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Die Erfindung betrifft eine Verfahren zum Betreiben einer Anlage mit Fahrzeug und Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Aus der
EP 0 997 430 B1 ist ein Verfahren zum Durchfahren einer Kurve mit einem kurvengängigen Regalbediengerät bekannt.
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Aus der
EP 2 736 832 B1 ist ein kurvengängiges Regalbediengerät, bei welchem das Drehmoment des Vorderrads mit dem Drehmoment des Hinterrads verglichen wird.
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Aus der
DE 10 2020 108 304 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein elektrisches Allradantriebssystem mit Stern-Dreieck-Verbindung für elektrifizierte Fahrzeuge bekannt.
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Aus der
DE 10 2012 014 012 A1 ist ein Verfahren zum Steuern der Längsbewegung eines schienengebundenen Fahrzeugs bekannt.
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Aus der
DE 198 49 276 A1 ist ein Verfahren zum Durchfahren einer Strecke bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein ruckfreies Durchfahren einer Kurve mittels eines Fahrzeugs, insbesondere mittels eines kurvengängigen Regalbediengeräts, weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei der Anlage nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Betreiben einer Anlage mit Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, insbesondere kurvengängigem Regalbediengerät, vorgesehen ist,
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insbesondere wobei das Verfahren ein Verfahren zum Steuern der Längsbewegung eines schienengebundenen Regalbediengeräts, welches durch wenigstens zwei an einer gemeinsamen Schiene in Fahrrichtung beabstandet zueinander geführte Antriebsräder, nämlich durch ein Vorderrad und durch ein Hinterrad, angetrieben wird, ist,
insbesondere wobei ein zeitabhängiger Verlauf von Sollpositionen für das Fahrzeug vorgegeben wird,
wobei das Fahrzeug mit einem von einem ersten, in Drehzahlregelung betriebenen Antrieb angetriebenen Vorderrad und einem von einem zweiten, in Drehzahlregelung betriebenen Antrieb angetriebenen Hinterrad entlang einer Bahnkurve in der Anlage verfahren wird, wobei die Bahnkurve geradlinige Bereiche und zumindest einen gekrümmten Bereich, insbesondere Kurvenbereich, aufweist,
wobei, insbesondere von einem Lageregler, eine Sollwertvorgabe derart erzeugt wird, dass die Istposition des Fahrzeugs auf eine Sollposition hingeregelt wird, insbesondere, dass die zum jeweils aktuellen Zeitpunkt erfasste oder bestimmte Istposition des Fahrzeugs auf eine vorgegebene, vom jeweils aktuellen Zeitpunkt abhängige Sollposition hingeregelt wird,
insbesondere wobei das vom ersten Antrieb erzeugte, in das Vorderrad eingeleitete Drehmoment bestimmt wird und das vom zweiten Antrieb erzeugte, in das Hinterrad eingeleitete Drehmoment bestimmt wird,
wobei dem ersten Antrieb eine Solldrehzahl vorgegeben wird, welche durch einen zur Sollwertvorgabe aufaddierten ersten Korrekturwert bestimmt wird, der über einen ersten Pfad eines Lastausgleichsreglers derart bereitgestellt wird, dass auf eine vorgegebene Drehmomentaufteilung zwischen dem ersten und zweiten Antrieb hingeregelt wird, insbesondere solange Vorderrad und Hinterrad jeweils in einem jeweiligen der geradlinigen Bereiche der Bahnkurve bewegt werden,
wobei dem zweiten Antrieb eine Solldrehzahl vorgegeben wird, welche durch einen zur Sollwertvorgabe aufaddierten negativen zweiten Korrekturwert bestimmt wird, der über einen zweiten Pfad eines Lastausgleichsreglers derart bereit gestellt wird, dass die Drehmomentaufteilung zwischen dem ersten und zweiten Antrieb auf einen Drehmomentaufteilungs-Sollwert hingeregelt wird, insbesondere solange Vorderrad und Hinterrad jeweils in einem jeweiligen der geradlinigen Bereiche der Bahnkurve bewegt werden,
wobei nach Erkennen des Eintretens des Vorderrads oder Hinterrads in den gekrümmten Bereich, insbesondere Kurvenbereich, einer der Pfade des Lastausgleichsreglers abgeschaltet wird, sodass die Sollvorgabe als Solldrehzahl für den jeweiligen Antrieb ist, verwendet wird und/oder vom Lageregler direkt bereitgestellt wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass solange Kurvenfahrt erkannt wird, also entweder das Vorderrad oder das Hinterrad in einem gekrümmten Bereich und/oder Kurvenberiech der Bahnkurve sich befindet, der Pfad abgeschaltet wird und somit der entsprechende Antrieb seinen Sollwert nur vom Lageregler erhält, während der andere Antrieb, welcher das im geradlinigen Bereich sich befindende Rad antreibt, noch den vom Lastausgleichregler korrigierten Sollwert erhält. Auf diese Weise ist ein ruckarmes Eintreten vom geradlinigen Bereich in den Kurvenbereich ermöglicht. Somit ist auch das Fahrzeug nur mit geringen Kräften bzw. Rucken oder Kraftstoffen belastet. Auf diese Weise ist ein Transport empfindlicher Güter ermöglicht.
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Der Lageregler selbst erzeugt eine Drehzahlsollvorgabe, die vom Lastausgleichsregler korrigiert wird, dem eingangsseitig ein von der Drehmomentaufteilung abhängiges Signal zugeführt wird. Somit wird bei Geradeausfahrt auf eine konstante Drehmomentaufteilung hingeregelt und auch auf den vorgegebenen zeitabhängigen Sollpositionsverlauf hingeregelt.
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Das Erkennen der Kurvenfahrt ist durch Überprüfen weiterer Kriterien absicherbar und in der Steuerungslogik durch entsprechende logische Verknüpfungsglieder berücksichtigbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist alternativ auch bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen verwendbar, wobei allerdings eine Schienenführung eine erhöhte Fahrstabilität bewirkt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Differenz zwischen der Sollposition und der Istposition des Fahrzeugs einem linearen Regler, insbesondere PI-Regler, insbesondere des Lagereglers, zugeführt, welcher die Sollwertvorgabe ausgangsseitig als Stellwert zur Verfügung stellt. Von Vorteil ist dabei, dass der Regler einfach und kostengünstig bereitstellbar ist. Die Istposition des Fahrzeugs wird entweder durch einen Sensor zur Erfassung der Winkelposition des jeweiligen Rades realisiert oder durch ein separates System.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der jeweilige Antrieb drehzahlgeregelt betrieben, insbesondere also der Motorstrom dieses jeweiligen Antriebs derart gestellt wird, dass die erfasste Istdrehzahl des vom Antrieb angetriebenen Vorderrads oder Hinterrades auf eine für den Antrieb vorgegebene Solldrehzahl hingeregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass jeder Antrieb einen Regler aufweist, dem der Unterschied zwischen der Istdrehzahl und der Solldrehzahl des jeweiligen Rads zugeführt wird und der als Stellgröße einen Sollwert für Motorstrom einen Stromregler des Antriebs vorgibt. Somit ist eine kostengünstig und einfache Realisierung ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Korrekturwert vom Lastausgleichsregler derart erzeugt, dass die jeweils aktuell bestimmte Drehmomentaufteilung, insbesondere also Istwert der Drehmomentaufteilung, auf den Drehmomentaufteilungs-Sollwert hingeregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass zumindest bei Geradeausführt eine gewünschte Drehmomentaufteilung möglichst gut erreicht wird, also die Antriebe gleichmäßig belastet sind und somit eine hohe Standzeit erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Korrekturwert vom Lastausgleichsregler derart erzeugt, dass die jeweils aktuell bestimmte Drehmomentaufteilung, insbesondere also Istwert der Drehmomentaufteilung, einem ersten linearen Regler, insbesondere einem PI-Regler, zugeführt wird, dessen Stellwert mittels eines ersten Begrenzers begrenzt wird und der so begrenzte Stellwert als erster Korrekturwert verwendet wird, solange das Vorderrad und das Hinterrad jeweils in einem geradlinigen Bereich der Bahnkurve bewegt wird, und ansonsten der erste Korrekturwert Null beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Wirkung des Lastausgleichsreglers bis zum Erkennen der Kurvenfahrt vorhanden ist und somit eine möglichst konstante Drehmomentaufteilung erreichbar ist. Nach Erkennen der Kurvenfahrt wird jedoch für denjenigen Pfad des Lastausgleichsreglers, welcher dem in den Kurvenbereich eingetretenen Rad zugeordnet ist, ein Abschalten des Pfads durchgeführt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Korrekturwert vom Lastausgleichsregler derart erzeugt, dass die jeweils aktuell bestimmte Drehmomentaufteilung, insbesondere also Istwert der Drehmomentaufteilung, invertiert wird und die so invertierte Drehmomentaufteilung auf den Drehmomentaufteilungs-Sollwert hingeregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei Kurvenfahrt des Hinterrads ebenfalls ein Abschalten des dem Hinterrad zugeordneten Antriebs ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Korrekturwert vom Lastausgleichsregler derart erzeugt, dass die jeweils aktuell bestimmte Drehmomentaufteilung, insbesondere also Istwert der Drehmomentaufteilung, invertiert wird und die so invertierte Drehmomentaufteilung einem zweiten linearen Regler, insbesondere einem PI-Regler, zugeführt wird, dessen Stellwert mittels eines zweiten Begrenzers begrenzt wird und der so begrenzte Stellwert als zweiter Korrekturwert verwendet wird, solange das Vorderrad und das Hinterrad jeweils in einem geradlinigen Bereich der Bahnkurve bewegt wird, und ansonsten der zweite Korrekturwert Null beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass der Lastausgleichsregler Korrektursignale, also Korrekturwerte, erzeugt, wodurch die Sollvorgabe des Lagereglers korrigierbar ist, sodass eine gleichmäßigere Drehmomentaufteilung erreichbar ist. Bei Kurveneintritt wird jedoch das Korrektursignal für den zugehörigen Antrieb abgeschaltet und somit ein ruckfreies Eintreten in den Kurvenbereich ermöglichst. Dabei ist zu beachten, dass stets nur ein einziges der beiden Räder sich in einem oder dem Kurvenbereich befindet. Hierzu ist der Kurvenbereich nicht mehr als 90° gekrümmt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Erkennen hysteresebehaftet ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein stabiles Betriebsverhalten erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der erste Pfad des Lastausgleichsreglers einen linearen Regler, insbesondere einem PI-Regler, aufweist sowie einen Begrenzer und Steuerungslogik, welcher der vom linearen Regler bestimmte und mittels des Begrenzers begrenzt Stellwert zugeführt,
wobei dem linearen Regler eingangsseitig die jeweils aktuell bestimmte Drehmomentaufteilung zugeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass aus der Differenz der Istwerte der Drehmomente der beiden Antriebe ein Stellwert erzeugbar ist, welcher als Korrekturwert der Sollvorgabe des Lagereglers aufaddierbar ist, solange keine Kurvenfahrt ausgeführt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gleicht die Drehmomentaufteilung dem Quotienten aus dem vom ersten Antrieb erzeugten, ins Vorderrad eingeleiteten Drehmoment und dem vom zweiten Antrieb erzeugten, ins Hinterrad eingeleiteten Drehmoment. Von Vorteil ist dabei, dass die Drehmomentaufteilung als Quotient der Istwerte der Drehmomente der beiden Antriebe bestimmbar ist und somit in einfacher Weise ein Hinregeln auf eine Soll-Drehmomentaufteilung hinregelbar ist.
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Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Drehmomentaufteilungs-Sollwert Null und als Drehmomentaufteilung wird die Differenz zwischen einem ersten Produkt und einem zweiten Produkt verwendet wird, wobei das erste Produkt das mit einem ersten Verstärkungsfaktor multiplizierte Drehmoment des ersten Antriebs ist und das zweite Produkt das mit einem zweiten Verstärkungsfaktor multiplizierte Drehmoment des zweiten Antriebs ist,
insbesondere wobei der erste Verstärkungsfaktor ein vorgegebener konstanter Wert ist und der zweite Verstärkungsfaktor ein davon unterschiedlicher vorgegebener konstanter Wert ist. Von Vorteil ist dabei, dass als Drehmomentaufteilung die mit einem jeweiligen Verstärkungsfaktor gewichtete Drehmomentdifferenz der beiden Antriebe verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der mittels des ersten Begrenzers begrenzte Stellwert des ersten linearen Reglers ein erster Drehzahlausgleichswert und
der mittels des zweiten Begrenzers begrenzte Stellwert des zweiten linearen Reglers ist ein zweiter Drehzahlausgleichswert,
wobei das Eintreten des Vorderrads oder Hinterrads in den gekrümmten Bereich, insbesondere Kurvenbereich dadurch erkannt wird,
- - dass die Differenz zwischen dem ersten Drehzahlausgleichswert und dem zweiten Drehzahlausgleichswert mit einem Schwellwert insbesondere hysteresebehaftet verglichen wird,
- - und dass der aus dem ersten Drehzahlausgleichswert und aus dem zweiten Drehzahlausgleichswert gebildete Mittelwert mit einem zweiten Schwellwert verglichen wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass das Erkennen des Kurveneintritts eines der Räder mittels Vergleich der beiden Drehzahlausgleichswerte bestimmbar ist, die sowieso in den beiden Pfaden des Lastausgleichsreglers vorhanden sind.
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Wichtige Merkmale bei der Anlage zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das Fahrzeug schienengeführt ist, wobei an einen gekrümmten Bereich der Schienenstrecke, insbesondere in Schienenrichtung, beidseitig jeweils ein geradliniger Bereich der Schienenstrecke angrenzt,
wobei das Vorderrad des Fahrzeugs von dem ersten Antrieb antreibbar ist und das Hinterrad von dem zweiten Antrieb antreibbar ist,
wobei das Vorderrad vom Hinterrad in Schienenrichtung voneinander beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Bahnkurve als Schienensystem fest vorgebbar ist und somit ein stabiler Betrieb erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand zwischen der Drehachse des Vorderrads und der Drehachse des Hinterrads größer als das 1,5-fache des Kurvenradius,
insbesondere sodass Vorderrad und Hinterrad nicht gleichzeitig in der Kurve sich befinden, insbesondere wobei die Kurve maximal 90° Kurvenwinkel aufweist, insbesondere also die durch die Kurve erzeugte Umlenkung maximal 90° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass sich stets nur ein einziges Rad in der Kurve befindet. Das Erkennen des Kurveneintritts eines der Räder ist somit schnell und einfach ausführbar, so dass der Pfad derart schnell abschaltbar ist, dass kein wesentlicher Ruck beim Einfahren in den Kurvenbereich erzeugt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Antrieb einen von einem ersten Wechselrichter gespeisten ersten Elektromotor auf
und der zweite Antrieb weist einen von einem zweiten Wechselrichter gespeisten zweiten Elektromotor auf. Von Vorteil ist dabei, dass jeder der beiden Elektromotoren geregelt, insbesondere drehzahlgeregelt, betreibbar ist. Hierzu wird jedem der Antriebe eine Solldrehzahl vorgegeben, sodass der jeweilige antrieb dann auf diese Drehzahl hinregelt, insbesondere indem ein Motorsollstrom vorgegeben wird, auf den der Motoriststrom hingeregelt wird, indem die Motorspannung geeignet gestellt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug einen Lageregler auf, dessen Ausgangssignal einem ersten Eingang eines Summierers zugeführt wird, dessen zweiten Eingang ein von einem ersten Pfad eines Lastausgleichsreglers erzeugtes Korrektursignal zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal des Summierers dem ersten Antrieb, insbesondere als Solldrehzahl, zugeführt wird,
wobei eine Steuerungslogik des Fahrzeugs derart ausgeführt ist, dass abhängig von einem Freigabesignal der erste Pfad abgeschaltet wird,
wobei das Freigabesignal von einem Mittel zur Kurvenerkennung erzeugt wird,
insbesondere wobei das Mittel zur Kurvenerkennung ein Vergleichsmittel aufweist, dem ein im ersten Pfad erzeugtes erstes Ausgleichssignal zugeführt wird und ein im zweiten Pfad erzeugtes zweites Ausgleichssignal zugeführt wird,
wobei das erste Ausgleichssignal von einem linearen Regler mit nachgeschaltetem Begrenzer erzeugt wird, wobei dem linearen Regler eingangsseitig das Ausgangssignal eines Differenzbildners zugeführt wird, welcher derart geeignet ausgeführt ist, dass das Ausgangssignal die Differenz zwischen
- - einem vom Antrieb des Vorderrads erzeugten, mit einem ersten Verstärkungsfaktor multiplizierten ersten Drehmoments und
- - einem vom Antrieb des Hinterrads erzeugten, mit einem zweiten Verstärkungsfaktor multiplizierten zweiten Drehmoments
darstellt. Von Vorteil ist dabei, dass das Fahrzeug einen Lageregler aufweist, der einfach und kostengünstig realisierbar ist, wobei das Ausgangssignal eines Lastausgleichreglers als Korrektursignal dem Stellwert des Lagereglers überlagert wird, sodass der Sollwert für den jeweiligen Antrieb nur dann direkt vom Lageregler bereitgestellt wird, wenn Kurvenfahrt ausgeführt wird.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist eine Kurvensteuerung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 50, insbesondere Regalbediengeräts, schematisch dargestellt, wobei ein Lastausgleichsregler 3 einer Steuerungslogik 7 einem Drehzahl-Korrekturwerte bereitstellt, welche den Stellgrößen eines Lagereglers 2 aufaddiert werden.
- In der 2 ist ein erster Teil der Steuerungslogik 7 schematisch dargestellt.
- In der 3 ist eine beispielhafte Kurvenanforderung dargestellt.
- In der 4 ist ein zweiter Teil der Steuerungslogik 7 dargestellt, wobei die Ausgangssignale den ersten Teil ansteuern.
- In der 5 ist die Kurvenfahrt des Fahrzeugs 50, insbesondere Regalbediengeräts, schematisch skizziert.
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Wie in den Figuren dargestellt, wird ein Fahrprofil 1 vorgegeben, welches die Position s eines Fahrzeugs 50, insbesondere eines kurvengängigen Regalbediengeräts, in Abhängigkeit der Zeit t beschreibt. Ziel ist also, dass entlang der Bahnkurve das Fahrzeug dieses Fahrprofil 1 eingehalten wird, insbesondere als Sollvorgabe.
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Das Fahrzeug weist einen ersten Antrieb 11 und einen davon beabstandeten zweiten Antrieb 12 auf. Die beiden Antriebe (11, 12) weisen jeweils einen Elektromotor auf, der ein jeweiliges Rad antreibt. Vorzugsweise treibt der erste Antrieb das Vorderrad des Fahrzeugs 50 an und der zweiten Antrieb 12 treibt das Hinterrad an.
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Insbesondere weist das Fahrwerk 13 des Fahrzeugs 50 die beiden Antriebe (11, 12) auf und ist vorzugsweise schienengeführt, insbesondere als schienengeführtes und/oder kurvengängiges Regalbediengerät ausgeführt.
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Bei Geradeausfahrt ist die Drehmomentaufteilung auf die beiden Antriebe (11, 12) konstant, beispielsweise muss jeder der beiden Antriebe (11, 12) denselben Drehmomentanteil aufbringen. Diese Aufteilung des Drehmoments wird mit den Parametern kM1 und kM2 vorgegeben und bleibt im Betrieb vorzugsweise stets unverändert.
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Wenn nun das Fahrzeug in die Kurve eintritt, also das Vorderrad im Kurvenbereich ist und das Hinterrad noch im geraden Bahnabschnitt sich befindet, würde der Lastausgleichsregler 3 eigentlich eine auftretende Änderung der Istwerte des Drehmoments auszuregeln versuchen und hierzu die Sollwertvorgabe nSOLL1 für die Drehzahl des Vorderrads erhöhen. Um dies zu verhindern, wird der entsprechende Pfad im Lastausgleichsregler 3 nach Erkennen des Kurveneintritts des Vorderrads unwirksam gemacht, indem als Korrekturwert n_Korrektur_1 eine Null als n_Kurve_max herausgegeben wird und somit die vom Lageregler 2 für den ersten Antrieb 11 bestimmte Sollwertvorgabe unverändert bleibt. Hingegen wird aber sehr wohl die Drehmomentabweichung zwischen dem ersten und zweiten Antrieb (11, 12) im anderen Pfad berücksichtigt und der Sollwertvorgabe des Lagereglers 2 für den zweiten Antrieb 12 ein negativer Wert, nämlich n_Korrektur_2 aufaddiert, insbesondere also die Drehzahl des Hinterrads beeinflusst.
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Wie in 5 erkennbar sind das Vorderrad und das Hinterrad derart weit voneinander beabstandet, dass der Kurvenbereich überbrückbar ist, also bei der gezeigten 45° Stellung beide Räder in den zum Kurvenabschnitt benachbarten geraden Abschnitten angeordnet sind.
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Die Erfindung weist also keine Master-Slave-Regelung auf, sondern behandelt beide Antriebe (11, 12) in gleichartiger Weise.
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Wie in 1 dargestellt, wird aus dem Fahrprofil 1 der zum jeweiligen aktuellen Zeitpunkt zugeordnete Sollpositionswert entnommen und dem Lageregler, insbesondere ein P-Regler oder PI-Regler, die Differenz aus diesem Sollpositionswert und der durch die an den Antrieben 11, 12) angeordneten Winkelsensoren (G1, G2) bestimmte Istpositionswert zugeführt. Die Winkelsensoren (G1, G2) erfassen dabei die Drehlage der jeweiligen Rotorwelle eines jeweiligen Elektromotors des jeweiligen Antriebs (11, 12). Diese Elektromotoren trieben die Räder des Fahrzeugs 50 entweder direkt oder über ein Getriebe, also indirekt, an. Aus den mit den Winkelsensoren (G1, G2) erfassten Winkelpositionen wird die Position des Fahrzeugs 50 bestimmt, insbesondere mit Hilfe eines Verstärkungsfaktors, der proportional zur aus den erfassten Werten der beiden Winkelsensoren (G1, G2) bestimmten Summe. Insbesondere setzen die Räder, insbesondere also Vorderrad und Hinterrad, die Drehbewegung der Antriebe (11, 12) in Streckenänderungen entlang der Bahnkurve um, insbesondere also in Bewegung in einer Fahrebene um. Daher ist die vom Fahrzeug 50 zurückgelegte Strecke proportional zur zurückgelegten Winkelstrecke der jeweiligen Rotorwelle der Antriebe (11, 12). Mittels der Summenbildung ist die Bestimmung der Streckenänderung hochpräzise bestimmbar.
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Der aus der Differenz zwischen dem Istpositionswert und dem Sollpositionswert durch den Lageregler 2 bestimmten Stellgröße wird ein erster Korrekturwert n_Korrektur_1 aufsummiert und die so bestimmte Sollgeschwindigkeit nSoll1 dem ersten Antrieb 11 vorgegeben.
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Entsprechend wird die aus der Differenz zwischen dem Istpositionswert und dem Sollpositionswert durch den Lageregler 2 bestimmte Stellgröße ein zweiter Korrekturwert n_Korrektur_2 aufsummiert und die so bestimmte zweite Sollgeschwindigkeit nSoll2 dem zweiten Antrieb 11 vorgegeben.
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Jeder Antrieb (11, 12) weist eine den Elektromotor des jeweiligen Antriebs (11, 12) speisenden Wechselrichter auf, sodass die Drehzahl des jeweiligen Elektromotors steuerbar oder sogar regelbar ist. Vorzugsweise in einer Signalelektronik des Antriebs (11, 12) wird ein Schätzwert oder Modellwert für das vom Elektromotor abgegebene Drehmoment bestimmt und als Istwert (M1, M2) des Drehmoments verwendet.
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Im Lastausgleichregler 3 wird die Differenz zwischen den so bestimmten, mit den Verstärkungsfaktoren km1 beziehungsweise km2 multiplizierten Werten M1 und M2 des Drehmoments bestimmt.
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Der erste Korrekturwert n_Korrektur_1 wird von dem Lastausgleichsregler 3 bestimmt, indem diesem die Differenz zugeführt wird. Dabei wird die Differenz einerseits einem ersten Regler 5, insbesondere PI-Regler, des Lastausgleichsreglers 3 mit nachfolgendem Begrenzer 6 zugeführt, dessen Ausgangssignal N_Ausgleich_1 der Steuerungslogik 7 zugeführt wird.
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Andererseits wird ein zweiter Korrekturwert n_Korrektur_2 von dem Lastausgleichsregler 3 bestimmt, wobei hierzu die invertierte Differenz einem zweiten Regler 5, insbesondere PI-Regler, des Lastausgleichsreglers 3 mit nachfolgendem zweitem Begrenzer 6 zugeführt, dessen Ausgangssignal n_Ausgleich_2 ebenfalls der Steuerungslogik 7 zugeführt wird.
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Wie in 1 konkret dargestellt, wird also der Istwert des Drehmoments M1 des ersten Antriebs 11 mit dem ersten Verstärkungsfaktor kM1 multipliziert, also ein erstes Produkt bestimmt.
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Ebenso wird der Istwert des Drehmoments M2 des zweiten Antriebs 12 mit dem zweiten Verstärkungsfaktor kM2 multipliziert, also ein zweites Produkt bestimmt.
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Die Differenz aus dem ersten Produkt und dem zweiten Produkt wird einem ersten Pfad zugeführt, welcher den ersten Regler, insbesondere PI-Regler, aufweist, dem ein erster Begrenzer 6 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal n_Ausgleich_1 der Steuerungslogik 7 zugeführt wird, insbesondere am Anschluss A des im oberen Pfad der 2 angeordneten Schalters, der durch das Steuersignal Switch_n1 angesteuert wird. Bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 50 bleibt der Schalter in der in der 2 gezeigten Schalterstellung. Somit wird also das Signal n_Ausgleich_1 als n_korrektur_1 ausgegeben und, wie in 1 dargestellt, dem Ausgangssignal des Lagereglers 2 aufaddiert, sodass die so gebildete Summe als Solldrehzahl nSOLL1 auf diese Weise dem ersten Antrieb 11 vorgegeben wird.
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Wenn jedoch das Einfahren des Vorderrads in die Kurve erkannt wird, wird das Steuersignal Switch_n1 aktiviert und die Schalterstellung des im oberen Pfad der 2 angeordneten Schalters gewechselt, so dass dem Ausgangssignal des Lagereglers 2 nur der konstante Wert n_Kurve-Max, der beispielsweise Null gesetzt ist, aufaddiert wird und somit die Solldrehzahl dem Ausgangssignal des Lagereglers 2 folgt.
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Wie in 1 gezeigt, wird die invertierte Differenz aus dem ersten Produkt und dem zweiten Produkt einem zweiten Pfad zugeführt, der den zweiten Regler 5 mit nachgeschaltetem zweiten Begrenzer 6 aufweist, dessen Ausgangssignal n_Ausgleich_2 der Steuerungslogik 7 zugeführt, insbesondere dem Anschluss A des im unteren Pfad der 2 angeordneten Schalters, der durch das Steuersignal Switch_n2 angesteuert wird. Bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 50 bleibt der Schalter in der in der 2 gezeigten Schalterstellung. Somit wird also das Signal n_Ausgleich_2 als n_korrektur_2 ausgegeben und, wie in 1 dargestellt, dem Ausgangssignal des Lagereglers 2 aufaddiert, sodass die so gebildete Summe als Solldrehzahl nSOLL2 auf diese Weise dem zweiten Antrieb 12 vorgegeben wird.
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Die Erkennung der Kurve mittels der Steuerlogik 7 erfolgt in der in 3 dargestellten Weise. Hierbei wird die Differenz aus dem Ausgangssignal n_ausgleich_1 des ersten Begrenzers 6 und dem Ausgangssignal n_ausgleich_2 des zweiten Begrenzers 6 mit den beiden Schwellwerten n_Diff_AUS und n_Diff_EIN verglichen, sodass ein hysteresebehaftetes Erkennen der Kurve ausführbar ist.
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Zur Durchführung dieser Erkennung weist die Steuerlogik 7 gemäß 4 einen zweiten Teilbereich 40 auf. Hierzu werden die beiden Signale n_Ausgleich_1 und n_Ausgleich_2 den Eingängen von Funktionsblöcken (41, 42, 43, 44) zugeführt, deren erster, in 4 jeweils oberer Eingang mit A und deren zweiter, in 4 jeweils unterer Eingang mit B bezeichnet wird. Das Ausgangssignal des jeweiligen Funktionsblocks (41, 42, 43, 44) wird entsprechend der jeweils dargestellten Funktion gebildet.
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Im ersten Funktionsblock 41 wird die Differenz der Beträge der Signale n_Ausgleich_1 und n_Ausgleich_2 gebildet und einem weiteren Funktionsblock 45 zugeführt, der ein hysteresebehaftetes Schaltverhalten aufweist und dessen binäres Ausgangssignal dem Verknüpfungsglied 47 zugeführt wird.
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Der zweite Funktionsblock 42 bestimmt als Ausgangssignal den Mittelwert aus den beiden Signalen n_Ausgleich_1 und n_Ausgleich_2, der in einem weiteren Funktionsblock 46 auf Überschreiten eines konstanten Schwellwertes n_Kurve_min beobachtet wird. Das binäre Ausgangssignal des weiteren Funktionsblocks 46 wird ebenfalls dem Verknüpfungsglied 47 zugeführt.
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Ein dritter Funktionsblock 43 beobachtet, ob das Signal n_Ausgleich_1 das Signal n_Ausgleich_2 überschreitet, wobei das binäre Ausgangssignal des dritten Funktionsblocks 43 einem UND-Glied zugeführt wird, dem auch das Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 47 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des ersten UND-Glieds ist das Schaltsignal Switch_n1 für den in 2 oberen Schalter.
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Ein vierter Funktionsblock 44 beobachtet, ob das Signal n_Ausgleich_2 das Signal n_Ausgleich_1 überschreitet, wobei das binäre Ausgangssignal des vierten Funktionsblocks 44 einem zweiten UND-Glied zugeführt wird, dem auch das Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 47 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des zweiten UND-Glieds ist das Schaltsignal Switch_n2 für den in 2 unteren Schalter.
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Das Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds zeigt an, ob eines der Räder des Fahrzeugs 50 in der Kurve fährt oder nicht.
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Die Erfindung ermöglicht daher ein ruckfreies Einfahren in die Kurve, wobei trotzdem eine hohe Geschwindigkeit beibehalten werden kann. Auch wenn das Fahrzeug 50 einen sehr hoch angeordneten Schwerpunkt aufweist, ist ein Umkippen trotz hoher Fahrgeschwindigkeit entlang der Bahnkurve verhinderbar. Auch beim Ausfahren aus der Kurve gilt Entsprechendes. Darüber hinaus wird das Fahrzeug 50 nicht überbelastet und somit eine höhere Standzeit erreichbar.
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Wie in 5 dargestellt, ist der Abstand zwischen dem Vorderrad und dem Hinterrad größer als das 1,5-fache des Kurvenradius. Somit sind Vorderrad und Hinterrad nicht gleichzeitig in der Kurve, insbesondere wobei die Kurve maximal 90° Kurvenwinkel aufweist, insbesondere also die durch die Kurve erzeugte Umlenkung maximal 90° beträgt.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt der Differenz aus dem Ausgangssignal n_ausgleich_1 des ersten Begrenzers 6 und dem Ausgangssignal n_ausgleich_2 des zweiten Begrenzers 6 die obengenannte Differenz aus dem ersten Produkt und dem zweiten Produkt verwendet.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt eines Regalbediengeräts ein anderes schienengeführtes Fahrzeug 50 mit einem durch den ersten Antrieb 11 angetriebenes Vorderrad und mit einem durch den zweiten Antrieb 12 angetriebenen Hinterrad verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrprofil
- 2
- Lageregler
- 3
- Lastausgleichsregler
- 4
- Drehmomentvergleich
- 5
- Regler, insbesondere PI-Regler
- 6
- Begrenzer
- 7
- Steuerungslogik
- 8
- Parameter
- 9
- Parameter
- 10
- Parameter
- 11
- drehzahlgeregelter erster Antrieb mit Winkelsensor
- 12
- drehzahlgeregelter zweiter Antrieb mit Winkelsensor
- 13
- Fahrwerk des Regalbediengeräts
- 14
- Geberrückführung
- 15
- Proportionalglied
- 20
- erster Teilbereich der Steuerungslogik 7
- 40
- zweiter Teilbereich der Steuerungslogik 7
- 41
- Funktionsblock
- 42
- Funktionsblock
- 43
- Funktionsblock
- 44
- Funktionsblock
- 45
- Funktionsblock
- 46
- Funktionsblock
- 47
- logisches Verknüpfungsglied Funktionsblock
- 50
- Fahrzeug, insbesondere Regalbediengerät
- G1
- Winkelsensor des ersten Antriebs 11
- G2
- Winkelsensor des zweiten Antriebs 12
- Km1
- erster Verstärkungsfaktor
- Km2
- zweiter Verstärkungsfaktor
- n_Diff_EIN
- Schaltsignal
- n_Diff_AUS
- Schaltsignal
- n_Kurve_min
- Sollwert für minimale Drehzahl
- n_Kurve_max
- Sollwert für maximale Drehzahl
- M1
- Drehmoment des ersten Antriebs 11
- M2
- Drehmoment des zweiten Antriebs 12
- nlST1
- Istdrehzahl des ersten Antriebs 11
- nlST2
- Istdrehzahl des zweiten Antriebs 12
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0997430 B1 [0002]
- EP 2736832 B1 [0003]
- DE 102020108304 A1 [0004]
- DE 102012014012 A1 [0005]
- DE 19849276 A1 [0006]
- DE 102016200006 A1 [0007]