DE102018123646A1

DE102018123646A1 - Adaptive lenksteuerung für robustheit gegenüber fehlern bei geschätzten oder vom benutzer bereitgestellten anhängerparametern

Info

Publication number: DE102018123646A1
Application number: DE102018123646.8A
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Raad; Tyler Daavettila; Brian George Buss; Donald Jacob Mattern
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-03-28
Also published as: US20190092388A1; US10730553B2; CN109552415A

Abstract

Ein System zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination beinhaltet ein Fahrzeuglenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung gibt ein Lenksignal an das Lenksystem aus, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Rückwärtswegs zu halten und bestimmt einen geraden Rückwärtsversatz eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als Anteil eines Integrals einer gemessenen Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Lenkassistenztechnologien in Fahrzeugen und insbesondere ein Anhängerrückfahrassistenzsystem zum dynamischen Bestimmen eines Kupplungswinkelversatzes, um das gerade Rückfährtsfahren zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es ist hinreichend bekannt, dass das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Anhänger für viele Fahrer eine schwierige Aufgabe ist. Dies gilt besonders für Fahrer, die das Rückwärtsfahren mit Anhängern nicht gewohnt sind, wie zum Beispiel diejenigen, die nur sporadisch mit einem angebrachten Anhänger fahren (z. B. einen Anhänger gemietet haben, einen privaten Anhänger sporadisch verwenden usw.). Ein Grund für eine derartige Schwierigkeit besteht darin, dass das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Anhänger Gegenlenken erfordert, das dem normalen Lenken beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs ohne einen daran angebrachten Anhänger entgegengesetzt ist, und/oder Bremsen zum Stabilisieren der Fahrzeug-Anhänger-Kombination erfordert, bevor eine Querstellbedingung stattfindet. Ein weiterer Grund für eine derartige Schwierigkeit besteht darin, dass kleine Lenkfehler beim Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs mit einem daran angebrachten Anhänger verstärkt werden, wodurch bewirkt wird, dass der Anhänger von einem gewünschten Weg abkommt.
Daher kann ein Ansatz für das Rückwärtsfahren eines Anhängers, der eine einfache Mensch-Maschine-Schnittstelle bereitstellt und der andere Nachteile bekannter Anhängerrückfahrassistenzsysteme vermeidet, vorteilhaft, wünschenswert oder nützlich sein.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination ein Fahrzeuglenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung gibt ein Lenksignal an das Lenksystem aus, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Rückfahrwegs zu halten und bestimmt einen geraden Rückfahrversatz eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als eine Proportion eines Integrals einer gemessenen Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• die Steuerung verwendet ferner den Versatz des Kupplungswinkels, um das Lenksignal dynamisch einzustellen;
• das Lenksignal hält ferner einen Anhänger aus der Fahrzeug-Anhänger-Kombination auf einem Weg entsprechend einer befohlenen Krümmung innerhalb der gegenüberliegenden Krümmungsbereiche und der gerade Rückfahrweg entspricht einer befohlenen Krümmung von Null;
• der Versatz des Kupplungswinkels liegt an zumindest einem von einer Unregelmäßigkeit in Verbindung mit dem Anhänger oder einem Fehler in einer Messung des Kupplungswinkels und die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination weicht von dem gewünschten Nullwert aufgrund des zumindest einen von der Anhängerunregelmäßigkeit oder dem Fehler ab;
• der Versatz des Kupplungswinkels liegt an einem Rutschen eines Paares an Rädern in zumindest einem von einem Anhänger oder einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination und die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination weicht von dem gewünschten Nullwert aufgrund des Rutschens ab;
• das Rutschen des Paares an Rädern tritt aufgrund einer Neigung einer Oberfläche unter dem Paar an Rädern zumindest teilweise quer zu dem geraden Rückfahrweg auf;
• das System beinhaltet ferner einen Fahrzeuggierratensensor, der an einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei die Eigenschaft eine Gierrate des Fahrzeugs ist und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Fahrzeuggierratensensor misst;
• das System beinhaltet ferner einen Anhängergierratensensor, der an einem Anhänger in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei die Eigenschaft eine Gierrate des Anhängers ist und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Anhängergierratensensor misst;
• das Fahrzeuglenksystem steuert einen Winkel eines Paares an gelenkten Rädern eines Fahrzeugs in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination und misst den Winkel des Paares an gelenkten Rädern während einer derartigen Steuerung, die Steuerung empfängt eine Messung des Winkels des Paares an gelenkten Rädern von dem Fahrzeuglenksystem und die Eigenschaft ist der Winkel des Paares an gelenkten Rädern;
• die gegenüberliegenden Krümmungsbereiche beinhalten maximale Krümmungen an jeweiligen Enden davon und die Steuerung gibt ferner das Lenksignal an das Lenksystem aus, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines maximal gekrümmten Rückfahrwegs entsprechend einer der maximalen Krümmungen zu halten, bestimmt einen maximalen Krümmungsversatz des Kupplungswinkels auf Grundlage eines Fehlers zwischen einem gemessenen stabilen Lenkwinkel und einem vorhergesagten stabilen Lenkwinkel auf Grundlage der maximalen Krümmung und interpoliert eine Kupplungswinkelversatzfunktion unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes und des maximalen Krümmungsversatzes.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination ein Fahrzeuglenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung gibt ein Lenksignal an das Lenksystem aus, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines befohlenen Wegs entsprechend gegenüberliegenden Krümmungsbereichen zu halten, wenn der befohlene Weg ein gerader Rückfahrweg entsprechend einer Krümmung von Null ist, bestimmt einen geraden Rückfahrversatz eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination und bestimmt, wenn der befohlene Weg ein Weg mit maximaler Krümmung entsprechend einer von zwei maximalen Krümmungen an jeweiligen Enden der gegenüberliegenden Krümmungsbereiche ist, einen maximalen Krümmungsversatz des Kupplungswinkels.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination das Ausgeben eines Lenksignals, um einen Anhänger in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Rückfahrwegs zu halten und das Bestimmen eines geraden Rückfahrversatzes eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als eine Proportion eines Integrals eines gemessenen Verhaltens einer Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht, und das dynamische Einstellen des Lenksignals unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, Patentansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs, das mit einem Anhänger verbunden ist, mit einer Ausführungsform eines Kupplungswinkelsensors zum Betreiben eines Anhängerrückfahrassistenzsystems;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenten veranschaulicht;
3 ist eine schematische Darstellung, die die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers, die mit einem zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem überlagert ist, veranschaulicht, wobei Variablen ermittelt werden, die verwendet werden, um eine kinematische Beziehung des Fahrzeugs und des Anhängers für das Anhängerrückfahrassistenzsystem zu bestimmen, gemäß einer Ausführungsform;
4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das Abschnitte einer Krümmungssteuerung, gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform, und andere Komponenten des Anhängerrückfahrassistenzsystems, gemäß solch einer Ausführungsform, veranschaulicht;
5 ist eine Draufsicht einer Lenkeingabevorrichtung mit einem Drehknopf zum Betreiben des Anhängerrückfahrassistenzsystems gemäß einer Ausführungsform;
6 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehknopfs zum Auswählen einer gewünschten Krümmung eines Anhängers und eine entsprechende schematische Darstellung, die ein Fahrzeug und einen Anhänger mit verschiedenen Anhängerkrümmungswegen veranschaulicht, die mit den gewünschten Krümmungen, die ausgewählt werden können, korrelieren;
7 ist eine graphische Darstellung einer stabilen Beziehung zwischen einem Fahrzeuglenkwinkel und einer resultierenden Fahrzeugkrümmung und einem resultierenden Kupplungswinkel;
8 ist eine schematische Darstellung, die eine Rückfahrsequenz eines Fahrzeugs und eines Anhängers zeigt, die verschiedene sequenzielle Krümmungsauswahlen mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem umsetzt, gemäß einer Ausführungsform;
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Fahrzeug zeigt, das versucht, einen Anhänger entlang eines geraden Wegs auf einer geneigten Bodenfläche zurückzufahren;
10 ist eine schematische Ansicht, die das Fahrzeug zeigt, das den Anhänger entlang eines eingestellten geraden Rückfahrwegs auf einer geneigten Fläche zurückfährt; und
11 ist eine schematische Darstellung einer Steuerung, die einen Kompensator einsetzt, der auf einen Steuerparameter angewandt wird, um Fehler zu kompensieren, welche die Leistung beim Halten eines Anhängers auf einem gewünschten Rückfahrweg dynamisch beeinflussen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke „obere/r/s“, „untere/r/s“, „rechte/r/s“, „linke/r/s“, „hintere/r/s“; „vordere/r/s“, „vertikale/r/s“, „horizontale/r/s“, „innere/r/s“, „äußere/r/s“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der nachstehenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, in den Patentansprüchen ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es/sie sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter Bezugnahme auf 1-11 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein Anhängerrückfahrassistenzsystem zum Assistieren beim Zurückfahren einer Kombination aus einem Fahrzeug 14 und einem Anhänger 12, wobei der Anhänger 12 gelenkig an das Fahrzeug 14 gekoppelt ist, wie zum Beispiel um eine Kupplungsverbindung, die einen Kupplungspunkt 42 definiert. Das System 10 beinhaltet ein Fahrzeuglenksystem 62 und eine Steuerung 28, die ein Lenksignal ausgibt, um die Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 entlang eines geraden Rückfahrwegs 26d zu halten (10), wie im Allgemeinen unter Bezugnahme auf 1-8 erörtert. Die Steuerung 28 bestimmt ferner einen geraden Rückfahrkupplungswinkelversatz γ_ο,S zum Anwenden auf einen gemessenen Kupplungswinkel γ̂ an dem Kupplungspunkt 42 zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 als eine Proportion eines Integrals einer gemessenen Eigenschaft der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12, das von einem vorhergesagten Nullwert variiert, wie nachfolgend in Bezug auf 9-11 detaillierter erörtert.
Wie in 1 und 2 gezeigt, kann das System 10 im Allgemeinen nutzbar sein, um einen Rückfahrweg 26 (6) eines Anhängers 12 zu steuern, der an einem Fahrzeug 14 angebracht ist, indem einem Fahrer des Fahrzeugs 14 ermöglicht wird, eine gewünschte Krümmung κ₂ des Rückfahrwegs 26 des Anhängers 12 festzulegen. In einer Ausführungsform lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch, um den Anhänger 12 auf der gewünschten Krümmung κ₂ oder dem gewünschten Rückfahrweg 26 zu führen, wenn ein Fahrer das Gas- und das Bremspedal nutzt, um die Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu steuern. Um die Position des Anhängers 12 relativ zum Fahrzeug 14 zu überwachen, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Sensorsystem 16 beinhalten, das einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 erfasst oder diesen anderweitig bestimmt. In einer Ausführungsform kann das Sensorsystem 16 einen Kupplungswinkelsensor 44, wie zum Beispiel ein sichtbasiertes System, beinhalten, welches eine Kamera 46 an dem Fahrzeug 14 einsetzt, um ein Ziel 52 an dem Anhänger 12 zu überwachen, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen. In einer weiteren Ausführungsform könnten Schätzungen des Kupplungswinkels, die unter Verwendung eines derartigen sichtbasierten Sensors erhalten werden, mit anderen Messwerten oder Schätzungen kombiniert werden, um die Zuverlässigkeit des gesamten geschätzten Kupplungswinkels γ weiter zu erhöhen. In einer Ausführungsform kann das Sensorsystem 16 ein Sensormodul 20 beinhalten, das mit dem Anhänger 12 verbunden ist und das die Dynamik des Anhängers 12, wie zum Beispiel die Gierrate, überwacht und mit einer Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kommuniziert, um den momentanen Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Demnach ist eine Ausführungsform eines Sensormoduls 20 ausgelegt, um sich mit dem Anhänger 12 zu verbinden und eine Anhängergierrate ω₂ zu erzeugen. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 gemäß einer derartigen Ausführungsform kann ebenfalls ein Fahrzeugsensorsystem 16 beinhalten, welches eine Fahrzeuggierrate ω₁ und eine Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ erzeugt. Die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann dadurch einen Kupplungswinkel γ auf der Grundlage der Anhängergierrate ω₂ , der Fahrzeuggierrate ω₁ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ in Anbetracht der kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 schätzen.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann eine Lenkeingabevorrichtung 18, wie zum Beispiel ein drehbarer oder anderweitig beweglicher Knopf 30, für einen Fahrer bereitgestellt werden, um die gewünschte Krümmung κ₂ des Anhängers 12 bereitzustellen. Daher kann die Lenkeingabevorrichtung 18 zwischen einer Vielzahl von Auswahlen betreibbar sein, wie etwa aufeinanderfolgende gedrehte Positionen eines Knopfs 30, die jeweils eine inkrementelle Veränderung der gewünschten Krümmung κ₂ des Anhängers 12 bereitstellen. Beim Eingeben der gewünschten Krümmung κ₂ kann die Steuerung 28 einen Lenkbefehl für das Fahrzeug 14 erzeugen, um den Anhänger 12 auf der gewünschten Krümmung κ₂ auf der Grundlage des geschätzten Kupplungswinkels γ und einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 zu führen.
Unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Ausführungsform ist das Fahrzeug 14 eine Pickup-Truck-Ausführungsform, die mit einer Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 zum Steuern des Rückfahrwegs 26 (6) des Anhängers 12, der mit dem Fahrzeug 14 verbunden ist, ausgestattet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 14 schwenkbar mit einer Ausführungsform des Anhängers 12 verbunden, der über einen Kastenrahmen 32 mit einem geschlossenen Ladebereich 34 verfügt, wobei eine einzelne Achse über eine rechte Radbaugruppe und eine linke Radbaugruppe verfügt, und wobei sich eine Feder 36 in Längsrichtung nach vorn von dem geschlossenen Ladebereich 34 erstreckt. Der veranschaulichte Anhänger 12 verfügt außerdem über einen Anhängerkupplungsverbinder in der Form einer Kopplerbaugruppe 38, die mit einem Fahrzeugkupplungsverbinder in der Form einer Kupplungskugel 40 verbunden ist. Die Kopplerbaugruppe 38 rastet auf der Kupplungskugel 40 ein, um eine schwenkbare Kugelgelenkverbindung bereitzustellen, die den Kupplungspunkt 42 definiert und eine Artikulierung des Kupplungswinkels γ ermöglicht (hier in einigen Fällen als eine gelenkige Kopplung bezeichnet). Es versteht sich, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers 12 alternativ mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt werden können, um eine schwenkbare oder gelenkige Verbindung bereitzustellen, wie etwa durch Verbinden mit einem fünften Radverbinder. Es wird außerdem berücksichtigt, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers 12 mehr als eine Achse beinhalten und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, die für verschiedene Lasten und Objekte konfiguriert sind, wie etwa ein Bootsanhänger oder ein Flachbettanhänger.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet das Sensorsystem 16 in der veranschaulichten Ausführungsform eines von einem Sensormodul 20 und einem sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 zum Schätzen oder Erleichtern der Messung des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Der veranschaulichte Kupplungswinkelsensor 44 nutzt eine Kamera 46 (z. B. eine Videobildkamera), die sich in der Nähe einer oberen Region der Fahrzeugheckklappe 48 am Heck des Fahrzeugs 14 befinden kann, wie gezeigt, derart, dass die Kamera 46 relativ zu der Feder 36 des Anhängers 12 angehoben werden kann. Die veranschaulichte Kamera 46 weist ein Bildsichtfeld 50 auf, das angeordnet und ausgerichtet ist, um ein oder mehrere Bilder des Anhängers 12 aufzunehmen, einschließlich einer Region, die eine oder mehrere gewünschte Zielplatzierungszonen für mindestens ein zu sicherndes Ziel 52 enthält. Obwohl berücksichtigt wird, dass die Kamera 46 Bilder des Anhängers 12 ohne ein Ziel 52 aufnehmen kann, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen, beinhaltet das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 in der veranschaulichten Ausführungsform ein Ziel 52, das an dem Anhänger 12 platziert ist, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Nutzen von Informationen, die über Bilderfassung und -verarbeitung erhalten wurden, des Ziels 52 zu gestatten. Zum Beispiel kann die veranschaulichte Kamera 46 eine Videobildkamera beinhalten, die wiederholt aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12 aufnimmt, die verarbeitet werden können, um das Ziel 52 und dessen Position an dem Anhänger 12 zum Bestimmen der Bewegung des Ziels 52 und des Anhängers 12 relativ zu dem Fahrzeug 14 und den entsprechenden Kupplungswinkel γ zu identifizieren. Es versteht sich ebenfalls, dass die Kamera 46 eine oder mehrere Videobildkameras beinhalten kann und bei anderen Positionen an dem Fahrzeug 14 angeordnet sein kann, um Bilder des Anhängers 12 und der gewünschten Zielplatzierungszone, wie zum Beispiel an einer Fahrgastkabine 54 des Fahrzeugs 14, zu erwerben, um Bilder eines Schwanenhalsanhängers aufzunehmen. Ferner wird berücksichtigt, dass zusätzliche Ausführungsformen des Kupplungswinkelsensors 44 und des Sensorsystems 16 zum Bereitstellen des Kupplungswinkels γ eins oder eine Kombination eines Potentiometers, eines Sensors auf magnetischer Grundlage, eines optischen Sensors, eines Näherungssensors, eines Drehsensors, eines kapazitiven Sensors, eines induktiven Sensors oder eines mechanisch basierten Sensors, wie etwa eine mechanische Sensorbaugruppe, die an der schwenkbaren Kugelgelenkverbindung in Verbindung mit dem Kupplungspunkt 42 montiert ist, Energiewandler eines Reversierhilfssystems, eines Totwinkelsystems und/oder eines überschreitenden Verkehrswarnsystems, oder andere denkbare Sensoren oder Indikatoren für den Kupplungswinkel γ zur Ergänzung oder Verwendung anstelle des sichtbasierten Kupplungswinkelsensors 44 beinhalten können.
Die in 1 veranschaulichte Ausführungsform des Sensormoduls 20 kann der an der Feder 36 des Anhängers 12 in der Nähe des umschlossenen Ladebereichs 34 montiert sein und kann in einem Beispiel einen linken und rechten Raddrehzahlsensor 23 an lateral gegenüberliegenden Rädern 67 des Anhängers 12 beinhalten. Es ist denkbar, dass derartige Raddrehzahlsensoren 23 bidirektionale Raddrehzahlsensoren zum Überwachen von sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsdrehzahlen sind. Es wird ebenfalls berücksichtigt, dass das Sensormodul 20 in zusätzlichen Ausführungsformen auf alternativen Abschnitten des Anhängers 12 montiert oder am Anhänger 12 verteilt sein kann, und zwar in Abhängigkeit von den darin verwendeten konkreten Sensoren, die wiederum in Abhängigkeit von den zu erhaltenen Informationen variieren können und, wenn vorhanden, vom Sensormodul 20 verwendet werden können.
Das Sensormodul 20 kann eine Vielzahl von Signalen erzeugen, welche verschiedene Dynamiken des Anhängers 12 angeben. Die Signale können ein Gierratensignal, ein Querbeschleunigungssignal und Raddrehzahlsignale beinhalten, die jeweils durch einen Anhängergierratensensor 25, einen Beschleunigungsmesser 27 und Raddrehzahlsensoren 23 erzeugt werden können. Es ist denkbar, dass es sich bei dem Beschleunigungsmesser 27 in einigen Ausführungsformen um zwei oder mehr getrennte Sensoren handeln kann und er bei einem Versatzwinkel angeordnet sein kann, wie zum Beispiel zwei Sensoren, die bei plus und minus fünfundvierzig Grad von der Längsachse des Anhänger 12 oder parallel zu der Längs- und Querrichtung des Anhängers 12 angeordnet sind, um ein robusteres Beschleunigungssignal zu erzeugen, sollte ein derartiges Signal durch die Steuerung 28 verwendet werden. Es wird ebenfalls berücksichtigt, dass diese Sensorsignale kompensiert und gefiltert werden könnten, um Versätze und Verschiebungen zu entfernen und Rauschen auszustreichen. Ferner kann die Steuerung 28 verarbeitete Signale verwenden, die außerhalb des Sensorsystems 16 empfangen wurden, darunter Standardsignale vom Bremssteuersystem 72 und dem Servolenksystem 62, wie zum Beispiel die Fahrzeuggierrate ω₁ , die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ und der Lenkwinkel δ, um den Anhängerkupplungswinkel γ, die Anhängergeschwindigkeit und zugehörige Anhängerparameter zu schätzen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, kann die Steuerung 28 den Kupplungswinkel γ auf der Grundlage der Anhängergierrate ω₂ , der Fahrzeuggierrate ω₁ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ in Anbetracht einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 schätzen. Die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann ebenfalls die geschätzten Anhängervariablen und Anhängerparameter zum Steuern des Lenksystems 62, des Bremssteuersystems 72 und des Antriebsstrangsteuersystems 74 nutzen, um zum Beispiel beim Zurückfahren der Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu assistieren oder eine Anhängerschwankungsbedingung abzuschwächen.
Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystem 10, die in 2 gezeigt ist, sind das Sensormodul 20 und der Kupplungswinkelsensor 44 in gestrichelten Linien bereitgestellt, um zu veranschaulichen, dass in verschiedenen Ausführungsformen eins oder das/der andere im System 10 genutzt werden kann. Ferner können die verschiedenen Komponenten, die im Sensormodul 20 verwendet werden können, einschließlich des Raddrehzahlsensors 23, des Anhängergierratensensors 25 und des Beschleunigungsmessers 27, individuell oder in verschiedenen Kombinationen davon in Abhängigkeit von der konkreten Umsetzung der Kupplungswinkelschätzroutine 130 und der Krümmungsroutine 98 und den dadurch genutzten Informationen verwendet werden. Die veranschaulichte Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 empfängt Informationen, die sich auf den Zustand des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 beziehen, von zusätzlichen Sensoren und Vorrichtungen. Diese Informationen beinhalten Positionierinformationen von einer Positioniervorrichtung 56, die ein globales Positioniersystem (global positioning system - GPS) am Fahrzeug 14 oder eine tragbare Vorrichtung beinhalten kann, um eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 auf der Grundlage der Position der Positioniervorrichtung 56 in Bezug auf den Anhänger 12 und/oder das Fahrzeug 14 und auf der Grundlage des geschätzten Kupplungswinkels γ zu bestimmen. Die Positioniervorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ ein Koppelnavigationssystem zum Bestimmen der Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems auf der Grundlage mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ , des Lenkwinkels δ und des Kupplungswinkels γ beinhalten. Andere Fahrzeuginformationen, die von dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 von einem Geschwindigkeitssensor 58 und eine Gierrate ω₁ des Fahrzeugs 14 von einem Fahrzeuggierratensensor 60 beinhalten. Es wird berücksichtigt, dass der Kupplungswinkelsensor 44 und andere Fahrzeugsensoren 17 und Vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa Näherungssensorsignale oder aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12, die die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um einen Indikator des Kupplungswinkels γ zu bestimmen, wie etwa einen Bereich von Kupplungswinkeln.
Wie ferner in 2 gezeigt, befindet sich eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 in Kommunikation mit einem Servolenksystem 62 des Fahrzeugs 14, um die gelenkten Räder 64 (1) des Fahrzeugs 14 zu betreiben, um das Fahrzeug 14 auf eine Weise zu bewegen, dass der Anhänger 12 gemäß der gewünschten Krümmung κ₂ des Anhängers 12 reagiert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 62 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Drehen der gelenkten Räder 64 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wodurch der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 63 des Servolenksystems 62 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann von dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zum autonomen Lenken während eines Rückfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition eines Lenkrades 68 (1) bereitgestellt werden. Allerdings ist das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch mit den gelenkten Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad 68 gemeinsam mit den gelenkten Rädern 64 bewegt, wodurch eine manuelle Intervention mit dem Lenkrad 68 während autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere wird ein Drehmomentsensor 70 am Servolenksystem 62 bereitgestellt, der Drehmoment am Lenkrad 68 erfasst, das nicht der autonomen Steuerung des Lenkrades 68 unterliegen soll und dadurch auf manuelle Intervention hinweist, wodurch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 den Fahrer warnen kann, die manuelle Intervention am Lenkrad 68 zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen.
In alternativen Ausführungsformen verfügen einige Fahrzeuge über ein Servolenksystem 62, das dem Lenkrad 68 erlaubt, teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 64 eines solchen Fahrzeugs gelöst zu werden. Dementsprechend kann das Lenkrad 68 unabhängig von der Weise, mit der das Servolenksystem 62 des Fahrzeugs die gelenkten Räder 64 steuert, gedreht werden (z. B. autonomes Lenken, wie durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 befohlen). Daher kann das Lenkrad 68 bei diesen Typen von Fahrzeugen, bei denen das Lenkrad 68 selektiv von den gelenkten Rädern 64 gelöst wird, um einen unabhängigen Betrieb davon zu ermöglichen, als eine Lenkeingabevorrichtung 18 für das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 genutzt werden, wie hier ausführlicher offenbart.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die in 2 veranschaulicht ist, stellt das Servolenksystem 62 der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 28 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel δ zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12, um den Anhänger 12 entlang der gewünschten Krümmung κ₂ zu führen (9 und 10). Es ist denkbar, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 62 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 62 einen Anhängerrückfahrassistenzalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit aller oder eines Teils der Informationen, die von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenksystem 62, einem Fahrzeugbremssteuersystem 72, einem Antriebsstrangsteuersystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen empfangen wurden, beinhalten.
Wie ebenfalls in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 72 außerdem mit der Steuerung 28 kommunizieren, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 28 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 72 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ kann neben anderen erdenklichen Mitteln außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 74, den Geschwindigkeitssensor 58 und die Positioniervorrichtung 56 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate ω₁ zu bestimmen, die dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 alternativ oder zusätzlich zum Fahrzeuggierratensensor 60 bereitgestellt werden können. In bestimmten Ausführungsformen kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 dem Bremssteuersystem 72 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 14 während des Zurückfahrens des Anhängers 12 zu steuern. Zum Beispiel kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während des Zurückfahrens des Anhängers 12 regulieren, was die Möglichkeit für nicht akzeptable Anhängerrückfahrbedingungen reduzieren kann. Beispiele von nicht akzeptablen Anhängerrückfahrbedingungen beinhalten unter anderem eine Übergeschwindigkeitsbedingung des Fahrzeugs 14, eine hohe Kupplungswinkelrate, eine Instabilität des dynamischen Anhängerwinkels, eine berechnete theoretische Anhänger-Querstellbedingung (definiert durch einen maximalen Fahrzeuglenkwinkel, eine Zugstangenlänge, einen Radstand des Zugfahrzeugs und eine effektive Anhängerlänge) oder physische Kontakt-Querstellbegrenzung (definiert durch eine winklige Verschiebungsgrenze relativ zum Fahrzeug 14 und zum Anhänger 12) und dergleichen. Hier wird offenbart, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Alarmsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten nicht akzeptablen Anhängerrückfahrbedingung ausgeben kann.
Das Antriebsstrangsteuersystem 74, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 interagieren, um Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 14 während des Zurückfahrens des Anhängers 12 zu regulieren. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 notwendig sein, um das Potential für nicht akzeptable Anhängerrückfahrbedingungen zu begrenzen, wie etwa beispielsweise ein Querstellen und eine Instabilität des dynamischen Anhängerwinkels. Ähnlich wie die Hochgeschwindigkeitsüberlegungen, die sich auf nicht akzeptable Anhängerrückfahrbedingungen beziehen, können auch hohe Beschleunigungs- und hohe dynamische Krümmungsanforderungen des Fahrers zu solchen nicht akzeptablen Anhängerrückfahrbedingungen führen.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 2 kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 in der veranschaulichten Ausführungsform mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugalarmsystems 76, das sichtbare, hörbare und tastbare Warnungen veranlassen kann. Zum Beispiel können die Fahrzeugbremsleuchten 78 und die Warnblinkleuchte des Fahrzeugs einen sichtbaren Alarm bereitstellen und ein(e) Fahrzeughupe 79 und/oder - lautsprecher 81 kann einen hörbaren Alarm bereitstellen. Zusätzlich kann das Anhängerrückfahrsystem 10 und/oder Fahrzeugalarmsystem 76 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) 80 für das Fahrzeug 14 kommunizieren. Die HMI 80 kann eine Fahrzeuganzeige 82 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Ferner kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 80 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren in der Hand gehaltenen oder tragbaren Vorrichtungen, einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung kann ebenfalls die Anzeige 82 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung ein oder mehrere Bilder des Anhängers 12 und eine Angabe des geschätzten Kupplungswinkels γ auf der Anzeige 82 anzeigen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung Rückkopplungsinformationen, wie etwa optische, akustische und tastbare Alarme, bereitstellen.
Wie ferner in 2 veranschaulicht, beinhaltet das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 eine Lenkeingabevorrichtung 18, die mit der Steuerung 28 verbunden ist, um die Kommunikation von Informationen dazwischen zu ermöglichen. Wie hier offenbart, kann die Lenkeingabevorrichtung 18 auf eine drahtlose oder drahtgebundene Weise mit der Steuerung 28 verbunden werden. Die Lenkeingabevorrichtung 18 stellt dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Informationen bereit, die den gewünschten Rückfahrweg 26 (6) des Anhängers 12 definieren, damit die Steuerung 28 Lenkbefehle verarbeiten und erzeugen kann. Insbesondere kann die Lenkeingabevorrichtung 18 eine Auswahl oder Positionsinformationen bereitstellen, die mit einer gewünschten Krümmung κ₂ des gewünschten Rückfahrwegs 26 des Anhängers 12 korrelieren. Außerdem können die Anhängerlenkbefehle, die von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellt werden, Informationen in Bezug auf eine befohlene Veränderung des Fahrwegs, wie etwa eine inkrementelle Veränderung der gewünschten Krümmung κ₂ , und Informationen in Bezug auf eine Angabe, dass der Anhänger 12 entlang eines Wegs fährt, der von einer zentralen Längsachse des Anhängers 12 definiert wird, beinhalten, sodass ein gewünschter Krümmungswert von Null einen im Wesentlichen geraden Fahrweg für den Anhänger 12 definiert. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß einer Ausführungsform eine bewegliche Steuereingabevorrichtung beinhalten, um einem Fahrer des Fahrzeugs 14 zu ermöglichen, gewünschte Anhängerlenkaktionen zu befehlen oder anderweitig eine gewünschte Krümmung κ₂ auszuwählen und zu verändern. Zum Beispiel kann die bewegliche Steuereingabevorrichtung ein Drehknopf 30 sein, der um eine Drehachse drehbar sein kann, die sich durch eine obere Fläche oder eine Stirnseite des Knopfes 30 erstreckt. In anderen Ausführungsformen kann der Drehknopf 30 um eine Drehachse drehbar sein, die sich im Wesentlichen parallel zu einer oberen Fläche oder Stirnseite des Drehknopfs 30 erstreckt. Außerdem kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß zusätzlichen Ausführungsformen alternative Vorrichtungen zum Bereitstellen einer gewünschten Krümmung κ₂ oder anderer Informationen beinhalten, die einen gewünschten Rückfahrweg 26 definieren, wie etwa ein Joystick, eine Tastatur, eine Reihe von herunterdrückbaren Knöpfen oder Schaltern, eine Schiebeeingabevorrichtung, verschiedene Benutzerschnittstellen auf einer Touchscreen-Anzeige, ein sichtbasiertes System zum Empfangen von Gesten, eine Steuerschnittstelle auf einer tragbaren Vorrichtung und andere erdenkliche Eingabevorrichtungen, wie sie im Allgemeinen durch einen Fachmann verstanden würden. Es wird berücksichtigt, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 auch als eine Eingabevorrichtung für andere Merkmale funktionieren kann, wie etwa Bereitstellen von Eingaben für andere Fahrzeugmerkmale oder -systeme.
Noch immer unter Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 28 mit einem Mikroprozessor 84 konfiguriert, um Logik und Routinen, die im Speicher 86 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen vom Sensorsystem 16 empfangen, einschließlich des Anhängersensormoduls 20, des Kupplungswinkelsensors 44, der Lenkeingabevorrichtung 18, des Servolenksystems 62, des Fahrzeugbremssteuersystems 72, eines Anhängerbremssystems, des Antriebsstrangsteuersystems 74 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 62 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 14 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg für den Anhänger 12 zu erreichen. Die Steuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann die Steuerung 28 den Speicher 86 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Kupplungswinkelschätzroutine 130, einer Betriebsroutine 132 und einer Krümmungsroutine 98. Es ist anzumerken, dass die Steuerung 28 eine eigenständige spezielle Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie zum Beispiel in das Sensorsystem 16, das Servolenksystem 62 und andere denkbare bordeigene oder externe Fahrzeugsteuersystemen integriert.
Unter Bezugnahme auf 3 widmen wir uns nun einer Erörterung der Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parameter, die verwendet werden, um eine kinematische Beziehung zwischen einer Krümmung eines Fahrwegs des Anhängers 12 und des Lenkwinkels δ des Fahrzeugs 14, das den Anhänger 12 zieht, zu berechnen, was für ein Anhängerrückfahrassistenzsystem 10, das gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, wünschenswert sein kann, einschließlich zur Verwendung durch eine Krümmungsroutine 98 der Steuerung 28 (2) in einer Ausführungsform. Um solch eine kinematische Beziehung zu erreichen, können bestimmte Annahmen in Bezug auf Parameter in Verbindung mit der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 getroffen werden. Beispiele solcher Annahmen beinhalten unter anderem den Anhänger 12, der durch das Fahrzeug 14 bei einer relativ langsamen Geschwindigkeit zurückgefahren wird, Räder 64 des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 mit unerheblichem (z. B. keinem) Schlupf, Reifen des Fahrzeugs 14 mit unerheblicher (z. B. keiner) seitlicher Übereinstimmung, Reifen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 mit unerheblicher (z. B. keiner) Deformierung, Aktordynamik des Fahrzeugs 14, die unerheblich ist, und das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12, das/der unerhebliche (z. B. keine) Roll- oder Neigungsbewegungen aufweist, neben anderen erdenklichen Faktoren mit der Möglichkeit, eine Auswirkung für das Steuern des Anhängers 12 mit dem Fahrzeug 14 zu haben.
Wie in 3 gezeigt, basiert ein Fahrzeug-Anhänger-Modell der kinematischen Beziehung, wie nachstehend veranschaulicht und beschrieben, für ein System, das durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiert ist, auf verschiedenen Parametern in Verbindung mit dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Diese Parameter beinhalten:

δ: Lenkwinkel bei gelenkten Vorderrädern 64 des Fahrzeugs 14;
θ: Gierwinkel des Fahrzeugs 14;
ρ: Gierwinkel des Anhängers 12;
γ: Kupplungswinkel (γ = ρ-θ);
W: Radstand des Fahrzeugs 14;
L: Zugstangenlänge zwischen dem Kupplungspunkt 42 und hinterer Achse des Fahrzeugs 14;
D: Abstand (Anhängerlänge) zwischen Kupplungspunkt 42 und Achse des Anhängers 12 oder effektive Achse für einen mehrachsigen Anhänger; und
r₂ : Krümmungsradius für den Anhänger 12.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen Anhängerwegradius der Krümmung r₂ am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ kann mit der nachfolgend bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Somit, wenn der Kupplungswinkel γ bereitgestellt wird, kann die Anhängerwegkrümmung κ₂ auf der Grundlage des Regulierens des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei ρ̇ die Anhängergierrate ist und η̇ die Anhängergeschwindigkeit ist). $κ_{2} = \frac{1}{r_{2}} = \frac{\dot{ρ}}{\dot{η}} = \frac{(W + \frac{K ν_{1}^{2}}{g}) sin γ + L cos γ tan δ}{D ((W + \frac{K ν_{1}^{2}}{g}) cos γ - L sin γ tan δ)}$
Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ in Abhängigkeit der Anhängerwegkrümmung κ₂ und des Kupplungswinkels γ bereitzustellen. $δ = t a n^{- 1} (\frac{(W + \frac{K ν_{1}^{2}}{g}) [κ_{d} D cos γ - sin γ]}{D L κ_{d} sin γ + L cos γ}) = F (γ, κ_{d}, K)$
Dementsprechend sind bestimmte Parameter (z. B. D, W und L) der kinematischen Beziehung für eine bestimmte Kombination aus Fahrzeug 14 und Anhänger 12 konstant und werden als bekannt vorausgesetzt. v₁ ist die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und g ist die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wenn er auf null gesetzt ist, den Lenkwinkel unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Zum Beispiel können fahrzeugspezifische Parameter der kinematischen Beziehung in der Form relevanter Abmessungen in einem elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs 14 vordefiniert werden und die anhängerspezifischen Parameter der kinematischen Beziehung können von einem Fahrer des Fahrzeugs 14 eingegeben, von einem erfassten Anhängerverhalten als Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig von Signalen, die von dem Anhänger 12 bereitgestellt werden, bestimmt werden. Die gewünschte Anhängerwegkrümmung κ₂ kann von der Fahrereingabe über die Lenkeingabevorrichtung 18 bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen des Lenkwinkels δ kann ein entsprechender Lenkbefehl durch die Krümmungsroutine 98 erzeugt werden, um das Servolenksystem 62 des Fahrzeugs 14 zu steuern.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann eine Annahme durch die Krümmungsroutine 98 getroffen werden, dass ein Längsabstand für die Anhängerzugstangenlänge L zwischen der schwenkbaren Verbindung und der hinteren Achse des Fahrzeugs 14 gleich null ist, um das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu betreiben, wenn ein Schwanenhalsanhänger oder ein anderer ähnlicher Anhänger mit der Kupplungskugel oder einem fünften Radverbinder, der sich über einer hinteren Achse des Fahrzeugs 14 befindet, verbunden ist. Die Annahme besagt im Wesentlichen, dass die schwenkbare Verbindung mit dem Anhänger 12 im Wesentlichen vertikal an der hinteren Achse des Fahrzeugs 14 ausgerichtet ist. Wenn solch eine Annahme getroffen wurde, kann die Steuerung 28 den Lenkwinkelbefehl für das Fahrzeug 14 als eine Funktion unabhängig von dem Längsabstand L zwischen der schwenkbaren Verbindung und der hinteren Achse des Fahrzeugs 14 erzeugen. Es ist anzumerken, dass der erwähnte Schwanenhalsanhänger im Allgemeinen eine Konfiguration der Feder 36 betrifft, die angehoben wird, um eine Verbindung mit dem Fahrzeug 14 an einer erhöhten Position über der hinteren Achse herzustellen, wie etwa innerhalb eines Betts eines Trucks, wobei Ausführungsformen des Schwanenhalsanhängers Flachbettladebereiche, geschlossene Ladebereiche, Wohnwagen, Viehanhänger, Pferdeanhänger, Tiefladeanhänger und andere erdenkliche Anhänger mit solch einer Konfiguration der Feder 36 beinhalten können.
Noch eine weitere Ausführungsform der Krümmungsroutine 98 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 ist in 4 veranschaulicht, welche die allgemeine architektonische Struktur zeigt, wodurch ein Messmodul 88, ein Kupplungswinkelregler 90 und ein Krümmungsregler 92 Routinen sind, die im Speicher 86 (2) der Steuerung 28 (2) gespeichert sein können. In der veranschaulichten Struktur stellt die Lenkeingabevorrichtung 18 dem Krümmungsregler 92 der Steuerung 28 einen gewünschten Krümmungswert κ₂ bereit, wobei der Krümmungsregler 92 und der Kupplungswinkelregler 90 arbeiten, um den Kupplungswinkel γ auf einen Wert, welcher der gewünschten Krümmung κ₂ entspricht, innerhalb eines Abschnitts eines sich ergebenden gesamten Rückfahrwegs 26 (6) zu bringen, indem der Lenkwinkel δ des Fahrzeugs 14 gesteuert wird. Der Krümmungsregler 92 berechnet einen gewünschten Kupplungswinkel γ_ref auf der Grundlage der aktuellen gewünschten Krümmung κ₂ gemeinsam mit dem Lenkwinkel δ, der durch ein Messmodul 88 in dieser Ausführungsform der Steuerung 28 bereitgestellt wird. Das Messmodul 88 kann eine Speichervorrichtung sein, die von der Steuerung 28 getrennt oder darin integriert ist, die Daten von Sensoren des Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 speichert, wie etwa von dem Kupplungswinkelsensor 44 und den Fahrzeugsensoren 17, oder alternativ kann das Messmodul 88 anderweitig Daten direkt von den Sensoren übertragen, ohne als Speichervorrichtung zu funktionieren. Sobald der gewünschte Kupplungswinkel γ_ref vom Krümmungsregler 92 berechnet wurde, erzeugt der Kupplungswinkelregler 90 einen Lenkwinkelbefehl auf der Grundlage des berechneten gewünschten Kupplungswinkels γ_ref sowie eines gemessenen oder anderweitig geschätzten Kupplungswinkels γ̂ und einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14. Der Lenkwinkelbefehl wird dem Servolenksystem 62 des Fahrzeugs 14 bereitgestellt, wobei die Krümmungsroutine 98 auf der Grundlage eines geschlossenen Regelkreises arbeitet, um die Dynamik des Systems 10 während des Betriebs kontinuierlich zu berücksichtigen. Dementsprechend verarbeiten der Krümmungsregler 92 und der Kupplungswinkelregler 90 kontinuierlich Informationen vom Messmodul 88, um genaue Lenkwinkelbefehle bereitzustellen, die den Anhänger 12 auf die gewünschte Krümmung κ₂ und den gewünschten Rückfahrweg 26 ohne wesentliche Überschreitung oder kontinuierliche Schwingung des Fahrwegs um die gewünschte Krümmung κ₂ positionieren.
Insbesondere ist das Gelangen in das Steuersystem 10 eine Eingabe, κ₂ , welche die gewünschte Krümmung des Anhängers 12 darstellt, die dem Krümmungsregler 92 bereitgestellt wird. Der Krümmungsregler 92 kann als ein statischer Plan, p(κ₂, δ), ausgedrückt werden, der in einer Ausführungsform die folgende Gleichung aufweist: $p (κ_{2}, δ) = {tan}^{- 1} (\frac{κ_{2} D + L tan (δ)}{κ_{2} D L tan (δ) - W})$
Der Ausgabekupplungswinkel von p(κ₂, δ) wird als das Bezugssignal, γ_ref , für den Rest des Steuersystems 10 bereitgestellt, obwohl der Wert des Lenkwinkels δ, der vom Krümmungsregler 92 verwendet wird, Rückkopplung vom Messmodul als ein Ergebnis der nicht linearen Funktion des Kupplungswinkelreglers 90 für den Lenkwinkelbefehl, der dem Servolenkmodul 62 bereitgestellt wird, und der tatsächlichen Bewegung der gelenkten Räder 64, die dadurch erreicht wird, darstellt. In der veranschaulichten Ausführungsform verwendet der Kupplungswinkelregler 90 Rückkopplungslinearisierung zum Definieren einer Rückkopplungssteuerregelung, wie folgt: $g (u, γ, ν) = δ = {tan}^{- 1} (\frac{W}{ν (1 + \frac{L}{D} cos (γ))} (u - \frac{ν}{D} sin (γ))) .$
Die Hilfsvariable u ist die Ausgabe einer proportionalen integralen (PI) Steuerung, wodurch der integrale Abschnitt im Wesentlichen stationäre Spurfehler eliminiert. Insbesondere kann das in 4 veranschaulichte Steuersystem 10 mit den folgenden algebraischen Differentialgleichungen ausgedrückt werden: $\dot{γ} (t) = \frac{ν (t)}{D} sin (γ (t)) + (1 + \frac{L}{D} cos (γ (t))) \frac{ν (t)}{W} \bar{δ}$
$tan (δ) = \bar{δ} = \frac{W}{ν (t) (1 + \frac{L}{D} cos (γ (t)))} (K_{P} (p (κ_{2}, δ) - γ (t)) - \frac{ν (t)}{D} sin (γ (t)))$
Es wird berücksichtigt, dass die PI-Steuerung Verstärkungsterme auf der Grundlage der Anhängerlänge D aufweisen kann, da kürzere Anhänger im Allgemeinen eine schnellere Dynamik aufweisen. Zusätzlich kann der Kupplungswinkelregler 90 dazu konfiguriert sein, den gewünschten Kupplungswinkel γ_ref zu verhindern, um einen Querstellwinkel γ_jk zu erreichen oder zu überschreiten, wie von der Steuerung 28 berechnet oder anderweitig durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bestimmt, wie hier ausführlicher offenbart.
Nun wird auf 5 Bezug genommen, die eine Ausführungsform der Lenkeingabevorrichtung 18 veranschaulicht, die auf einer Mittelkonsole 108 des Fahrzeugs 14 nahe einem Schalthebel 110 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 18 einen Drehknopf 30 zum Bereitstellen der gewünschten Krümmung κ₂ des Anhängers 12 für die Steuerung 28 (2). Insbesondere kann die Winkelposition des Drehknopfs 30 mit einer Krümmungseingabe korrelieren, sodass die Drehung des Knopfs 30 auf eine andere Winkelposition eine andere befohlene Krümmung κ₂ mit einer inkrementellen Veränderung auf der Grundlage des Ausmaßes der Drehung und, in einigen Ausführungsformen, eine normalisierte Rate, wie hier ausführlicher beschrieben, bereitstellt.
Der Drehknopf 30, wie in 5 veranschaulicht, kann auf einen Mittelpunkt oder eine Ruhestellung P(AR) zwischen gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereichen R(R), R(L) vorgespannt werden (z.B. durch eine Rückstellfeder). In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erster der gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereiche R(R) im Wesentlichen gleich einem zweiten R(L) der gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereiche R(L), R(R). Um eine taktile Angabe eines Ausmaßes der Drehung des Drehknopfs 30 bereitzustellen, kann ein Drehmoment, das den Knopf 30 in Richtung der Ruhestellung P(AR) vorspannt, zunehmen (z. B. nicht linear) in Abhängigkeit des Ausmaßes der Drehung des Drehknopfs 30 in Bezug auf die Ruhestellung P(AR). Zusätzlich kann der Drehknopf 30 mit einer Position konfiguriert sein, die Arretierungen angibt, sodass der Fahrer die Ruhestellung P(AR) spüren kann und die Annäherung der Enden der gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereiche R(L), R(R) fühlt (z. B. weiche Endanschläge). Der Drehknopf 30 kann einen gewünschten Krümmungswert κ₂ in Abhängigkeit eines Ausmaßes der Drehung des Drehknopfs 30 in Bezug auf die Ruhestellung P(AR) und einer Bewegungsrichtung des Drehknopfs 30 in Bezug auf die Ruhestellung P(AR) erzeugen, die selbst einem Null-Krümmungsbefehl entspricht. Wie in 6 veranschaulicht, wird außerdem berücksichtigt, dass die Drehung des Drehknopfs 30 außerdem verwendet werden kann, um die Ausgabe der gewünschten Krümmung κ₂ für die Steuerung 28 zu bestimmen. Die Ruhestellung P(AR),114 des Knopfs 30 entspricht einem Signal, das angibt, dass das Fahrzeug 14 derart gelenkt werden sollte, dass der Anhänger 12 entlang eines im Wesentlichen geraden Rückfahrwegs 26 (wie durch die Nummerierung der Position 114 des Knopfes 30 entsprechend des konkreten erreichten und damit übereinstimmenden Wegs 26 angegeben) entsprechend einer Null-Anhängerkrümmungsanforderung vom Fahrer zurückgefahren wird, wie durch die Längsachse des Anhängers 12 definiert, wenn der Knopf 30 zur Ruhestellung P(AR) zurückgedreht wurde. Eine maximale Position des Knopfs 30 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn (d. h. Grenzen der gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereiche R(R), R(L) in 5) kann jeweils einem entsprechenden Signal entsprechen, das eine maximale zulässige Krümmung κ_max (d. h. die akuteste Bewegungsbahn oder der kleinste Krümmungsradius) eines Fahrwegs des Anhängers 12 angibt, die durch die Steuerung 28 zugelassen wird und so ausgewählt ist, dass sie kleiner als die Begrenzungskrümmung κ_lim entsprechend einer Querstellbedingung ist.
7 veranschaulicht ein Beispiel der stabilen Beziehungen (die von der Anhängerlänge D und der Kupplungsposition L abhängig sind) zwischen dem Lenkwinkel δ, der Anhängerkrümmung κ₂ und dem Kupplungswinkel γ. Das Lenksystem verhängt eine physische Grenze für den maximalen Lenkwinkel, bezeichnet mit δ_lim . Die Anhängerkrümmung, die einem Lenkradwinkel δ_lim entspricht, wird mit κ_lim bezeichnet, während der entsprechende Kupplungswinkel der Querstellwinkel γ_jk ist. Wenn der Kupplungswinkel γ den Querstellwinkel γ_jk erreicht oder übersteigt, wird Lenksystem anschließend nicht in der Lage sein, wie benötigt gegenzulenken, um den Kupplungswinkel γ zu reduzieren, während das Zurückfahren des Anhängers fortgesetzt wird. Je weiter sich der Kupplungswinkel γ ferner dem Querstellwinkel γ_jk nähert, desto größer wird die Rückfahrdistanz, die zum Reduzieren oder Nullsetzen des Kupplungswinkels benötigt wird. Daher kann das System 10 die gewünschte Krümmung κ_d auf ein Intervall von [-κ_max, κ_max] begrenzen, wobei 0 < κ_max < κ_lim. Die maximale zulässige Krümmung κ_max kann so gewählt werden, dass die bestimmte Leistungsziele erfüllen kann, wie nachstehend beschrieben.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6 kann ein Fahrer den Drehknopf 30 drehen, um eine gewünschte Krümmung κ₂ innerhalb des verfügbaren Bereiches gerichteter Positionen bereitzustellen, während der Fahrer des Fahrzeugs 14 den Anhänger 12 zurückfährt. In der veranschaulichten Ausführungsform dreht sich der Drehknopf 30 um eine zentrale Achse zwischen einer zentralen oder Mittelposition 114 entsprechend einem im Wesentlichen geraden Rückfahrweg 26 (d. h. Krümmung von null), wie durch die Längsachse des Anhängers 12 definiert, und verschiedenen gedrehten Positionen 116, 118, 120, 122 auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelposition 114, die eine gewünschte Krümmung κ₂ (die als der „Krümmungsbefehl“ bezeichnet werden kann) entsprechend einem Radius des gewünschten Rückfahrwegs 26 für den Anhänger 12 bei der entsprechenden der befohlenen gedrehten Positionen 116, 118, 120, 122 befehlen. Es wird berücksichtigt, dass der Drehknopf 30 gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands konfiguriert sein kann und auf ein Mittel verzichtet, um in eine Ruhestellung P(AR) zwischen gegenüberliegenden drehbaren Bewegungsbereichen vorgespannt zu werden. Durch das Fehlen eines solchen Vorspannens kann ermöglicht werden, dass eine aktuelle Drehposition des Drehknopfs 30 beibehalten wird, bis die Drehsteuereingabevorrichtung manuell zu einer anderen Position bewegt wird.
Unter Bezugnahme auf 8 wird ein Verwendungsbeispiel für die Lenkeingabevorrichtung 18 (5) zum Vorschreiben einer Krümmung κ₂ eines gewünschten Rückfahrwegs 26 (path of travel - POT) (6) oder eines Abschnitts davon des Anhängers 12 beim Zurückfahren des Anhängers 12 mit dem Fahrzeug 14 gezeigt. In Vorbereitung auf das Zurückfahren des Anhängers 12 kann der Fahrer des Fahrzeugs 14 das Fahrzeug 14 nach vorn entlang eines Durchzugswegs (pull-thru path - PTP) fahren, um das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 bei einer ersten Rückfahrposition B1 zu positionieren. In der ersten Rückfahrposition B1 sind das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 in Längsrichtung aneinander ausgerichtet, sodass eine zentrale Längsachse L1 des Fahrzeugs 14 an einer zentralen Längsachse L2 des Anhängers 12 (z. B. parallel oder zusammenfallend) ausgerichtet ist. Hier wird offenbart, dass eine solche Ausrichtung der Längsachsen L1, L2 bei Beginn einer Instanz einer Anhängerrückfahrfunktionalität keine Voraussetzung für die Betriebsfähigkeit eines Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 ist, jedoch zur Kalibrierung erfolgen kann.
Nach dem Anschalten des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 (z. B. vor, nach oder während der Durchzugssequenz) beginnt der Fahrer damit, den Anhänger 12 durch Zurückfahren des Fahrzeugs 14 aus der ersten Rückfahrposition B1 zurückzufahren. Solange der Drehknopf 30 (5) der Anhängerrückfahrlenkeingabevorrichtung 18 (FIG. in der Ruhestellung P(AR) bleibt und keine anderen Lenkeingabevorrichtungen 18 eingeschaltet sind, lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14, wie es notwendig ist, um zu veranlassen, dass der Anhänger 12 entlang eines im Wesentlichen geraden Fahrwegs zurückgefahren wird, wie durch die Längsrichtung des Anhängers 12, spezifisch die zentrale Achse L2 des Anhängers 12 zum Zeitpunkt, als das Zurückfahren des Anhängers 12 begonnen hat, definiert. Wenn der Anhänger 12 die zweite Rückfahrposition B2 erreicht, dreht der Fahrer den Drehknopf 30, um dem Anhänger 12 zu befehlen, nach rechts zu lenken (d. h. eine Drehung der Position des Knopfs R(R) im Uhrzeigersinn). Dementsprechend lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 wie benötigt, um zu veranlassen, dass der Anhänger 12 in Abhängigkeit eines Ausmaßes der Drehung des Drehknopfs 30 in Bezug auf die Ruhestellung P(AR), einer Geschwindigkeitsbewegung des Knopfs 30 und/oder einer Bewegungsrichtung des Knopfs 30 in Bezug auf die Ruhestellung P(AR) nach rechts gelenkt wird. Ähnlich dazu kann dem Anhänger 12 befohlen werden, nach links zu lenken, indem der Drehknopf 30 nach links gedreht wird. Wenn der Anhänger 12 die Rückfahrposition B3 erreicht hat, ermöglicht der Fahrer dem Drehknopf 30, zur Ruhestellung P(AR) zurückzukehren, wodurch veranlasst wird, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 wie benötigt lenkt, um zu veranlassen, dass der Anhänger 12 entlang eines im Wesentlichen geraden Fahrwegs zurückgefahren wird, wie durch die zentrale Längsachse L2 des Anhängers 12 zu dem Zeitpunkt definiert, bei welchem der Drehknopf 30 in die Ruhestellung P(AR) zurückgedreht wurde. Danach lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 wie benötigt, um zu veranlassen, dass der Anhänger 12 entlang dieses im Wesentlichen geraden Wegs zur vierten Rückfahrposition B4 zurückgefahren wird. Diesbezüglich werden gekrümmte Abschnitte eines Fahrwegs POT des Anhängers 12 durch Drehung des Drehknopfs 30 vorgegeben und gerade Abschnitte des Fahrwegs POT werden durch eine Ausrichtung der zentralen Längsachse L2 des Anhängers 12 vorgegeben, wenn der Knopf 30 sich in der Ruhestellung P(AR) befindet oder dahin zurückgedreht wird.
In der in 8 veranschaulichten Ausführungsform interagiert der Fahrer mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10, um das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 anzuschalten, und lenkt das System 10 automatisch, wenn der Fahrer das Fahrzeug 14 zurückfährt. Wie vorstehend erörtert, kann der Fahrer den Anhängerrückfahrweg befehlen, indem eine Lenkeingabevorrichtung 18 verwendet wird, und die Steuerung 28 kann den Fahrzeuglenkwinkel δ bestimmen, um die gewünschte Krümmung κ₂ zu erreichen, während der Fahrer die Drossel und Bremse steuert.
Unter Bezugnahme auf 9 ist nun eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 14 gezeigt, das einen Anhänger 12 zurücksetzt, während gerades Zurückfahren gemäß einem Krümmungsbefehl κ von Null κ_2,0 auf einer Bodenfläche G versucht wird, die eine Neigung S zumindest teilweise quer zu dem sich ergebenden gewünschten Rückfahrweg 26d aufweist, wobei es sich um einen geraden Rückfahrweg handelt, wie gezeigt. Wie vorstehend erörtert, nimmt die Rückkopplungssteuerregel der Gleichungen (5) und (6) und durch die in 4 veranschaulichte Krümmungsroutine 98 umgesetzt null Schlupf an einem beliebigen der Paare an Rädern entweder am Anhänger 12 oder Fahrzeug 14 an, darunter in den gelenkten Rädern 64 oder Hinterrädern 65 des Fahrzeugs 14 oder in den Rädern 67 des Anhängers 12. Auf diese Weise kann sich jeglicher Schlupf, der in einem oder mehreren von den Sätzen an Rädern 64, 65, 67 auftritt, negativ auf die Leistung des Systems 10 beim Halten des Anhängers 12 entlang des Rückfahrwegs 26 in der gewünschten Krümmung κ auswirken. Auf eine ähnliche Weise wird angemerkt, dass sich andere „Rauschfaktoren“ oder Unregelmäßigkeiten, darunter Kupplungsspiel oder ein Fehler in der Messung des Kupplungswinkels γ, ähnlich auf die Leistung des Systems 10 auswirken können. Insbesondere bezieht sich Kupplungsspiel darauf, dass der Kupplungspunkt 42 zwischen dem Anhänger 12 und Fahrzeug 14 versetzt zur Mitte ist, wodurch ein kleiner Kupplungswinkel γ eingeführt werden kann, wenn ein Kupplungswinkelsensor 44 (insbesondere einer, der Bildgebung verwendet, um die Position des Ziels 52 zu verfolgen—1) einen Kupplungswinkel y null erfasst. Auf eine ähnliche Weise, in einer Ausführungsform, in der das System 10 einen alternativen Sensor verwendet, um den Kupplungswinkel y zu schätzen, wie zum Beispiel einen Sensor 25 der Anhängergierrate ω₂ , kann sich ein Fehler in einer derartigen Schätzung, verursacht durch eine beliebige Anzahl an Faktoren, im Zeitverlauf aggregieren und zu unvorhergesagtem Verhalten führen. Im Allgemeinen wird der Effekt derartiger Rauschfaktoren am häufigsten von einem Benutzer während geradem Rückwärtsfahren umgesetzt, wie dargestellt, wenn das erwartete Verhalten des Systems 10 am einfachsten von dem Benutzer quantifiziert wird, oder während des Rückwärtsfahrens bei einer maximalen Krümmung κ_max , wenn die Konsequenzen einer Abweichung von gewünschter Leistung die bedeutendste Konsequenz haben (d. h. Abschaltung des Systems 10).
In dem in 10 veranschaulichten Beispiel sind das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12, um den Kupplungspunkt 42 gekoppelt, entlang eines geraden Wegs 26d auf der Bodenfläche G mit einer Neigung S quer zu einem geraden Rückfahrweg 26d positioniert. Wenn das Rückwärtsfahren unter Verwendung des Systems 10 mit einer Nullkrümmungseingabe κ_2,0 durchgeführt wird, die dem gewünschten geraden Rückfahrweg 26d entspricht, ermöglicht die Neigung S unter dem Fahrzeug 14, dass Schwerkraft bewirkt, dass zumindest die Anhängerräder 67 die Neigung S hinab und weg von dem gewünschten geraden Rückfahrweg 26d rutschen. Dies kann nicht nur Bewegung des Anhängers entlang eines Neigungswinkels σ₂ die Neigung S hinab bewirken, sondern nicht vorhandene Kompensation durch das System 10 kann bewirken, dass sich der Anhänger 12 weg von dem Kupplungswinkel γ dreht, den die Krümmungsroutine 98 auf Grundlage der gewünschten Krümmung erfordert (der in dem Beispiel des geraden Zurücksetzens null beträgt). Insbesondere kann ein derartiger zunehmender Kupplungswinkel γ auftreten, wenn die Anhängerräder 67 stärker rutschen als die Fahrzeugräder 64,65 und kann zum Beispiel dazu führen, dass das System 10, wenn eine Kompensation fehlt, das Fahrzeug 14 derart lenkt, dass der Kupplungswinkel γ wieder null ist und entsprechend dem Anhänger einfach entlang des sich ergebenden Wegs 26_s folgt. Wie in 10 gezeigt, kann ein gerades Rückwärtsfahren des Anhängers 12 erfordern, dass das Fahrzeug 14 gelenkt wird, um den Anhänger 12 in einem unbekannten Kupplungswinkel γ zu halten, um der Bewegung des Anhängers 12 entlang des Winkels σ₂ aufgrund des Rutschens des Anhängerrads 67 entgegenzuwirken. Ferner noch können die hinteren Fahrzeugräder 65 und gelenkten Räder 64 ebenfalls rutschen, wodurch in größerem oder geringerem Ausmaß bewirkt wird, dass sich die hinteren Räder 65 entlang eines Winkels σ₁ bewegen und sich die gelenkten Räder 64 entlang eines anderen Winkels σ₀ bewegen, wobei eine derartige Bewegung bewirkt, dass sich das Fahrzeug 14 dreht, während es auch versucht, sich entlang des gewünschten geraden Wegs 26_s zu bewegen. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Kompensation für die Bewegung der Räder 64 und 65 entlang der jeweiligen Winkel σ₀ und σ₁ erforderlich, um nicht nur Bewegung des Fahrzeugs entlang des gewünschten Weges 26d zu erreichen, sondern den gewünschten Kupplungswinkel γ beizubehalten, um den Anhänger 12 in die Richtung des Weges 26d zu bewegen. Da das vorstehend beschriebene allgemeine System 10 dazu neigt, als Reaktion auf einen Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 einen Nullkupplungswinkel γ anzustreben, kommt die Steuerung 28, der angemessene Kompensation fehlt, nicht bei dem erforderlichen Kupplungswinkel γ an.
Entsprechend kann das System 10, wie in 11 gezeigt, einen Kompensator 94 einsetzen, um bei dem Kupplungswinkel γ anzukommen, der erforderlich ist, um das Rückwärtsfahren des Anhängers 12 in der Richtung des gewünschten Rückfahrweges 26d beizubehalten, der effektiv entlang eines eingestellten Weges 26_adj ist (10), der zu Weg 26d versetzt ist, aber in die gewünschte Richtung davon führt. Im Allgemeinen erfolgt dies durch Kennzeichnen des Kupplungswinkels γ, der erforderlich ist, um den Anhänger 12 entlang des eingestellten geraden Wegs 26adj zurückzufahren, als Versatz γ_o zu dem Nullkupplungswinkel γ, bei dem das System 10 unter normalen Umständen ankommen würde. Auf diese Weise bestimmt die in 11 abgebildete Steuerung 28 den erforderlichen Kupplungswinkelversatz γ_o dynamisch, indem ein adaptives Gesetz auf Grundlage einer gewünschten kinematischen Eigenschaft der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 angewandt wird, von der bekannt ist, dass sie sich auf gerades Rückwärtsfahren bezieht. Wie vorstehend erwähnt, nimmt die Steuerung 28 mittels des Kompensators 94 eine Messung einer derartigen Eigenschaft und stellt den Kupplungswinkelversatz γ_o in dem dargestellten geschlossenen Schema auf Grundlage der Messung ein.
Um den vorstehend beschriebenen Versatz γ_o auf das durch die Krümmungsroutine 98 umgesetzte (und vorstehend in Gleichung (2) festgelegte) Steuergesetz anzuwenden, wird der von dem Kompensator 94 bestimmte Kupplungswinkelversatz γ_o , wie weiter nachfolgend beschrieben, von dem geschätzten Kupplungswinkel γ̂ (der unter Verwendung des Kupplungswinkelsensors 44 oder unter Verwendung von Informationen von dem Anhängergierratensensor 25 und/oder Fahrzeuggierratensensor 60 in der Kupplungswinkelschätzungsroutine 130 erhalten werden kann) subtrahiert, und die sich ergebende Differenz γ̂-γ_o wird in die Krümmungsroutine 98 eingegeben, was zu der folgenden modifizierten Gleichung führt: $δ = {tan}^{- 1} (\frac{(W + \frac{K ν_{1}^{2}}{g}) [κ_{d} D cos (\hat{γ} - γ_{0}) - sin (\hat{γ} - γ_{0})]}{D L κ_{d} sin (\hat{γ} - γ_{0}) + L cos (\hat{γ} - γ_{0})}) = F (\hat{γ} - γ_{0}, κ_{d}, K)$
Der Kupplungswinkelversatz γ_o wird unter Anwendung eines adaptiven Gesetzes in dem Kompensator 94 bestimmt, das auf Grundlage einer bekannten Eigenschaft des geraden Zurückfahrens abgeleitet ist, nämlich dass, während des geraden Zurückfahrens: 1) sich das Fahrzeug 14 nicht drehen sollte; 2) sich der Anhänger 12 nicht drehen sollte; und 3) der Lenkwinkel δ null sein sollte. Diese Eigenschaften repräsentieren vorhergesagte Verhaltensweisen der relevanten kinematischen Eigenschaften der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 unter einem Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 (sodass die Steuerung 28 anstrebt, die Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 entlang des geraden Rückfahrweges 26d zu halten). Es wird nämlich unter einem Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 vorhergesagt, dass die Anhängergierrate ω₂ , die Fahrzeuggierrate ω₁ und der Lenkwinkel δ alle null sein sollten. Auf diese Weise verwendet der Kompensator 94 eine Abweichung von dem vorhergesagten Verhalten einer der Eigenschaften, was zu einem gewünschten Nullwert davon führt, um bei dem Kupplungswinkelversatz γ_ο anzukommen, der zu geradem Zurückfahren führt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine beliebige der aufgelisteten Rückfahreigenschaften alleine verwendet werden, um ein adaptives Gesetz abzuleiten, das in dem Kompensator 94 in einer Variation des Systems 10 verwendbar ist, wobei eine Messung für die relevante Eigenschaft (jeweils Fahrzeuggierrate ω₁, Anhängergierrate ω₂ und Lenkwinkel δ) genommen ist und der Steuerung 28 zur Verfügung steht. In dem Fall der Eigenschaft (1), dass die Fahrzeuggierrate ω₁ null ist, ist die Beobachtung geschrieben als ω₁≡0 oder ∫ω₁dt≡0. Wie vorstehend erörtert, kann das Zurückfahren des Fahrzeugs 14 an einer Neigung S die Drehung des Fahrzeugs 14 aufgrund eines Unterschieds zwischen den Rutschwinkeln σ₀ und σ₁ zwischen den gelenkten Rädern 64 und den hinteren Rädern 65 bewirken, was darauf hinweist, dass kein gerades Zurückfahren erreicht ist. Auf diese Weise kann der Kompensator 94 den Kupplungswinkelversatz γ_ο proportional zu dem Integral der Fahrzeuggierrate ω₁ (d. h. der Änderung des Fahrzeuggierwinkels θ) sein lassen, wodurch sich die folgende Gleichung ergibt: $γ_{0} (t) = K_{i} \int_{0}^{t} ω_{1} (τ) d τ_{_{_{_{.}}}}$
Auf diese Weise kann eine Variation der Steuerung 28, wie in 11 dargestellt, unter Verwendung eines Integrators gemäß der Gleichung (8) zum Bestimmen des Kupplungswinkelversatzes γ_ο in dem Kompensator 94 den Integrator, der in dem Kompensator 94 enthalten ist, während eines Nullkrümmungsbefehls κ_2,0 anschalten. Auf diese Weise, wie veranschaulicht, nimmt der Kompensator 94 den Krümmungsbefehl κ₂ als eine Eingabe, um zu bestimmen, ob der Krümmungsbefehl κ₂ geradem Zurückfahren entspricht (d. h. ein Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 ist oder innerhalb einer kleinen, zuvor festgelegten Spanne liegt, wie zum Beispiel +/- 0,01 κ_max , von null). Ebenso kann der Kompensator 94 auch den gemessenen oder geschätzten Kupplungswinkel γ̂ als eine Eingabe nehmen, um zu bestimmen, ob der Kupplungswinkel γ ausreichend nahe an null ist, um durch die Bestimmung des Kupplungswinkelversatzes γ_ο einen Nullkupplungswinkel γ beizubehalten. Wenn diese Bedingungen erfüllt worden sind, schaltet der Kompensator 94 den Integrator an und nimmt die charakteristische Messung, die Fahrzeuggierrate ω₁ in dem vorliegenden Fall, und gibt den Wert für den Versatz γ_ο aus, während der Integrator akkumuliert.
Wie gezeigt, wird der Wert für den Versatz γ_ο von dem gemessenen oder geschätzten Kupplungswinkelwert γ̂ subtrahiert und in die Krümmungsroutine 98 eingegeben, wie vorstehend erörtert, die den gewünschten Lenkwinkel δ des als ein Signal ausgibt, wobei ein derartiges Signal von dem Lenksystem 62 innerhalb des Fahrzeugs 14 empfangen wird, das die gelenkten Räder 64 steuert (entweder direkt oder durch Steuern des Lenkradwinkels durch EPAS 62, um die gelenkten Räder 64 zu wenden), um bei dem gewünschten Lenkwinkel δ anzukommen. Aktuell sollte der sich ergebende Lenkwinkel δ die Fahrzeuggierrate ω₁ reduzieren, die weiter gemessen und dem Kompensator 94 zugeführt wird, solange die befohlene Krümmung κ2 null oder ausreichend nahe an null ist. Entsprechend setzt die Steuerung 28 die Fahrzeuggierrate ω₁ auf null, indem der Integrator auf Grundlage der Fahrzeuggierrate ω₁ weiter akkumuliert wird und erhöht entsprechend den Kupplungswinkelversatz γ_o , bis eine Nullfahrzeuggierrate ω₁ erreicht ist. Durch Verwenden des Integrators, um einen Anhängerversatzwinkel γ_ο in der geschlossenen Weise zu erreichen, die in 11 dargestellt ist, erhöht sich (oder reduziert sich) der Kupplungswinkelversatz γ_o , solange die Fahrzeuggierrate ω₁ nicht null ist. Wie vorstehend erörtert, strebt das System 10, wenn sich der Anhänger 12 auf einem rutschigen Weg 26s bewegt, der nicht gerade ist, die Position des Anhängers 12 entlang des Weges 26s an, in einem Versuch, den Wert der Summe des Kupplungswinkels γ und des aktuellen Kupplungswinkelversatzes γ_ο auf null zu setzen. Dies bewirkt eine Drehung des Fahrzeugs 14, wodurch die Ausgabe des Integrators erhöht wird, bis der korrekte Kupplungswinkelversatz γ_ο bestimmt ist. An einem derartigen Punkt bleibt der Wert für den Integrator konstant (keine angenommenen Störungen) und wird der erhaltene Lenkwinkel δ beibehalten.
Es wird angemerkt, dass es wünschenswert sein kann, die Verstärkung K_i des Integrators in Gleichung (8) in Abhängigkeit verschiedener Faktoren zu wählen, darunter die Anhängerlänge D. Entsprechend kann K_i auf einen Wert gesetzt werden, der durch bekannte Mittel als zur Verwendung in der bestimmten Umsetzung des Systems 10 ausreichend bestimmt wurde. Da die Anhängerlänge D anfänglich bekannt ist oder dem System 10 während des Betriebs bekannt wird (zum Beispiel durch die Schätzungsroutine 130), kann die Verstärkung K_i proportional zur Anhängerlänge D sein, zum Beispiel, indem Werte für K_i in einer Lookup-Tabelle enthalten sind oder durch eine entsprechende Gleichung, die empirisch gefüllt oder bestimmt wird. Auf diese Weise kann ein angemessener Wert für K_i verwendet werden, um annehmbare Systemleistung zu erreichen.
Ein alternativer Integrator kann auf Grundlage der vorstehenden Eigenschaft (2) abgeleitet werden, wobei die Anhängergier ρ verwendet wird, um den Kupplungswinkelversatz γ_ο zu bestimmen, gemäß einer linearen Funktion des Integrals der Anhängergierrate ω₂ gemäß der Gleichung: $γ_{0} (t) = K_{i} \int_{0}^{t} ω_{2} (τ) d τ_{_{_{_{.}}}}$
Die Verwendung dieses Integrators wird auf eine ähnliche Weise zu der ausgeführt, die vorstehend beschrieben ist. Insbesondere kann der Kompensator 94 den Integrator anschalten, wenn bestimmt wird, dass die befohlene Krümmung κ2 null oder ausreichend nahe an null ist, wobei der Ausgabekupplungswinkelversatz γ_ο proportional zunimmt, solange die Anhängergierrate ω₂ ungleich null ist, sodass der korrekte Kupplungswinkelversatz γ_ο erreicht wird. An einem derartigen Punkt wird das gerade Rückwärtsfahren des Anhängers 12 entlang des eingestellten Weges 26adj erreicht. Der Wert der Verstärkung K_i kann festgelegt oder auf Grundlage der vorstehend in Bezug auf die Verwendung der Gleichung (8) erörterten Grundsätze bestimmt werden.
Als eine weitere Alternative kann die vorstehende Eigenschaft (3), bei der der Lenkwinkel δ null sein muss, verwendet werden, um einen Integrator abzuleiten, der von dem Kompensator 94 verwendet werden kann. Auf diese Weise kann der Lenkwinkel δ verwendet werden, um den Kupplungswinkelversatz γ_ο abzuleiten, vorausgesetzt, dass sich die Fahrzeuggierrate ω₁ auf die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ und den Lenkwinkel δ bezieht, durch die Gleichung: $ω_{1} = {\frac{ν_{1} tan δ}{W}}_{_{_{_{,}}}}$
unter Bedingungen, bei denen kein Reifenrutschen vorhanden ist. Entsprechend ist die Bedingung des Nulllenkwinkels δ äquivalent zu: ∫v₁tan(δ)/Wdt≡0, was vereinfacht werden kann als: ∫v₁δdt≡0 Auf diese Weise bestimmt ein Kompensator 94 den Kupplungswinkelversatz γ_o als proportional zu dem Integral des Lenkradwinkels δ unter Verwendung der Gleichung: $γ_{0} (t) = K_{i} \int_{0}^{t} ν_{1} (τ) δ (τ) d τ$
die annähernd äquivalent zur Verwendung der Gleichung (8) ist, wie vorstehend beschrieben. Es wird angemerkt, dass Rutschen der Fahrzeugräder (64,65) zu einem leicht anderen momentanen Kupplungswinkelversatz γ_ο führen kann, da die Basisgleichung (10) nicht gilt, wenn Räderrutschen vorhanden ist. Derartige Ungenauigkeiten können jedoch nicht verhindern, dass das System 10 unter Verwendung der Steuerung 28 und des Kompensators 94 die Leistung des geraden Zurückfahrens im Vergleich zu einem nicht kompensierten System verbessert und der unter Verwendung von (11) bestimmte Kupplungswinkelversatz γ_ο konvergiert wahrscheinlich zu einem Wert, der sehr nahe an dem ist, der unter Verwendung von (8) erhalten würde. Ferner, da der Lenkwinkel δ direkt gemessen werden kann, anstatt sich auf Gyros oder dergleichen zu verlassen (wie für die Bestimmung der Fahrzeuggierrate ω₁ oder Anhängergierrate ω₂ ), kann die Messung des Lenkwinkels δ genauer sein als die Messungen der Fahrzeuggierrate ω₁ und Anhängergierrate ω₂ , sodass Ungenauigkeiten aufgrund des Vorhandenseins von Rutschen S nicht zu vergleichsweise schlechterer Leistung führen, wenn die Gleichung (11) oder ein Äquivalent verglichen mit den Gleichungen (8) oder (9) verwendet wird, unter der Anmerkung, dass bei einem abwesenden Räderrutschen (z. B. wenn ein Anhängerversatz γ_ο erforderlich ist, um Anhängerspiel zu kompensieren) die Leistung unter Verwendung von Gleichung (11) oder dergleichen besser sein kann.
Während die Bestimmung und Verwendung des Kupplungswinkelversatzes γ_ο vorstehend als zum Kompensieren von Rutschen, insbesondere von Anhängerrädern 67, verwendet beschrieben wird, um ein gerades Zurückfahren auf einer Bodenfläche G zu erreichen, die Neigung S aufweist, können die in 11 dargestellte Steuerung 28 und die Verwendung beliebiger der vorstehend erörterten Kompensationsschemata auch die vorstehend erörterten zusätzlichen Rauschfaktoren kompensieren. Insbesondere können, während das Vorhandensein von Neigung S einen tatsächlichen Nichtnullkupplungswinkel γ erfordern kann, induziert im System 10 durch den Einschluss des Kupplungswinkelversatzes γ_o , Kupplungsspiel (oder andere Mängel in der Geometrie oder Konstruktion des Anhängers 12) oder Mess- oder Schätzungsfehler beim Kupplungswinkel γ den durch den Kompensator 94 bestimmten Kupplungswinkelversatz γ_ο verwenden, um den tatsächlichen Kupplungswinkel γ auf null zu bringen, wenn für gerades Zurückfahren auf Bodenfläche G gewünscht, wenn keine Neigung S vorhanden ist. Auf diese Weise kann der Kompensator 94 nützlich sein, um das Zurückfahren des Anhängers 12 entlang des Rückfahrweges 26 zu verbessern, der eine Nullkrümmung κ_2,0 aufweist, unabhängig von einem bestimmten Faktor, der das gerade Zurückfahren beeinflusst, und ohne einen solchen zu bestimmen.
In einer beliebigen der vorstehend erörterten Umsetzungen kann der Kupplungswinkelversatz γ_o , bestimmt durch den Kompensator 94 während des geraden Zurückfahrens (d. h. bestimmt durch Anschalten des Integrators, wenn die befohlene Krümmung κ₂ null oder ausreichend nahe daran ist), nur für das gerade Zurückfahren gelten. Ferner kann anhaltende geschlossene Verwendung des Kompensators 94 gemäß dem vorstehend beschriebenen Schema nicht während des Zurückfahrens entlang eines Weges 26 verwendet werden, für den die Krümmung κ nicht null ist, da die vorstehend erörterten Integratoren bewirken, dass der Kompensator 94 den tatsächlichen Kupplungswinkel γ einstellt, um ein gerades Zurückfahren zu erreichen. Auf diese Weise wird der Integrator angehalten, wenn der Kompensator 94 eine Eingabe ungleich null für die befohlene Krümmung κ₂ erhält. Es wird jedoch angemerkt, dass der Rauschfaktor oder die -faktoren, die zur Bestimmung eines Nichtnullkupplungswinkelversatzes γ_o während des geraden Zurückfahrens führen, sich während des nicht geraden Zurückfahrens auch negativ auf die Systemleistung auswirken können. Wie vorstehend erwähnt, kann die Bestimmung eines Kupplungswinkelversatzes γ_ο auch die Leistung des Systems 10 während des Zurücksetzens entlang eines Wegs 26, der eine maximal zulässige Krümmung κ_max aufweist, verbessern. Eine Umsetzung eines derartigen Systems ist beschrieben in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung, die unter dem Aktenzeichen des Bevollmächtigten 83815555 („die Anmeldung 555“) eingereicht wurde, deren vollständige Offenbarung hier eingeschlossen ist.
Insbesondere verwendet eine darin beschriebene Variation des Systems 10 eine Steuerung, die der hier in 11 dargestellten Steuerung 28 im Allgemeinen ähnlich ist, einschließlich der Verwendung eines Kompensators, der auf eine ähnliche Weise integriert werden kann wie der hier beschriebene Kompensator 94 und die geschätzte Kupplungswinkelrate $\hat{\dot{γ}}$
und den Lenkwinkel δ als Eingaben nehmen kann, um einen Kupplungswinkelversatz γ_ο subtrahiert von dem gemessenen oder geschätzten Kupplungswinkel γ zu bestimmen, der in die Krümmungsroutine 98 eingeführt wird. In der Ausführungsform, die in der Anmeldung '555 beschrieben ist, wird der Kompensator 94 angeschaltet, wenn der Krümmungsbefehl κ₂ nahe einer maximalen Krümmung κ_2,max für das System 10 ist, bestimmt auf Grundlage verschiedener Parameter, darunter dem maximalen Lenkwinkel δ_max und der Anhängerlänge D, wie vorstehend erörtert, um den Kupplungswinkel γ unter einem Querstellwinkel γ_jk zu halten, während ein Spielraum in dem Lenkwinkel δ_marg ausreichend gehalten wird, um den Kupplungswinkel γ zurück auf null zu setzen, wenn anschließend ein Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 gefordert ist. Auf diese Weise wird der Kupplungswinkelversatz γ_ο erreicht, um Fehler in einer oder mehreren Eingaben oder geschätzten Parametern (wie zum Beispiel Anhängerlänge D und Kupplungsposition L) oder Messungen (wie zum Beispiel Kupplungswinkel γ) zu kompensieren, die bewirken können, dass der tatsächliche Kupplungswinkel γ und Lenkwinkel δ zu anderen Winkeln konvergieren als erwartet oder als die stabilen Werte davon bestimmt, auf Grundlage der Parameter und Messungen.
Ein derartiges Schema kann durch die vorliegende Steuerung 28 umgesetzt werden, wie in 11 veranschaulicht, indem dem Kompensator 94 eine angemessene Routine hinzugefügt wird, die angeschaltet wird, wenn die befohlene Krümmung κ₂ entweder für die linke R(L) oder rechte R(R) (5) Bewegungsspanne für den Knopf 30 bei dem maximalen Wert κ_2,max ist und ein stabiler (d. h. γ̇ ≈ null) Zustand erfasst ist. Der Kompensator 94 nimmt dann den Lenkwinkel δ als eine Eingabe und berechnet den Kupplungswinkelversatz γ_ο in Abhängigkeit eines Fehlers zwischen dem tatsächlichen gemessenen Lenkwinkel δ und einem vorhergesagten Lenkwinkel δ_pred für die gegebene Krümmung κ_2,max angesichts der Eingabe oder geschätzten Werte für die Anhängerlänge D und den Kupplungsversatz L. Auf diese Weise kann der Kompensator 94 die Leistung verbessern, wenn ein Faktor, der zu einem stabilen Fehler beiträgt, ein(e) unbekannte(r) Neigung oder Skalierungsfaktor in dem Kupplungswinkelsensor 44 oder der Schätzungsroutine 130 (und verwandten Sensoren 25,60--FIG. 2) ist. Ferner noch kann ein derartiger Kompensator 94 auch die Fähigkeit des Systems 10 verbessern, den Kupplungswinkel γ nach einer maximal befohlenen Krümmung κ_2,max zu reduzieren, um andere Fehler zu kompensieren, wie zum Beispiel in den eingegebenen oder geschätzten kinematischen Parametern (darunter Anhängerlänge D und Kupplungsversatz L).
Es wird auch angemerkt, dass die Steuerung 28 einen stabilen Kupplungswinkel γ_max in Verbindung mit der gewünschten Lenkwinkelbegrenzung δ_marg berechnen kann. Dies ist der Kupplungswinkel, bei dem die nominale Steuerung der Gleichung (2) einen Lenkwinkel δ_max , befehlen würde, der einen Lenkwinkelspielraum von δ_marg lässt. Wenn das Kompensationsschema der maximalen Krümmung Werte für den Kupplungswinkelversatz γ_ο bei den Maximalkrümmungsbefehlen κ_2,max jeweils in Verbindung mit den linken R(L) und rechten R(R) Bewegungsspannen bestimmt hat, jeweils als γ_o,L und γ_o,R bezeichnet, kann der Kompensator 94 den Kupplungswinkelversatz γ_ο für das gerade Zurückfahren verwenden, vorstehend erhalten und bezeichnet als γ_o,S mit den Kupplungswinkelversätzen γ_o,R und γ_o,L , um Messungen des Kupplungswinkels γ zu korrigieren (oder andere Fehler zu kompensieren, die sich auf den Kupplungswinkel γ auswirken), nicht nur während des Zurückfahrens unter einem Nullkrümmungsbefehl κ_2,0 oder unter einem Maximalkrümmungsbefehl κ_2,max , sondern auch über die gesamte Spanne an Kupplungswinkeln. Dies kann unter Verwendung eines interpolierenden Kupplungswinkelmessungsfehlermodells erfolgen, wobei das Steuergesetz in Gleichung (7) den Kupplungswinkelversatz γ_ο berechnet wie folgt verwendet: $γ_{0} (γ) = {\begin{matrix} γ_{o, S} + \frac{γ_{o, R} - γ_{o, S}}{γ_{max} + γ_{o, R} - γ_{o, S}} (γ - γ_{o, S}) & w h e n γ \geq γ_{0, S} \\ γ_{o, S} + \frac{γ_{o, S} - γ_{o, L}}{γ_{max} + γ_{o, S} - γ_{o, L}} (γ - γ_{o, S}), & w h e n γ < γ_{0, S_{_{_{_{_{_{_{_{_{,}}}}}}}}}} \end{matrix}$
sodass der Kupplungswinkelversatz γ_ο von dem momentanen gemessenen Kupplungswinkel γ̂ abhängig ist. Auf diese Weise kann der Kompensator 94, wie in 11 dargestellt, in der vorliegenden Ausführungsform Integratoren beinhalten und Gesetze für den Kupplungswinkelversatz γ_ο,S des geraden Zurückfahrens und die linken und rechten maximalen Kupplungswinkelversätze γ_o,L und γ _o,R aktualisieren, sowie die Interpolationsfunktion der Gleichung (12). Es wird angemerkt, dass die Funktion (12) ein Beispiel für eine verwendbare Interpolationsfunktion ist und dass andere Interpolationsfunktionen, wie zum Beispiel Parabel- oder Spline-Funktionen, für denselben Zweck verwendet werden können. Es ist ferner angemerkt, dass die Funktion aktualisiert werden kann, während sich der Wert für den Kupplungswinkelversatz γ_ο,S des geraden Zurückfahrens zum Beispiel aufgrund einer Änderung der Neigung S der Bodenfläche G ändert, die sich auf die Leistung des geraden Zurückfahrens des Systems 10 auswirkt. In einem Aspekt kann die Verwendung des Lenkwinkels δ als eine Eingabe in den Kompensator 94 zum Bestimmen des Kupplungswinkelversatzes γ_ο,S des geraden Zurückfahrens die Verwendung eines derartigen Kompensators 94 vereinfachen, da dieselbe Messung verwendet wird, um die Kupplungswinkelversätze γ_o,L , γ_o,R und γ_ο,S zu bestimmen, was auch zu genauerer oder konsistenterer Interpolation führen kann. Es wird jedoch angemerkt, dass andere Ausführungsformen die Fahrzeuggierrate ω₁ oder Anhängergierrate ω₂ , wie vorstehend erörtert, verwenden können, um den Kupplungswinkelversatz γ_ο,S des geraden Zurückfahrens zu bestimmen. Ähnlich können andere Eigenschaften verwendet werden, um maximale Kupplungswinkelversätze γ_o,L und γ_o,R zu bestimmen, darunter die Kupplungswinkelrate γ̇ , wie ferner in der Anmeldung '555 erörtert, sowie andere Variationen und Modifikationen der darin erörterten Kompensationsschemata.
In einer weiteren Ausführungsform integriert ein Verfahren zum Assistieren beim Zurückfahren einer Kombination aus einem Fahrzeug 14 und einem Anhänger 12 die Verwendung des vorstehend beschriebenen Systems 10 gemäß den vorstehend beschriebenen Parameterkompensationsschemata und den Variationen davon. Das Verfahren kann im Allgemeinen das Ausgeben des Lenksignals (d. h. des gewünschten Lenkwinkels δ_des ) beinhalten, um den Anhänger 12 aus der vorstehend beschriebenen Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 entlang eines Rückfahrwegs 26 zu halten, der im Allgemeinen gerade ist oder anderweitig einer befohlenen Nullkrümmung κ_2,0 entspricht. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen eines Kupplungswinkelversatzes γ_ο,S, des geraden Zurückfahrens wie vorstehend in Bezug auf die Steuerung 28 beschrieben, die in 11 dargestellt ist, beinhalten, was als Proportion eines Integrals des gemessenen Verhaltens erfolgt, zum Beispiel bestimmt als ein gemessener momentaner Wert, für eine Eigenschaft der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12, die von einem vorhergesagten Nullwert abweicht. Wie vorstehend erörtert, kann die Eigenschaft eine beliebige der vorstehend erörterten in Bezug auf die bekannten Eigenschaften (1)-(3) der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 unter geradem Zurückfahren sein, was die Fahrzeuggierrate ω₁ , die Anhängergierrate ω₂ und den Lenkwinkel δ beinhaltet, die während des geraden Zurückfahrens des Anhängers 12 durch das Fahrzeug 14 null sein sollten (d. h. als null vorhergesagt sind). Entsprechend kann das Verfahren durch Bereitstellen des Kupplungswinkelversatzes γ_ο,S des geraden Zurückfahrens das Lenksignal dynamisch einstellen, das dem Fahrzeuglenksystem 62 bereitgestellt wird, wie vorstehend erörtert, indem der Kupplungswinkelversatz γ_ο,S des geraden Zurückfahrens angewandt wird. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 11 erörtert, kann eine derartige Anwendung durch Subtrahieren des Kupplungswinkelversatzes γ_ο,S des geraden Zurückfahrens von einem gemessenen oder erfassten Wert für den Kupplungswinkel γ erfolgen, der verwendet wird, um den gewünschten Lenkwinkel δ_des in einem geschlossenen Steuerschema zu bestimmen.
Das vorliegende Verfahren kann umgesetzt werden, um Rutschen eines oder mehrerer der gelenkten Räder 64, der hinteren Fahrzeugräder 65 und der Anhängerräder 67 zu korrigieren, wie vorstehend erörtert, aufgrund der Neigung S auf der Bodenfläche G, auf der die Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 positioniert ist. Insbesondere bewirkt das Räderrutschen, dass die gemessene Eigenschaft der Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 von null abweicht, wodurch der Wert bereitgestellt wird, der verwendet wird, um den gewünschten Kupplungswinkelversatz γ_o zu bestimmen. Wie vorstehend erörtert, kann das Lenksignal verwendet werden, um die Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 entlang eines Rückfahrwegs 26 entsprechend der gegenüberliegenden linken R(L) und rechten R(R) Spannen der Krümmung κ zu halten, sodass ein Nullkrümmungswert (entsprechend einem mittigen Krümmungswert P(AR)) einem geraden Zurückfahren entspricht. Wie ebenfalls erörtert, kann das Verfahren auch das Ausgeben des Lenksignals beinhalten, um die Kombination aus dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 entlang jeweiliger maximal gekrümmter Rückfahrwege 26 zu halten, die einer jeweiligen der maximalen Krümmungen κ_max entsprechen. In derartigen Fällen kann das Verfahren auch das Bestimmen jeweiliger linker und rechter maximaler Krümmungsversätze γ_o,L und γ_o,R auf Grundlage eines stabilen Fehlers in einem relevanten vorhergesagten Verhalten beinhalten, wie vorstehend erörtert. Das Verfahren kann auch das Interpolieren einer Kupplungswinkelversatzfunktion zwischen den bestimmten Kupplungswinkelversätzen γ_ο,L, γ_o,R und γ_ο,S beinhalten, um das Lenksignal für den gewünschten Lenkwinkel δ_des unter Verwendung der Kupplungswinkelversatzfunktion dynamisch einzustellen.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen wie koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft oder dem Wesen nach entfernbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstiger Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Veränderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Vorgänge oder Schritte innerhalb der beschriebenen Vorgänge mit anderen offenbarten Vorgängen oder Schritten zum Bilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können. Die hier offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Assistieren beim Rückwärtsfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination bereitgestellt, die ein Fahrzeuglenksystem aufweist; und eine Steuerung: Ausgeben eines Lenksignals an das Lenksystem, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines graden Rückfahrwegs zu halten; Bestimmen eines geraden Rückfahrversatzes eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als Proportion eines Integrals einer gemessenen Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner den Versatz des Kupplungswinkels verwendet, um das Lenksignal dynamisch einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksignal ferner einen Anhänger aus der Fahrzeug-Anhänger-Kombination auf einem Weg entsprechend einer befohlenen Krümmung innerhalb der gegenüberliegenden Krümmungsbereiche hält; und der gerade Rückfahrweg entspricht einer befohlenen Krümmung von Null.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz des Kupplungswinkels an einem von einer Unregelmäßigkeit in Verbindung mit dem Anhänger oder einem Fehler in einer Messung des Kupplungswinkels liegt und die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination von dem gewünschten Nullwert aufgrund des einen von der Anhängerunregelmäßigkeit oder dem Fehler abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz des Kupplungswinkels an einem Rutschen eines Paares an Rädern in zumindest einem von einem Anhänger oder einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination liegt und die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination von dem gewünschten Nullwert aufgrund des Rutschens abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Rutschen des Paares an Rädern aufgrund einer Neigung einer Oberfläche unter dem Paar an Rädern zumindest teilweise quer zu dem geraden Rückfahrweg auftritt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Fahrzeuggierratensensor gekennzeichnet, der an einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei: die Eigenschaft eine Gierrate des Fahrzeugs ist; und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Fahrzeuggierratensensor misst.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anhängergierratensensor beinhaltet, der an einem Anhänger in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei: die Eigenschaft eine Gierrate des Anhängers ist; und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Anhängergierratensensor misst.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuglenksystem einen Winkel eines Paares an gelenkten Rädern eines Fahrzeugs in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination steuert und den Winkel des Paares an gelenkten Rädern während einer derartigen Steuerung misst, die Steuerung eine Messung des Winkels des Paares an gelenkten Rädern von dem Fahrzeuglenksystem empfängt und die Eigenschaft der Winkel des Paares an gelenkten Rädern ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Krümmungsbereiche maximale Krümmungen an jeweiligen Enden davon beinhalten und die Steuerung ferner das Lenksignal an das Lenksystem ausgibt, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines maximal gekrümmten Rückfahrwegs entsprechend einer der maximalen Krümmungen zu halten, einen maximalen Krümmungsversatz des Kupplungswinkels auf Grundlage eines Fehlers zwischen einem gemessenen stabilen Lenkwinkel und einem vorhergesagten stabilen Lenkwinkel auf Grundlage der maximalen Krümmung bestimmt und eine Kupplungswinkelversatzfunktion unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes und des maximalen Krümmungsversatzes interpoliert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination bereitgestellt, die ein Fahrzeuglenksystem aufweist, und eine Steuerung, für die Folgendes gilt: Ausgeben eines Lenksignals an das Lenksystem, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines befohlenen Wegs entsprechend gegenüberliegenden Krümmungsbereichen zu halten, wenn der befohlene Weg ein gerader Rückfahrweg entsprechend einer Krümmung von Null ist, Bestimmen eines geraden Rückfahrversatzes eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination und Bestimmen, wenn der befohlene Weg ein Weg mit maximaler Krümmung entsprechend einer von zwei maximalen Krümmungen an jeweiligen Enden der gegenüberliegenden Krümmungsbereiche ist, eines maximalen Krümmungsversatzes des Kupplungswinkels.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den geraden Rückfahrversatz des Kupplungswinkels als Proportion eines Integrals eines gemessenen Verhaltens einer Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination bestimmt, das von einem gewünschten Nullwert abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuglenksystem einen Winkel eines Paares an gelenkten Rädern eines Fahrzeugs in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination steuert und den Winkel des Paares an gelenkten Rädern während einer derartigen Steuerung misst, die Steuerung eine Messung des Winkels des Paares an gelenkten Rädern von dem Fahrzeuglenksystem empfängt und die Eigenschaft der Winkel des Paares an gelenkten Rädern ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den maximalen Krümmungsversatz des Kupplungswinkels auf Grundlage eines Fehlers zwischen einem gemessenen stabilen Lenkwinkel und einem vorhergesagten stabilen Lenkwinkel auf Grundlage der maximalen Krümmung bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner eine Kupplungswinkelversatzfunktion unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes und des maximalen Krümmungsversatzes interpoliert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner die Kupplungswinkelversatzfunktion verwendet, um das Lenksignal dynamisch einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Assistieren beim Rückwärtsfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination bereitgestellt, aufweisend das Ausgeben eines Lenksignals, um einen Anhänger in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Rückfahrwegs zu halten und das Bestimmen eines geraden Rückfahrversatzes eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als eine Proportion eines Integrals eines gemessenen Verhaltens einer Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht, und das dynamische Einstellen des Lenksignals unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz des Kupplungswinkels an einem Rutschen eines Paares an Rädern in zumindest einem von dem Anhänger oder einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination aufgrund einer Neigung einer Fläche unter dem Paar an Rädern zumindest teilweise quer zu dem geraden Rückfahrweg liegt und das gemessene Verhalten der Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination von dem gewünschten Nullwert aufgrund des Rutschens abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ausgelegt, um den Anhänger der Fahrzeug-Anhänger-Kombination auf einem befohlenen Weg entsprechend gegenüberliegenden Krümmungsbereichen zu halten; und entspricht der gerade Rückfahrweg einer befohlenen Krümmung von null.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Krümmungsbereiche maximale Krümmungen an jeweiligen Enden davon beinhalten; und wobei das Verfahren ferner Folgendes beinhaltet: Ausgeben des Lenksignals an das Lenksystem, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines maximal gekrümmten Wegs entsprechend einer der maximalen Krümmungen zu halten; Bestimmen eines maximalen Krümmungsversatzes des Kupplungswinkels auf Grundlage eines Fehlers zwischen einem gemessenen stabilen Lenkwinkel und einem vorhergesagten stabilen Lenkwinkel auf Grundlage der maximalen Krümmung; Interpolieren einer Kupplungswinkelversatzfunktion unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes und des maximalen Krümmungsversatzes; und dynamisches Einstellen des Lenkwinkelsignals unter Verwendung der Kupplungswinkelversatzfunktion, darunter Verwenden des geraden Rückfahrversatzes, wenn die befohlene Krümmung null ist.

Claims

System zum Assistieren beim Zurückfahren einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination, umfassend: ein Fahrzeuglenksystem; und eine Steuerung zum: Ausgeben eines Lenksignals an das Lenksystem, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Rückfahrwegs zu halten; Bestimmen eines geraden Rückfahrversatzes eines Kupplungswinkels in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination als eine Proportion eines Integrals einer gemessenen Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das von einem gewünschten Nullwert abweicht.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner den Versatz des Kupplungswinkels verwendet, um das Lenksignal dynamisch einzustellen.
System nach Anspruch 1, wobei: das Lenksignal ferner einen Anhänger aus der Fahrzeug-Anhänger-Kombination auf einem Weg entsprechend einer befohlenen Krümmung innerhalb der gegenüberliegenden Krümmungsbereiche hält; und die gerade Rückfahrstrecke einer befohlenen Krümmung von Null entspricht.
System nach Anspruch 3, wobei: die gegenüberliegenden Krümmungsbereiche maximale Krümmungen an jeweiligen Enden davon beinhalten; und die Steuerung ferner das Lenksignal an das Lenksystem ausgibt, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines maximal gekrümmten Rückfahrwegs entsprechend einer der maximalen Krümmungen zu halten.
System nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner: einen maximalen Krümmungsversatz des Kupplungswinkels auf Grundlage eines Fehlers zwischen einem gemessenen stabilen Lenkwinkel und einem vorhergesagten stabilen Lenkwinkel auf Grundlage der maximalen Krümmung bestimmt; und eine Kupplungswinkelversatzfunktion unter Verwendung des geraden Rückfahrversatzes und des maximalen Krümmungsversatzes interpoliert.
System nach Anspruch 1, wobei der Versatz des Kupplungswinkels an einem von einer Unregelmäßigkeit in Verbindung mit dem Anhänger oder einem Fehler in einer Messung des Kupplungswinkels liegt.
System nach Anspruch 6, wobei die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination aufgrund des einen von der Anhängerunregelmäßigkeit oder dem Fehler von dem gewünschten Nullwert abweicht.
System nach Anspruch 1, wobei der Versatz des Kupplungswinkels an einem Rutschen eines Paares an Rädern in zumindest einem von einem Anhänger oder einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination liegt.
System nach Anspruch 8, wobei die gemessene Eigenschaft der Fahrzeug-Anhänger-Kombination aufgrund des Rutschens von dem gewünschten Nullwert abweicht.
System nach Anspruch 9, wobei das Rutschen des Paares an Rädern aufgrund einer Neigung einer Oberfläche unter dem Paar an Rädern zumindest teilweise quer zu dem geraden Rückfahrweg auftritt.
System nach Anspruch 1, ferner beinhaltend einen Fahrzeuggierratensensor, der an einem Fahrzeug in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei: die Eigenschaft eine Gierrate des Fahrzeugs ist; und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Fahrzeuggierratensensor misst.
System nach Anspruch 1, ferner beinhaltend einen Anhängergierratensensor, der an einem Anhänger in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination angebracht und in Kommunikation mit der Steuerung ist, wobei: die Eigenschaft eine Gierrate des Anhängers ist; und die Steuerung die Gierrate unter Verwendung einer Eingabe von dem Anhängergierratensensor misst.
System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeuglenksystem einen Winkel eines Paares an gelenkten Rädern eines Fahrzeugs in der Fahrzeug-Anhänger-Kombination steuert und den Winkel des Paares an gelenkten Rädern während einer derartigen Steuerung misst.
System nach Anspruch 13, wobei: die Steuerung eine Messung des Winkels des Paares an gelenkten Rädern von dem Fahrzeuglenksystem empfängt; und die Eigenschaft der Winkel des Paares an gelenkten Rädern ist.
Fahrzeug, umfassend das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche.