)。dzp＝fw(zu)适用。在等式(2)中插入yzp＝rzp、ynz＝rnz和dzp＝fw(zu)，对于rnz的解得出：
rnz＝fw(zu)-rzp-zref+szp0 (7)
从而，给定了用于牵引点控制C′zp的控制算法。

Claims (15)

1.道路整修机(1)，所述道路整修机(1)具有熨平板(4)，所述道路整修机(1)用于在底土(3)上产生摊铺层(2)，在摊铺行驶期间，所述道路整修机(1)在所述底土(3)上沿摊铺方向(R)移动，其中所述道路整修机(1)包括用于调节所述熨平板(4)的高度以补偿所述底土(3)中的不平整性(8)的调平系统(10A、10B)，其中所述调平系统(10A、10B)包括级联控制(100A、100B)，所述级联控制(100A、100B)包括外部控制回路(13)，所述外部控制回路(13)包括第一控制单元(Cbo)，所述第一控制单元(Cbo)被实施为基于检测到的相对于预定参照物(L)的所述熨平板(4)的熨平板高度的实际值(zbo)，并且基于相对于所述预定参照物(L)的能被保持为可用于所述第一控制单元(Cbo)的熨平板高度的期望值(rbo)，来确定相对于所述预定参照物(L)的熨平板(4)的牵引点(6)的牵引点位置的期望值(rzp)，并且，所述级联控制(100A、100B)包括内部控制回路(11)，所述内部控制回路(11)包括第二控制单元(Cnz)，所述第二控制单元(Cnz)被实施为基于检测到的附接至所述牵引点(6)的调平缸(7)的可伸缩活塞的调平缸位置的实际值(snz)，并且基于保持为可用于所述第二控制单元(Cnz)的调平缸位置的期望值(rnz)，来确定用于所述调平缸(7)的控制信号(unz)，通过所述控制信号(unz)控制所述调平缸(7)，
其特征在于，
所述级联控制(100A)包括在所述外部控制回路(13)和所述内部控制回路(11)之间的中央控制回路(12)，所述中央控制回路(12)包括第三控制单元(Czp)，所述第三控制单元(Czp)被实施为基于检测到的相对于所述预定参照物(L)的所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的所述牵引点位置的实际值(zzp)，并且基于由所述第一控制单元(Cbo)确定的所述牵引点位置的期望值(rzp)，来确定用于第二控制单元(Cnz)的调平缸位置的期望值(rnz)；或者，所述级联控制(100B)包括在所述外部控制回路(13)和所述内部控制回路(11)之间的牵引点控制(C’zp)，所述牵引点控制(C’zp)被实施为基于由所述第一控制单元(Cbo)确定的所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的所述牵引点位置的期望值(rzp)，并且尤其是基于所述道路整修机(1)在其上移动以产生所述摊铺层(2)的所述底土(3)的保持为可用于所述牵引点控制(C’zp)的数字地形模型(DGM)，来确定用于所述第二控制单元(Cnz)的所述调平缸位置的期望值(rnz)。
2.根据权利要求1所述的道路整修机，其特征在于，所述外部控制回路(13)包括闭环受控系统(Gbo)，所述闭环受控系统(Gbo)的输出量为检测到的相对于所述预定参照物(L)的所述熨平板(4)的所述熨平板高度的实际值(zbo)，和/或所述闭环受控系统(Gbo)的输入量为检测到的相对于预定参照物(L)的所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的所述牵引点位置的实际值(zzp)。
3.根据权利要求1或2所述的道路整修机，其特征在于，用于所述外部控制回路(13)的所述调平系统(10A、10B)包括至少一个第一传感器(Hbo)，所述第一传感器(Hbo)被实施为检测所述熨平板高度的实际值(zbo)。
4.根据权利要求3所述的道路整修机，其特征在于，所述第一传感器(Hbo)是用于检测到所述预定参照物(L)的距离的距离传感器，其位于熨平板(4)的熨平板后边缘(14)的区域内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，所述内部控制回路(11)包括闭环受控系统(Gnz)，所述闭环受控系统(Gnz)的输出量为检测到的附接至所述牵引点(6)的所述调平缸(7)的可伸缩活塞的所述调平缸位置的实际值(snz)，和/或所述闭环受控系统(Gnz)的输入量为用于所述调平缸(7)的所述控制信号(unz)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，用于所述内部控制回路(11)的所述调平系统(10A、10B)包括至少一个第二传感器(Hnz)，所述第二传感器(Hnz)被实施为检测所述调平缸位置的实际值(snz)。
7.根据权利要求6所述的道路整修机，其特征在于，所述第二传感器(Hnz)是安置于所述调平缸(7)的区域内的距离传感器，用于检测调平缸(7)的活塞的调平缸位置(snz)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，所述中央控制回路(12)包括闭环受控系统(Gzp)，所述闭环受控系统(Gzp)的输出量为检测到的所述熨平板(4)的所述牵引点位置的实际值(zzp)，和/或所述闭环受控系统(Gzp)的输入量为检测到的所述调平缸位置的实际值(snz)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，用于所述中央控制回路(12)的所述调平系统(10A、10B)包括第三传感器(Hzp)，所述第三传感器(Hzp)被实施为检测相对于所述预定参照物(L)的所述牵引点位置的实际值(zzp)。
10.根据权利要求9所述的道路整修机，其特征在于，所述第三传感器(Hbo)是用于检测到所述预定参照物(L)的距离的距离传感器，所述第三传感器(Hbo)安置于所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的区域内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，所述级联控制(100A、100B)包括至少一个扰动变量前馈(S1、S2)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的道路整修机，其特征在于，所述级联控制(100A、100B)由层厚度计算模块补充，所述层厚度计算模块被实施为基于确定的已制造的摊铺层(2)的当前层厚度(S)和/或基于待制造的摊铺层(2)的保持为对所述厚度计算模块可用的层厚度(S)的期望值，来确定用于所述外部控制回路(13)的所述熨平板高度的期望值(rbo)。
13.根据权利要求12所述的道路整修机，其特征在于，所述层厚度计算模块被实施为根据用于调平的一系列传感器测量来确定层厚度(S)。
14.一种调平道路整修机(1)的熨平板(4)的方法，所述道路整修机(1)用于在底土(3)上产生摊铺层(2)，在摊铺行驶期间，所述道路整修机(1)在所述底土(3)上沿摊铺方向(R)移动，其中所述底土(3)中的不平整性(8)通过调平系统(10A、10B)进行补偿，所述调平系统(10A、10B)通过级联控制(100A、100B)执行所述熨平板(4)的调平，其中所述级联控制(100A、100B)的外部控制回路(13)通过第一控制单元(Cbo)，基于检测到的相对于预定参照物(L)的所述熨平板(4)的熨平板高度的实际值(zbo)，并且基于相对于预定参照物(L)的能被保持为可用于所述第一控制单元(Cbo)的熨平板高度的期望值(rbo)，来确定相对于所述预定参照物(L)的所述熨平板(4)的牵引点(6)的牵引点位置的期望值(rzp)，并且其中，所述级联控制(100A、100B)的内部控制回路(11)通过第二控制单元(Cnz)，基于检测到的附接至所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的调平缸(7)的可伸缩活塞的调平缸位置的实际值(snz)，并且基于保持为可用于所述第二控制单元(Cnz)的调平缸位置的期望值(rnz)，来确定用于所述调平缸(7)的控制信号(unz)，通过所述控制信号(unz)控制所述调平缸(7)以调整所述熨平板(4)的高度，其特征在于，
处于所述级联控制(100A)的所述外部控制回路(13)和所述内部控制回路(11)之间的中央控制回路(12)，通过第三控制单元(Czp)，基于检测到的相对于所述预定参照物(L)的所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的所述牵引点位置的实际值(zzp)，并且基于由所述第一控制单元(Cbo)确定的所述牵引点位置的期望值(rzp)，来确定用于所述第二控制单元(Cnz)的所述调平缸位置的期望值(rnz)；或者，
处于所述级联控制(100B)的外部控制回路(13)和内部控制回路(11)之间的牵引点控制(C’zp)，基于由所述第一控制单元(Cbo)确定的所述熨平板(4)的所述牵引点(6)的所述牵引点位置的期望值(rzp)，并且尤其是基于所述道路整修机(1)在其上移动以产生所述铺路层(2)的所述底土(3)的可用于牵引点控制(C’zp)的数字地形模型(DGM)，来确定用于所述第二控制单元(Cnz)的所述调平缸位置的期望值(rnz)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述级联控制(100A、100B)由至少一个扰动变量前馈(S1、S2)和/或由层厚度计算模块补充，所述层厚度计算模块基于确定的已制造的摊铺层(2)的层厚度(S)和/或基于待制造的摊铺层(2)的保持为对所述层厚度计算模块可用的层厚度(S)的期望值，来确定用于所述外部控制回路(13)的熨平板高度的期望值(rbo)。
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