DE102014108661B3

DE102014108661B3 - Method for controlling a vehicle and control device for a vehicle for applying the method

Info

Publication number: DE102014108661B3
Application number: DE102014108661.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang von Grünhagen; Steffen Greiser; Mario Müllhäuser
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-06-21

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Steuervorrichtung (1) zum Steuern eines Fahrzeugs (2) durch Betätigen eines Bedienelements (3), dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, wird mit der Stellung, in die das Bedienelement (3) in der mindestens einen Richtung gebracht wird, ein Bewegungszustand des Fahrzeugs (2) vorgegeben. Steuerbefehle an Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen (8) des Fahrzeugs (2) werden gegeben, um einen tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs (2) an den durch die jeweilige Stellung des Bedienelements (3) vorgegebenen Bewegungszustand anzugleichen, und das Bedienelement (3) wird in Abhängigkeit von der Stellung, in die es gebracht wird, derart aktiv angesteuert, dass seine Stellung in der mindestens einen Richtung nicht schneller als mit einer maximalen Geschwindigkeit veränderbar ist, bei der der tatsächliche Bewegungszustand des Fahrzeugs (2) mit den Steuerbefehlen an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen (8) des Fahrzeugs (2) noch unter Einhaltung einer vorgegebenen maximalen Abweichung an den durch die jeweilige Stellung des Bedienelements (3) vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs (2) angleichbar ist.In a method and a control device (1) for controlling a vehicle (2) by operating a control element (3), the position of which is variable in at least one direction, with the position in which the operating element (3) in the at least one direction is brought, a movement state of the vehicle (2) predetermined. Control commands to drive and / or steering devices (8) of the vehicle (2) are given to match an actual movement state of the vehicle (2) to the movement state predetermined by the respective position of the operating element (3), and the operating element (3) becomes depending on the position in which it is brought so actively controlled that its position in the at least one direction is not changeable faster than at a maximum speed at which the actual state of motion of the vehicle (2) with the control commands to the drive - And / or steering devices (8) of the vehicle (2) while maintaining a predetermined maximum deviation of the by the respective position of the operating element (3) predetermined movement state of the vehicle (2) is equalized.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs durch Betätigen eines Bedienelements, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, wobei das Verfahren die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist.The invention relates to a method for controlling a vehicle by operating a control element whose position is variable in at least one direction, the method comprising the features of the preamble of independent claim 1.

Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug zur Anwendung eines solchen Verfahrens, wobei die Steuervorrichtung ein Bedienelement, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, und die weiteren Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 8 aufweist.Furthermore, the present invention relates to a control device for a vehicle for use of such a method, wherein the control device comprises a control element whose position is variable in at least one direction, and the further features of the preamble of independent claim 8.

Bei dem Fahrzeug, das erfindungsgemäß gesteuert wird bzw. für das die erfindungsgemäße Steuervorrichtung vorgesehen ist, kann es sich insbesondere um ein Fahrzeug handeln, das sich nicht über ein Fahrwerk an einem festen Untergrund abstützt, sondern das schwimmt oder fliegt. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Rotorfluggerät, wie einen zivilen oder militärischen Hubschrauber, handeln. In the vehicle, which is controlled according to the invention or for which the control device according to the invention is provided, it may in particular be a vehicle that is not supported by a chassis on a solid surface, but that floats or flies. In particular, the vehicle may be a rotorcraft, such as a civilian or military helicopter.

Das Bedienelement, durch dessen Betätigung das Fahrzeug gesteuert wird, kann sich in dem Fahrzeug befinden. Das Bedienelement kann aber auch entfernt von dem Fahrzeug vorgesehen sein, d. h. das Fahrzeug kann ein ferngesteuertes Fahrzeug, z. b. ein unbemanntes Luftfahrzeug, sein.The control, by the actuation of which the vehicle is controlled, may be located in the vehicle. The control element can also be provided away from the vehicle, d. H. the vehicle may be a remotely controlled vehicle, e.g. b. an unmanned aerial vehicle.

Das Bedienelement kann weiterhin das einzige Bedienelement sein, durch dessen Betätigung das Fahrzeug gesteuert wird. Dabei kann seine Stellung in mehr als einer Richtung veränderbar sein. Sinnvollerweise verläuft jede Richtung, in der die Stellung des Bedienelements veränderbar ist, entsprechend der Richtung eines Bewegungsfreiheitsgrads des Fahrzeugs, in der sein Bewegungszustand durch die Stellung des Bedienelements vorgegeben wird. Heutige Hubschrauber weisen in der Regel vier voneinander unabhängige Steuerungsachsen auf, mit denen die Bewegung des jeweiligen Hubschraubers in vier seiner sechs Bewegungsfreiheitsgrade unmittelbar gesteuert werden kann. Hierbei handelt es sich um das Längs-, das Quer- und das Pedalsteuer, welche maßgeblich die drei rotatorischen Bewegungsrichtungen des Hubschraubers beeinflussen, und den Kollektivhebel, welcher vor allem die translatorische Richtung längs der Hochachse steuert. Wenn es sich bei dem Bedienelement um das einzige Bedienelement zum Steuern des Fahrzeugs handelt, sollte seine Stellung entsprechend in vier Richtungen veränderbar sein, bei denen es sich zwecks intuitiver Steuerung des Fahrzeugs um die Drehrichtungen um eine Längsachse eine Querachse und eine Hochachse und eine translatorische Richtung längs der Hochachse handeln kann.The operating element can furthermore be the only operating element by the actuation of which the vehicle is controlled. His position can be changed in more than one direction. It makes sense to each direction in which the position of the control element is variable, according to the direction of a degree of freedom of movement of the vehicle, in which its state of motion is determined by the position of the control element. Today's helicopters typically have four independent control axes that can be used to directly control the movement of the respective helicopter in four of its six degrees of freedom of movement. These are the longitudinal, the transverse and the pedal control, which significantly affect the three rotational directions of movement of the helicopter, and the collective lever, which controls especially the translational direction along the vertical axis. If the operating element is the only operating element for controlling the vehicle, its position should be correspondingly variable in four directions, which for the purpose of intuitively controlling the vehicle about the directions of rotation about a longitudinal axis have a transverse axis and a vertical axis and a translational direction can act along the vertical axis.

Wenn zur Steuerung des Fahrzeugs mehrere Bedienelemente vorgesehen sind, ist jedes Bedienelement für wenigstens einen der unmittelbar ansteuerbaren Bewegungsfreiheitsgrade des Fahrzeugs vorgesehen. Jedes Bedienelement kann von einer das Fahrzeug steuernden Person mit ihren Händen und/oder Füßen betätigt werden. If a plurality of operating elements are provided for controlling the vehicle, each operating element is provided for at least one of the directly controllable degrees of freedom of movement of the vehicle. Each control element can be operated by a person controlling the vehicle with his hands and / or feet.

Konkret kann eine Bedienelement zum Steuern des Fahrzeugs in mehreren Bewegungsfreiheitsgraden als sogenannter Joystick oder Sidestick ausgebildet sein.Specifically, an operating element for controlling the vehicle can be designed in a plurality of degrees of freedom of movement as a so-called joystick or sidestick.

Mit der Betätigung des jeweiligen Bedienelements kann in der Richtung des jeweiligen Bewegungsfreiheitsgrads eine bestimmte Stellung des Fahrzeugs oder eine bestimmte Geschwindigkeit angesteuert werden. In Bezug auf die oben angesprochenen vier Bewegungsfreiheitsgrade eines Hubschraubers kann beispielsweise mit der Stellung eines Bedienelements um seine Hochachse die Drehgeschwindigkeit des Hubschraubers um dessen Hochachse angesteuert werden, mit dem Winkel des Bedienelements um seine Längsachse der Rollwinkel des Hubschraubers um dessen Längsachse, mit dem Winkel des Bedienelements um seine Querachse, der Nickwinkel des Hubschraubers um dessen Querachse und mit der Stellung des Bedienelements längs seiner Hochachse die Steiggeschwindigkeit des Hubschraubers in Richtung seiner Hochachse angesteuert werden.With the actuation of the respective control element, a specific position of the vehicle or a specific speed can be controlled in the direction of the respective degree of freedom of movement. With respect to the above-mentioned four degrees of freedom of movement of a helicopter, for example, with the position of a control element about its vertical axis, the rotational speed of the helicopter can be controlled about the vertical axis, with the angle of the control element about its longitudinal axis of the helix about its longitudinal axis, with the angle of the helicopter Control element about its transverse axis, the pitch angle of the helicopter about its transverse axis and the position of the control element along its vertical axis, the rate of climb of the helicopter are driven in the direction of its vertical axis.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der DE 10 2008 028 365 A1 ist ein Rotorfluggerät mit einer Steuereinrichtung zum Generieren von Steuerbefehlen an Antriebs- und Lenkeinrichtungen des Rotorfluggeräts bekannt. Die Steuereinrichtung weist einen Handgriff auf, der aus einer gegenüber dem Rotorfluggerät definierten Grundstellung in allen drei translatorischen Richtungen und allen drei rotatorischen Richtungen auslenkbar ist. Die Steuereinrichtung verändert bei jeder Auslenkung des Handgriffs den Bewegungszustand des Rotorfluggeräts in der Richtung der Auslenkung, wobei das Maß der Veränderung mit dem Maß der Auslenkung zunimmt und wobei Rückstellkräfte auf den Handgriff in die Grundstellung wirken, deren Maß ebenfalls mit dem Maß der Auslenkung des Handgriffs zunimmt. Die Gegenkräfte auf den Handgriff in den verschiedenen Richtungen sind nicht nur von der Auslenkung selbst, sondern auch von dem aktuellen Flugzustand des Rotorfluggeräts abhängig, um diesen an den Piloten zurück zu koppeln. So kann mindestens eine der Gegenkräfte von der aktuellen Geschwindigkeit des Rotorfluggeräts zum Boden in dieser Richtung abhängig sein oder von dem aktuellen Abstand des Rotorfluggeräts zum Boden in dieser Richtung. Zudem sind die Gegenkräfte von einem Abstand des Rotorfluggeräts von einer vorgegebenen Flugenveloppe des Rotorfluggeräts abhängig. Eine Annäherung an die Flugenveloppe, die die zulässigen Flugzustände des Rotorfluggeräts einschließt, hat ein starkes Ansteigen der Gegenkräfte auf den Handgriff zur Folge. Die Lagerung des Handgriffs des bekannten Rotorfluggeräts umfasst von dem Handgriff aus gesehen zunächst eine kardanische Lagerung, die ihrerseits linear verschieblich gelagert ist. Die Auslenkungen des Handgriffs in den verschiedenen Richtungen werden dabei unmittelbar im Bereich seiner Lagerung durch aktive Elemente erfasst, mit denen zugleich die Rückstellkräfte auf den Handgriff variierbar sind.From the DE 10 2008 028 365 A1 is a rotor aircraft with a control device for generating control commands to drive and steering devices of the rotor aircraft known. The control device has a handle which can be deflected from a basic position defined relative to the rotor aircraft in all three translational directions and in all three rotational directions. The controller changes at each deflection of the handle the state of motion of the rotor aircraft in the direction of deflection, wherein the amount of change increases with the degree of deflection and wherein restoring forces acting on the handle in the normal position, their degree also with the degree of deflection of the handle increases. The opposing forces on the handle in the various directions depend not only on the deflection itself, but also on the current flight state of the rotor aircraft, in order to couple this back to the pilot. Thus, at least one of the opposing forces from the current speed of the rotorcraft to the ground in be dependent on this direction or the current distance of the rotor aircraft to the ground in this direction. In addition, the opposing forces are dependent on a distance of the rotor aircraft from a predetermined flight envelope of the rotor aircraft. An approach to the flight envelope, which includes the allowable flight conditions of the rotorcraft, results in a strong increase of the counterforce on the handle. The storage of the handle of the known rotor aircraft comprises, seen from the handle initially a gimbal bearing, which in turn is mounted linearly displaceable. The deflections of the handle in the various directions are thereby detected directly in the region of its storage by active elements with which at the same time the restoring forces on the handle can be varied.

Die am Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht offengelegte frühere Patentanmeldung DE 10 2012 112 894.4 beschreibt ebenfalls ein Rotorfluggerät, das zum Generieren von Steuerbefehlen an seine Antriebs- und Lenkeinrichtungen eine Steuereinrichtung mit einem Bedienelement aufweist, welches aus einer gegenüber dem Rotorfluggerät definierten Grundstellung auslenkbar ist, wobei die Steuereinrichtung bei einer Auslenkung des Bedienelements den Bewegungszustand des Rotorfluggeräts in der Richtung der Auslenkung verändert und wobei das Maß der Veränderung mit dem Maß der Auslenkung zunimmt. Hier wirken auf das Bedienelement Rückkopplungskräfte, die eine Dynamik des Rotorfluggeräts abbilden. Dazu hängen die Rückkopplungskräfte von einer Trägheit des Rotorfluggeräts in Bezug auf eine Änderung seines aktuellen Flugzustands ab. Mit Trägheit ist hierbei nicht allein eine träge Masse des Rotorfluggeräts gemeint. Auf diese Weise soll der Pilot des Rotorfluggeräts über das Bedienelement erfassen, wie träge das Rotorfluggerät reagiert. Um die gewünschte Änderung des Flugzustands herbeizuführen, muss der Pilot das Bedienelement dann entgegen den wirkenden Rückkopplungskräften auslenken. Weiterhin kann eine Rückkopplungskraft in einer Richtung einer Auslenkung des Bedienelements sehr groß werden, wenn eine Änderung des aktuellen Flugzustands in dieser Richtung der Auslenkung nicht möglich ist, z. B. weil eine Steuergrenze erreicht ist. Um die Dynamik des Rotorfluggeräts zu erfassen, weist die Steuereinrichtung entsprechende Sensoren an dem Rotorfluggerät auf. Die Dynamik des Rotorfluggeräts wird dann modellbasiert ermittelt, wobei Messwerte der Sensoren in einem Bewegungsmodell des Rotorfluggeräts berücksichtigt werden. Die bewirkte Veränderung des Bewegungszustands des Rotorfluggeräts hängt insbesondere von einem Weg der Auslenkung des Bedienelements gegenüber der Grundstellung ab, d. h. das Maß der Veränderung nimmt mit dem Maß der Auslenkung zu. Die Veränderung hängt zudem von der ersten und höheren Ableitung ab, d. h. von der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und/oder der Kraft, mit der das Bedienelement ausgelenkt wird.The prior patent application not yet disclosed on the filing date of the present patent application DE 10 2012 112 894.4 also describes a rotor aircraft, which has a control device with a control element for generating control commands to its drive and steering devices, which is deflected from a relative to the rotor aircraft defined basic position, wherein the control device at a deflection of the operating element, the state of motion of the rotor aircraft in the direction of Deflection changed and the degree of change increases with the degree of deflection. Here act on the control element feedback forces that reflect dynamics of the rotorcraft. For this, the feedback forces depend on inertia of the rotorcraft with respect to a change in its current flight condition. By inertia is meant not only an inertial mass of the rotor aircraft. In this way, the pilot of the rotorcraft is to detect via the operating element how sluggish the rotor aircraft responds. In order to bring about the desired change in the flight state, the pilot must then deflect the operating element against the acting feedback forces. Furthermore, a feedback force in a direction of a deflection of the operating element can become very large if a change of the current flight state in this direction of the deflection is not possible, for. B. because a tax limit is reached. To detect the dynamics of the rotorcraft, the controller has corresponding sensors on the rotorcraft. The dynamics of the rotorcraft is then determined based on models, wherein measured values of the sensors are taken into account in a motion model of the rotorcraft. The effected change in the state of motion of the rotorcraft depends, in particular, on a path of deflection of the operating element relative to the basic position, ie the degree of change increases with the extent of the deflection. The change also depends on the first and higher derivative, ie the speed, the acceleration and / or the force with which the operating element is deflected.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eine Fahrzeugs durch Betätigen eines Bedienelements, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, sowie eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Bedienelement, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, aufzuzeigen, mit denen eine unmittelbare und verzögerungsfreie und damit besonders intuitive Steuerung des Fahrzeugs möglich ist.The invention has for its object to provide a method for controlling a vehicle by operating a control element, the position of which is variable in at least one direction, and a control device for a vehicle with a control element whose position is variable in at least one direction show, with which an immediate and delay-free and thus particularly intuitive control of the vehicle is possible.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. The object of the invention is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and by a control device having the features of independent claim 8. Preferred embodiments of the method and the device according to the invention are defined in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs durch Betätigen eines Bedienelements, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, wird mit der Stellung, in die das Bedienelement in der mindestens einen Richtung gebracht wird, ein Bewegungszustand des Fahrzeugs vorgegeben. Wie bereits eingangs ausgeführt wurde, kann dieser Bewegungszustand in einer der mindestens einen Richtung entsprechenden Richtung des Fahrzeugs zum Beispiel im Hinblick auf eine bestimmte Stellung des Fahrzeugs oder eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgegeben werden.In a method according to the invention for controlling a vehicle by actuating an operating element whose position can be changed in at least one direction, a movement state of the vehicle is specified with the position into which the operating element is brought in the at least one direction. As already explained, this movement state can be predetermined in a direction of the vehicle corresponding to at least one direction, for example with regard to a specific position of the vehicle or a specific speed of the vehicle.

Weiterhin werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Steuerbefehle an Antriebs- und/oder Lenkreinrichtungen des Fahrzeugs gegeben, um einen tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs an den durch die jeweilige Stellung des Bedienelements vorgegebenen Bewegungszustand anzugleichen. Furthermore, in the method according to the invention, control commands are given to drive and / or steering devices of the vehicle in order to adapt an actual movement state of the vehicle to the movement state predetermined by the respective position of the operating element.

Zudem wird das Bedienelement in Abhängigkeit von der Stellung, in die es gebracht wird, derart aktiv angesteuert, dass seine Stellung in der mindestens einen Richtung nicht schneller als mit einer maximalen Geschwindigkeit veränderbar ist. Bei dieser maximalen Geschwindigkeit ist der tatsächliche Bewegungszustand des Fahrzeugs mit den Steuerbefehlen an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs gerade noch unter Einhaltung einer vorgegebenen maximalen Abweichung an den durch die jeweilige Stellung des Bedienelements vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs angleichbar. Die maximale Abweichung bezieht sich sowohl auf die Zeit, binnen derer der tatsächliche Bewegungszustand an den vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs angleichbar ist, als auch auf die Genauigkeit, mit der diese Angleichung erfolgen kann. Dabei wird die Zeit typischerweise auf die unvermeidliche Verzögerung zwischen der Veränderung der Stellung des Bedienelements und der resultierenden Veränderung des Bewegungszustands des Fahrzeugs oder zumindest einen Wert derselben Größenordnung festgelegt. Typischerweise ist die Zeit nicht mehr als 10-mal länger, vorzugsweise nicht mehr als 5-mal länger und besonders bevorzugt nicht mehr als 2-mal länger als die unvermeidliche Verzögerung. Ebenso wird die Genauigkeit auf die oder nahe der maximal erreichbaren Genauigkeit festgelegt, mit der ein gewünschter Bewegungszustand des Fahrzeugs ansteuerbar ist. Typischerweise beträgt die Genauigkeit – ausgedrückt als der größte zulässige Fehler des Bewegungszustands – höchstens das 10-fache, vorzugsweise nicht mehr als das 5-fache und besonders bevorzugt nicht mehr als das 2-fache der maximal erreichbaren Genauigkeit.In addition, depending on the position in which it is brought, the operating element is actively activated so that its position in the at least one direction can not be changed faster than at a maximum speed. At this maximum speed, the actual state of motion of the vehicle with the control commands to the drive and / or Steering devices of the vehicle just in compliance with a predetermined maximum deviation at the predetermined by the respective position of the control element movement state of the vehicle equalizable. The maximum deviation relates both to the time within which the actual state of motion can be adjusted to the given state of motion of the vehicle and to the accuracy with which this adjustment can take place. The time is typically set to the inevitable delay between the change in the position of the control element and the resulting change in the state of motion of the vehicle or at least a value of the same order of magnitude. Typically, the time is no more than 10 times longer, preferably not more than 5 times longer, and more preferably no more than 2 times longer than the inevitable delay. Likewise, the accuracy is set to or near the maximum achievable accuracy with which a desired movement state of the vehicle can be controlled. Typically, the accuracy - expressed as the maximum permissible error of the state of motion - is at most 10 times, preferably not more than 5 times and more preferably not more than 2 times the maximum achievable accuracy.

Anders gesagt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Bedienelement derart aktiv angesteuert, dass das Fahrzeug jeder Bewegung des Bedienelements mit seinem Bewegungszustand, der durch das Bedienelement angesteuert wird, unmittelbar zu folgen vermag. Bewegungen des Bedienelements, die nicht direkt in die entsprechenden Bewegungszustände des Fahrzeugs umsetzbar sind, werden hingegen durch die aktive Ansteuerung des Bedienelements unterbunden.In other words, in the method according to the invention, the operating element is activated in such an active manner that the vehicle is able to directly follow every movement of the operating element with its state of motion, which is controlled by the operating element. Movements of the operating element that can not be converted directly into the corresponding states of motion of the vehicle, however, are prevented by the active control of the operating element.

Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Konzept der Beschränkung der Geschwindigkeit des Bedienelements vorzugsweise auf alle Richtungen angewandt wird, in denen die Stellung des Bedienelements und auch jedes weiteren Bedienelements veränderbar ist, um den Bewegungszustand des Fahrzeugs zu verändern.It is understood that the inventive concept of limiting the speed of the operating element is preferably applied to all directions in which the position of the operating element and also of each further operating element is variable in order to change the state of movement of the vehicle.

Wie groß die maximale Geschwindigkeit ist, bei der der tatsächliche Bewegungszustand des Fahrzeugs mit den Steuerbefehlen an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs gerade noch unter Einhaltung der vorgegebenen maximalen Abweichung an den durch die jeweilige Stellung des Bedienelements vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs angleichbar ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise auf Basis eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs ermittelt, und zwar aus der jeweiligen Stellung des Bedienelements. Das Bewegungsmodell des Fahrzeugs beschreibt, wie sein Bewegungszustand mittels seiner Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen veränderbar ist. Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die maximale Geschwindigkeit auf Basis des Bewegungsmodells aus der jeweiligen Stellung des Bedienelements ermittelt wird, wird ausgenutzt, dass das Fahrzeug bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Bedienelement mit seinem Bewegungszustand unmittelbar folgen kann und deshalb auch tatsächlich folgt. Im Umkehrschluss zeigt die Stellung des Bedienelements immer den aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugs an. Damit kann die maximale Geschwindigkeit auf Basis des Bewegungsmodells aus der jeweiligen Stellung des Bedienelements immer mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden.How large is the maximum speed at which the actual state of motion of the vehicle with the control commands to the drive and / or steering devices of the vehicle can be adjusted just in compliance with the predetermined maximum deviation to the predetermined state of motion of the vehicle by the respective position of the control element, is determined in the method according to the invention preferably based on a movement model of the vehicle, namely from the respective position of the operating element. The movement model of the vehicle describes how its state of motion can be changed by means of its drive and / or steering devices. If, in the method according to the invention, the maximum speed is determined on the basis of the movement model from the respective position of the operating element, it is utilized that the vehicle can immediately follow the operating element with its movement state in the method according to the invention and therefore actually follows it. Conversely, the position of the operating element always indicates the current state of motion of the vehicle. Thus, the maximum speed based on the movement model from the respective position of the control element can always be determined with sufficient accuracy.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs nicht nur abhängig von der Stellung, sondern auch abhängig von der Geschwindigkeit des Bedienelements in der mindestens einen Richtung gegeben werden. Konkret kann mit der Geschwindigkeit, mit der die Stellung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung verändert wird, eine Änderungsgeschwindigkeit des Bewegungszustands des Fahrzeugs vorgegeben werden, und Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs können gegeben werden, um eine Änderungsgeschwindigkeit des tatsächlichen Bewegungszustands des Fahrzeugs an die durch die jeweilige Geschwindigkeit des Bedienelements in der mindestens einen Richtung vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit des Bewegungszustands des Fahrzeugs anzugleichen.In the method according to the invention, the control commands to the drive and / or steering devices of the vehicle can be given not only depending on the position, but also depending on the speed of the operating element in the at least one direction. Concretely, with the speed with which the position of the operating member is changed in the at least one direction, a rate of change of the moving state of the vehicle can be set, and control commands to the driving and / or steering devices of the vehicle can be given to a rate of change of the actual Movement state of the vehicle to the predetermined by the respective speed of the operating element in the at least one direction change rate of the state of motion of the vehicle.

Wenn auch die Geschwindigkeit des Bedienelements erfasst wird, ist es bevorzugt, wenn das Bedienelement derart aktiv angesteuert wird, dass es beim Ändern seiner Stellung in der mindestens einen Richtung nicht stärker als mit einer maximalen Beschleunigung beschleunigbar ist. Bei dieser maximalen Beschleunigung ist eine Änderungsgeschwindigkeit des tatsächlichen Bewegungszustands des Fahrzeugs mit den Steuerbefehlen an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs gerade noch unter Einhaltung einer weiteren vorgegebenen maximalen Abweichung an die durch die jeweilige Geschwindigkeit des Bedienelements in der mindestens einen Richtung vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit des Bewegungszustands des Fahrzeugs angleichbar. Bezüglich der Festlegung der weiteren vorgegebenen maximalen Abweichung gelten dieselben Grundsätze, wie sie oben im Zusammenhang mit der vorgegebenen maximalen Abweichung erläutert wurden.If the speed of the operating element is also detected, it is preferred if the operating element is actively activated in such a way that it can not be accelerated more strongly than a maximum acceleration when changing its position in the at least one direction. At this maximum acceleration is a rate of change of the actual state of motion of the vehicle with the control commands to the drive and / or steering devices of the vehicle just under adherence to another predetermined maximum deviation to the predetermined by the respective speed of the control element in the at least one direction of change rate Movement state of the vehicle equalized. With regard to the determination of the further predetermined maximum deviation, the same principles apply as have been explained above in connection with the predetermined maximum deviation.

Insbesondere kann die maximale Beschleunigung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Basis des Bewegungsmodells des Fahrzeugs aus der jeweiligen Stellung des Bedienelements ermittelt werden. Auch dabei wird ausgenutzt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Stellung des Bedienelements immer auch den aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigt, wie oben erläutert wurde.In particular, the maximum acceleration in the method according to the invention can be determined on the basis of the movement model of the vehicle from the respective position of the operating element become. In this case, too, use is made of the fact that in the method according to the invention the position of the operating element always also indicates the current state of motion of the vehicle, as explained above.

Zusätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Beschleunigung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung eine Änderung der Änderungsgeschwindigkeit des Bewegungszustands des Fahrzeugs vorgegeben werden. Dann können Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs gegeben werden, um eine Änderung der Änderungsgeschwindigkeit des tatsächlichen Bewegungszustands des Fahrzeugs an die durch die jeweilige Beschleunigung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung vorgegebene Änderung der Änderungsgeschwindigkeit des Bewegungszustands des Fahrzeugs anzugleichen. Grundsätzlich ist es möglich, zusätzlich auch höhere Ableitungen der Geschwindigkeit des Bedienelements beim Generieren der Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen zu berücksichtigen.In addition, in the method according to the invention with the acceleration of the operating element in the at least one direction, a change in the rate of change of the state of motion of the vehicle can be specified. Then, control commands may be given to the drive and / or steering devices of the vehicle to equalize a change in the rate of change of the actual state of motion of the vehicle to the predetermined by the respective acceleration of the operating element in the at least one direction change in the rate of change of the state of motion of the vehicle. In principle, it is also possible to take into account higher derivatives of the speed of the operating element when generating the control commands to the drive and / or steering devices.

Konkret können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorgaben für den Bewegungszustand des Fahrzeugs über eine Vorsteuerung in die Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs umgesetzt werden. Diese Vorsteuerung muss bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die Umsetzung der durch das Bedienelement vorgegebenen Bewegungszustände des Fahrzeugs in unmittelbar entsprechende Steuerbefehle an die Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs bewirken. Die Vorsteuerung muss hingegen nicht dafür Sorge tragen, wie ein aktueller Bewegungszustand des Fahrzeugs an einen davon abweichenden, mit dem Bedienelement vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs möglichst schnell angepasst werden kann, ohne dass es zu Instabilitäten kommt, da durch die Beschränkung der Beweglichkeit des Bedienelements das Fahrzeug mit seinem Bewegungszustand der aktuellen Stellung des Bedienelements immer direkt nachgeführt wird und so relevante Unterschiede zwischen dem tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs und dem vorgegebenen Bewegungszustand des Fahrzeugs prinzipiell nicht auftreten können und entsprechend nicht ausgeglichen werden müssen.Specifically, in the method according to the invention, the specifications for the movement state of the vehicle can be converted via a feedforward control into the control commands to the drive and / or steering devices of the vehicle. In the method according to the invention, this precontrol must only effect the conversion of the movement states of the vehicle predetermined by the operating element into directly corresponding control commands to the drive and / or steering devices of the vehicle. The feedforward control, on the other hand, does not have to ensure how a current movement state of the vehicle can be adapted as quickly as possible to a movement state of the vehicle that is different from the control element without causing instabilities, since the vehicle is limited by the restriction of the mobility of the operating element is always tracked directly with his state of motion of the current position of the control element and so relevant differences between the actual state of motion of the vehicle and the predetermined state of motion of the vehicle can not occur in principle and must not be compensated accordingly.

Wie für eine Vorsteuerung grundsätzlich bekannt ist, kann die Vorsteuerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem invertierten Bewegungsmodell des Fahrzeugs basieren. Dabei kann es sich um eine Inversion des Bewegungsmodells handeln, das zur Ermittlung der maximalen Geschwindigkeit und ggf. auch der maximalen Beschleunigung des Bedienelements verwendet wird. Ebenso ist es grundsätzlich bekannt, dass eine Vorsteuerung mit einer Regelung kombiniert werden kann, die dafür sorgt, dass der von der Vorsteuerung angesteuerte Bewegungszustand auch tatsächlich erreicht wird.As is basically known for a feedforward control, the feedforward control in the method according to the invention can be based on an inverted movement model of the vehicle. This can be an inversion of the motion model, which is used to determine the maximum speed and possibly also the maximum acceleration of the operating element. Likewise, it is generally known that a feedforward control can be combined with a control which ensures that the motion state controlled by the feedforward control is actually achieved.

Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für ein Fahrzeug zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Bedienelement, dessen Stellung in mindestens einer Richtung veränderbar ist, eine Sensoreinrichtung, die die Stellung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung erfasst, eine Befehlsgeneratoreinrichtung, die in Abhängigkeit von der Stellung des Bedienelements Steuerbefehle an Antriebs- und/oder Lenkeinrichtungen des Fahrzeugs generiert, und eine Ansteuereinrichtung auf, um das Bedienelement aktiv anzusteuern. Die Ansteuereinrichtung weist ihrerseits Aktuatoren auf, mit denen die Geschwindigkeit des Bedienelements in der mindestens einen Richtung auf eine vorgebbare maximale Geschwindigkeit begrenzbar ist. A control device according to the invention for a vehicle for using the method according to the invention has an operating element whose position can be changed in at least one direction, a sensor device which detects the position of the operating element in the at least one direction, an instruction generator device which is dependent on the position of the operating element Control commands to drive and / or steering devices of the vehicle generates, and a drive means to actively control the operating element. The control device in turn has actuators with which the speed of the operating element in the at least one direction can be limited to a predefinable maximum speed.

Konkret kann die Ansteuereinrichtung einen Regler aufweisen, der die maximale Geschwindigkeit des Bedienelements in Abhängigkeit von der mit der Sensoreinrichtung erfassten Stellung des Bedienelements auf Basis eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs vorgibt.Specifically, the control device may have a controller which determines the maximum speed of the operating element as a function of the position of the operating element detected by the sensor device on the basis of a movement model of the vehicle.

Weiter kann die Ansteuereinrichtung Aktuatoren aufweisen, bei denen es sich um dieselben Aktuatoren wie für die Begrenzung der Geschwindigkeit des Bedienelements, aber auch um zusätzliche Aktuatoren handeln kann, mit denen die Beschleunigung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung auf eine vorgebbare maximale Beschleunigung begrenzbar ist.Further, the drive means may comprise actuators, which may be the same actuators as for limiting the speed of the operating element, but also additional actuators, with which the acceleration of the operating element in the at least one direction can be limited to a predeterminable maximum acceleration.

Zur Einhaltung der maximalen Beschleunigung kann derselbe Regler verwendet werden, mit dem die maximale Geschwindigkeit eingehalten wird, indem er zusätzlich eine durch die Stellung des Bedienelements vorgegebene maximale Beschleunigung vorgibt.To comply with the maximum acceleration, the same controller can be used, with which the maximum speed is maintained by additionally specifies a predetermined by the position of the control element maximum acceleration.

Die Befehlsgeneratoreinrichtung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, um die Stellung des Bedienelements in die Steuerbefehle umzusetzen. Darüber hinaus wird die Befehlsgeneratoreinrichtung typischerweise eine Regeleinrichtung mit Regelschleife zur Rückführung von Signalen umfassen, die den tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigen, um den mit dem Bedienelement vorgegebenen Bewegungszustand einzuregeln.The command generator device of the control device according to the invention may have a control device to implement the position of the operating element in the control commands. In addition, the command generator means will typically include a closed-loop control means for returning signals indicative of the actual state of motion of the vehicle to control the state of motion given to the control.

Die Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung kann neben der Stellung auch die Geschwindigkeit des Bedienelements in der mindestens einen Richtung erfassen, wobei die Steuerung auch die Geschwindigkeit des Bedienelements in die Steuerbefehle umsetzt. Die mit der Sensoreinrichtung erfasste Geschwindigkeit kann auch für den Regler als Rückführsignal genutzt werden, mit dem die maximale Geschwindigkeit des Bedienelements eingehalten wird.The sensor device of the control device according to the invention can detect not only the position but also the speed of the operating element in the at least one direction, wherein the control and the speed of the operating element into the control commands. The speed detected by the sensor device can also be used for the controller as a feedback signal with which the maximum speed of the operating element is maintained.

Wenn weiterhin die Steuereinrichtung auch die Beschleunigung des Bedienelements in der mindestens einen Richtung erfasst, wobei die Vorsteuerung auch die Beschleunigung des Bedienelements in die Steuerbefehle umsetzt, kann die von der Sensoreinrichtung erfasste Beschleunigung auch von dem Regler für die Aktuatoren als Rückführsignal beim Einhalten der maximalen Beschleunigung genutzt werden.Furthermore, if the control device also detects the acceleration of the operating element in the at least one direction, wherein the feedforward control also converts the acceleration of the operating element into the control commands, the acceleration detected by the sensor device can also be used by the controller for the actuators as a feedback signal when the maximum acceleration is maintained be used.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere der relativen Anordnung und Wirkverbindung mehrerer Bauteile – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, the following applies: Further features can be found in the drawings - in particular the relative arrangement and operative connection of several components. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert und beschrieben. The invention is explained in more detail below with reference to a specific embodiment with reference to the accompanying drawings and described.

1 ist eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, das unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird. 1 is a schematic diagram of a control device according to the invention for a vehicle, which is controlled using the method according to the invention.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt eine Steuervorrichtung 1 für ein Fahrzeug 2, bei dem es sich um einen Hubschrauber mit genau einem Hauptrotor handeln kann. Die Steuervorrichtung 1 weist zum Vorgeben von Bewegungszuständen für das Fahrzeug 2 ein Bedienelement 3 auf, dessen Stellung in mindestens einer Richtung durch Aufbringen einer externen Kraft 4, beispielsweise einer Handkraft, veränderbar ist. Jede Stellung des Bedienelements 3 entspricht einem Bewegungszustand des Fahrzeugs 2. Mit einer Sensoreinrichtung 5 wird die Stellung des Bedienelements 3 erfasst, und diese Stellung wird einer Vorsteuereinrichtung 6 und einer Regeleinrichtung 7 zugeführt, die zusammen eine Befehlsgeneratoreinrichtung bilden. Die Vorsteuereinrichtung 6 steuert Antriebs- und Lenkeinrichtungen 8 des Fahrzeugs 2 so an, dass der jeweils mit dem Bedienelement 3 vorgegebene Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 erreicht wird. Die Regeleinrichtung 7, der von Sensoren 9 an dem Fahrzeug 2 der tatsächliche Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 zurückgekoppelt wird, regelt noch verbleibende Abweichungen zwischen dem mit dem Bedienelement 3 vorgegebenem Bewegungszustand und dem tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 aus. In der Vorsteuereinrichtung 6 kommt ein inverses Bewegungsmodell des Fahrzeugs 2 zur Anwendung, um die für das Erreichen des vorgegebenen Bewegungszustands erforderlichen Steuerbefehle zu generieren. 1 shows a control device 1 for a vehicle 2 , which can be a helicopter with just one main rotor. The control device 1 indicates the setting of motion states for the vehicle 2 a control 3 on, whose position in at least one direction by applying an external force 4 , For example, a manual force, is changeable. Each position of the control 3 corresponds to a movement state of the vehicle 2 , With a sensor device 5 becomes the position of the control 3 detected, and this position is a pilot control device 6 and a control device 7 fed, which together form a command generator means. The pilot control device 6 controls drive and steering equipment 8th of the vehicle 2 so on, that each with the control 3 predetermined state of motion of the vehicle 2 is reached. The control device 7 that of sensors 9 on the vehicle 2 the actual state of motion of the vehicle 2 is fed back, regulates remaining deviations between the with the control 3 predetermined movement state and the actual state of motion of the vehicle 2 out. In the pilot control device 6 comes an inverse movement model of the vehicle 2 to the application in order to generate the control commands required for reaching the predetermined state of motion.

Die mit der Sensoreinrichtung 5 erfasst Stellung des Bedienelements 3 wird zusätzlich einem Regler 10 zugeführt, der Aktuatoren 11 regelt, welche auf das Bedienelement 3 einwirken. Der Regler 10 und die Aktuatoren 11 bilden so eine Ansteuereinrichtung, die das Bedienelement 3 aktiv ansteuert. Dabei sorgt der Regler 10 dafür, dass mit Hilfe der Aktuatoren 11 eine maximale Geschwindigkeit beim Verändern der Stellung des Bedienelements 3 unter Einwirkung der Kraft 4 nicht überschritten wird. Diese maximale Geschwindigkeit ist von der Stellung des Bedienelements 3 abhängig, und sie ist so groß, dass das Fahrzeug 2 einer über das Bedienelement 3 vorgegebenen Änderung seines Bewegungszustands mit seinem tatsächlichen Bewegungszustand ohne wesentliches Überschreiten einer unvermeidbaren zeitlichen Verzögerung und einer unvermeidbaren Regelabweichungen folgen kann. Dies hat zur Konsequenz, dass die aktuelle Stellung des Bedienelements 3 den Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 nicht nur vorgibt, sondern, da das Fahrzeug 2 dieser Vorgabe unmittelbar folgt, auch anzeigt. So kann der Regler 10 unter Berücksichtigung eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs 2 aus der Stellung des Bedienelements 3 unmittelbar den Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 ableiten und daraus wiederum die für den Bewegungszustand geltende maximale Geschwindigkeit des Bedienelements 3. Diese maximale Geschwindigkeit hält er dann mit den Aktuatoren 11 ein. Indem dem Regler 10 das Signal der Sensoreinrichtung 5 zugeführt wird, liegt ihm auch bereits ein Rückkopplungssignal vor, das anzeigt, ob mit den Aktuatoren 11 die Geschwindigkeit des Bedienelements 3 tatsächlich auf die maximale Geschwindigkeit begrenzt wurde, weil diese Geschwindigkeit die zeitliche Ableitung des Signals der Sensoreinrichtung 5 ist. Das Signal der Sensoreinrichtung 5 kann neben der Stellung des Bedienelements 3 auch direkte Informationen über die Geschwindigkeit des Bedienelements 3 umfassen.The with the sensor device 5 detects the position of the operating element 3 is additionally a controller 10 fed to the actuators 11 regulates which on the control element 3 act. The regulator 10 and the actuators 11 form such a control device, which controls the 3 actively activates. The controller ensures this 10 for that, with the help of the actuators 11 a maximum speed when changing the position of the operating element 3 under the influence of force 4 is not exceeded. This maximum speed depends on the position of the operating element 3 dependent, and she is so tall that the vehicle 2 one over the control element 3 predetermined change of his state of motion with his actual state of motion without substantially exceeding an unavoidable time delay and an unavoidable deviations can follow. This has the consequence that the current position of the control 3 the state of motion of the vehicle 2 not only pretends, but, as the vehicle 2 This specification follows immediately, also indicates. So can the controller 10 taking into account a movement model of the vehicle 2 from the position of the operating element 3 directly the state of motion of the vehicle 2 derive and in turn the applicable for the state of motion maximum speed of the control element 3 , He then keeps this maximum speed with the actuators 11 one. By the regulator 10 the signal of the sensor device 5 is supplied to him, there is already a feedback signal, which indicates whether with the actuators 11 the speed of the control 3 was actually limited to the maximum speed, because this speed is the time derivative of the signal of the sensor device 5 is. The signal of the sensor device 5 can be next to the position of the control 3 also direct information about the speed of the control 3 include.

Zusätzlich kann die zeitliche Ableitung der Stellung des Bedienelements, d. h. seine Geschwindigkeit, auch von der Vorsteuerung 6 beim Generieren der Steuerbefehle für die Antriebs- und Lenkeinrichtungen 8 des Fahrzeugs 2 verwendet werden. Dann kann zusätzlich mit dem Regler 10 auch eine Änderung der Geschwindigkeit des Bedienelements 3 auf eine maximale Beschleunigung begrenzt werden. Noch darüber hinausgehend kann die Vorsteuerung 6 auch die Beschleunigung des Bedienelements 3 beim Generieren der Steuersignale für die Antriebs- und Lenkeinrichtungen 8 berücksichtigen, und so weiter.In addition, the time derivative of the position of the control element, ie its speed, and the feedforward control 6 when generating the control commands for the drive and steering devices 8th of the vehicle 2 be used. Then in addition with the regulator 10 also a change in the speed of the control 3 be limited to a maximum acceleration. Even beyond this, the feedforward control 6 also the acceleration of the control element 3 when generating the control signals for the drive and steering devices 8th take into account, and so on.

In 1 sind mit einer ersten gestrichelten Linie die Teile der Steuervorrichtung 1 umschlossen, die einer Bedieneinheit 12 zugeordnet werden können. Die Bedieneinheit 12 kann in dem Fahrzeug 2 selbst, aber auch remote davon angeordnet sein, wenn es sich bei dem Fahrzeug 2 zum Beispiel um ein ferngesteuertes Fahrzeug handelt. Mit einer weiteren gestrichelten Linie sind die Teile der Steuervorrichtung 1 umschlossen, die einem geregelten Fahrzeug 13 entsprechen, das beispielsweise als ferngesteuertes Fahrzeug von der Bedieneinrichtung 12 aus gesteuert wird. Die Bedieneinrichtung 12 umfasst bei dieser Aufteilung keine fahrzeugspezifischen Teile. Diese sind sämtlich in dem geregelten Fahrzeug 13 konzentriert.In 1 are the parts of the control device with a first dashed line 1 enclosed, that of a control unit 12 can be assigned. The operating unit 12 can in the vehicle 2 itself, but also be remote from it, if it is the vehicle 2 For example, it is a remote-controlled vehicle. With another dashed line are the parts of the control device 1 enclosed, the a regulated vehicle 13 correspond, for example, as a remote-controlled vehicle from the operating device 12 is controlled from. The operating device 12 does not include any vehicle-specific parts in this layout. These are all in the regulated vehicle 13 concentrated.

Mit den Aktuatoren 11 oder weiteren Aktuatoren mögen auf das Bedienelement 3 auch noch weitere Kräfte ausgeübt werden, die das Bedienelement 3 beispielsweise in eine Grundstellung beaufschlagen, die einem bevorzugten Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 entsprechen kann. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich aber nicht mit dem originären Aufbringen von Kräften auf das Bedienelement 3, die mit der Kraft 4 überwunden werden müssen, sondern auf die Begrenzung der Geschwindigkeit oder auch der Beschleunigung, mit der die Stellung des Bedienelements 3 in der mindestens einen Richtung und vorzugsweise auch jeder weiteren Richtung bewegt wird, in der mit der Stellung des Bedienelements 3 der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 vorgegeben wird.With the actuators 11 or other actuators like on the control 3 even more forces are exercised, the operating element 3 For example, apply to a basic position, the preferred state of motion of the vehicle 2 can correspond. However, the present invention is not concerned with the original application of forces to the operating element 3 with the power 4 must be overcome, but on the limitation of the speed or even the acceleration with which the position of the operating element 3 is moved in the at least one direction and preferably also each further direction, in the with the position of the operating element 3 the state of motion of the vehicle 2 is given.

Die Aktuatoren 11 können insbesondere elektromagnetische Motoren umfassen. Wenn die Aktuatoren 11 ihre aktuelle Stellung rückkoppeln, können sie zugleich Teil der Sensoreinrichtung 6 sein.The actuators 11 may in particular include electromagnetic motors. If the actuators 11 If they are able to feedback their current position, they can also be part of the sensor device 6 be.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Steuervorrichtung control device
22: Fahrzeug vehicle
33: Bedienelement operating element
44: Kraft force
55: Sensoreinrichtung sensor device
66: Vorsteuereinrichtung pilot control device
77: Regeleinrichtung control device
88th: Antriebs- und Lenkeinrichtungen Drive and steering devices
99: Sensoren sensors
1010: Regler regulator
1111: Aktuatoren actuators
1212: Bedieneinrichtung operating device
1313: geregeltes Fahrzeug regulated vehicle

Claims

Method for controlling a vehicle ( 2 ) by actuating a control element ( 3 ), whose position is variable in at least one direction, - with the position in which the operating element ( 3 ) is brought in the at least one direction, a movement state of the vehicle ( 2 ), - with control commands to drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) to indicate an actual state of motion of the vehicle ( 2 ) to the by the respective position of the operating element ( 3 ) to adjust the predetermined state of motion, and - wherein the operating element ( 3 ) is actively driven in dependence on the position in which it is brought, characterized in that - the operating element ( 3 ) is actively driven so that its position in the at least a direction is not changeable faster than at a maximum speed at which the actual state of movement of the vehicle ( 2 ) with the control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) while maintaining a predetermined maximum deviation of the by the respective position of the operating element ( 3 ) predetermined movement state of the vehicle is equalized.

Method according to claim 1, characterized in that the maximum speed is based on a movement model of the vehicle ( 2 ) from the respective position of the operating element ( 3 ) is determined.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that - with the speed at which the position of the operating element ( 3 ) is changed in the at least one direction, a rate of change of the state of motion of the vehicle ( 2 ), - with control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) are given to a rate of change of the actual state of motion of the vehicle ( 2 ) by the respective speed of the operating element ( 3 ) in the at least one direction predetermined rate of change of the state of motion of the vehicle ( 2 ).

Method according to Claim 3, characterized in that the operating element ( 3 ) is actively driven such that it is not acceleratable more than a maximum acceleration when changing its position in the at least one direction, in which a rate of change of the actual state of motion of the vehicle ( 2 ) with the control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) while maintaining a further predetermined maximum deviation to the by the respective speed of the operating element ( 3 ) in the at least one direction predetermined rate of change of the state of motion of the vehicle ( 2 ) is equalizable.

Method according to claim 1 and claim 4, characterized in that the maximum acceleration based on a movement model of the vehicle ( 2 ) from the respective position of the operating element ( 3 ) is determined.

Method according to claim 4 or 5, characterized in that - with the acceleration of the operating element ( 3 ) in the at least one direction, a change in the rate of change of the state of motion of the vehicle ( 2 ), - with control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) to change the rate of change of the actual state of motion of the vehicle ( 2 ) by the respective acceleration of the operating element ( 3 ) in the at least one direction predetermined change in the rate of change of the state of motion of the vehicle ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the specifications for the movement state of the vehicle ( 2 ) via a pilot control in the control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) are implemented.

Control device ( 1 ) for a vehicle ( 2 ) for applying the method according to one of the preceding claims with a control element ( 3 ), whose position can be changed in at least one direction, with a sensor device ( 5 ), which determines the position of the operating element ( 3 ) detected in the at least one direction, with a command generator device, which depends on the position of the operating element ( 3 ) Control commands to drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ), and with a drive device to the operating element ( 3 ) actively, characterized in that the drive means actuators ( 11 ), with which the speed of the operating element ( 3 ) can be limited in the at least one direction to a predeterminable maximum speed.

Control device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the drive means a controller ( 10 ) for the actuators ( 11 ), which determines the maximum speed of the operating element ( 3 ) depending on the with the sensor device ( 5 ) detected position of the operating element ( 3 ) pretends.

Control device ( 1 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the activation device actuators ( 11 ), with which the acceleration of the operating element ( 3 ) can be limited in the at least one direction to a predetermined maximum acceleration.

Control device ( 1 ) according to claim 9 and claim 10, characterized in that the controller ( 10 ) for the actuators ( 11 ) the maximum acceleration depending on the with the sensor device ( 5 ) detected position of the operating element ( 3 ) pretends.

Control device ( 1 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that the command generator means a pilot control device ( 6 ) to the position of the operating element ( 3 ) to implement in the control commands

Control device ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the command generator means comprises a control means for controlling the position of the operating element ( 3 ) to regulate the predetermined state of motion of the vehicle.

Control device ( 1 ) according to one of claims 8 to 13, characterized in that the sensor device ( 5 ) also the speed of the control element ( 3 ) detected in the at least one direction, and that the command generator means also the speed of the operating element ( 3 ) when generating the control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) considered.

Control device ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the sensor device ( 5 ) also the acceleration of the control element ( 3 ) in the at least one direction and that the command generator means also the acceleration of the operating element ( 3 ) when generating the control commands to the drive and / or steering devices ( 8th ) of the vehicle ( 2 ) considered.