DE112011104504B4

DE112011104504B4 - Maschinensteuerungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE112011104504B4
Application number: DE112011104504.2T
Authority: DE
Inventors: Randall Anderson; Corwin Storer
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: WO2012087564A3; US8515637B2; US20120166050A1; WO2012087564A2; JP2014505839A; DE112011104504T5; BR112013016180A2

Abstract

Maschinensteuerungssystem (34) mit:- einem Eingabeempfangsabschnitt, der ausgebildet ist zum Empfangen von:a) Drehmomenteingaben in Bezug auf einen hydrostatischen Antrieb (22), wobei die Drehmomenteingaben eine Drehmomentlast, die der hydrostatische Antrieb (22) auf die Leistungsquelle (12) ausübt, und eine Grenze bezüglich einer Drehmomentlast, die der hydrostatische Antrieb (22) auf eine Leistungsquelle (12) ausübt, enthalten,b) einer Bedieneranforderung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs,- einer Verarbeitungseinheit, die ausgebildet ist zum:a) Bestimmen eines Faktors basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung, wobei die Verarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie den Faktor teilweise durch Ermitteln einer Drehmomentabweichung bestimmt, die eine Differenz zwischen der Drehmomentlastgrenze und der ausgeübten Drehmomentlast angibt, undb) Bestimmen einer Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung, so dass eine Drehmomentlast, die auf eine Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, und- einem Ausgabesendeabschnitt, der zum Senden der Anweisung an den hydrostatischen Antrieb ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Steuerungssystem für eine Maschine und insbesondere ein Steuerungssystem zum Steuern eines oder mehrerer hydrostatischer Antriebe in einer Maschine.
Hintergrund
Maschinen, einschließlich z.B. Radlader, Laderaupen, Planierraupen und andere Arten von schwerem Gerät, können für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden. Diese Maschinen können eine Leistungsquelle, wie z.B. einen Motor, aufweisen, die das Drehmoment für Drehmoment-erfordernde bzw. -verbrauchende Vorrichtungen in der Maschine bereitstellt, so dass die Maschine diese Aufgaben erledigen kann. Eine Maschine kann ein Steuerungssystem zum Zuweisen des Drehmoments von der Leistungsquelle zu den Drehmoment-erfordernden Vorrichtungen aufweisen. Das Steuerungssystem kann verschiedene Maschineneingaben erhalten und auf der Basis dieser Eingaben bestimmen, wie viel Drehmoment jeder Drehmoment-erfordernden Vorrichtung zugewiesen werden soll.
Eine Drehmoment-erfordernde Vorrichtung, die eine Maschine aufweisen kann, ist ein hydrostatischer Antrieb, der einen Fluidmotor und eine Pumpe umfassen kann, die Drehmoment von der Leistungsquelle erfordern können, während sie verschiedene Vorgänge ausführen. Das Steuerungssystem der Maschine kann dem hydrostatischen Antrieb Drehmoment auf der Basis eines Drehzahlverhältnisses, d.h. eines Verhältnisses der Motordrehzahl zu der Pumpendrehzahl, zuweisen. Beispielsweise kann das Steuerungssystem Pumpen- und Motorverdrängungen bestimmen, um zu versuchen, ein gewünschtes Drehzahlverhältnis zu erreichen, und um dieses zu erreichen. Während des Betriebs kann die Maschine jedoch einer Last ausgesetzt sein, wobei Beschränkungen, die mit der Leistungsquelle der Maschine zusammenhängen, das Erreichen des gewünschten Drehzahlverhältnisses verhindern können. Um solche Situationen zu beherrschen, kann das Steuerungssystem eine Unterdrehzahlsteuerung („underspeed control“) zum Verringern des gewünschten Drehzahlverhältnisses aufweisen. In einer Form der Unterdrehzahlsteuerung werden die Drehzahl, die Beschleunigung und/oder die Verlangsamung der Leistungsquelle erfasst und zur Verminderung des gewünschten Drehzahlverhältnisses verwendet. Solche erfassten Daten können jedoch ein verzögerter Indikator sein, der eine Reaktion der Unterdrehzahlsteuerung verzögern kann, bis die Maschinenleistung bereits negativ beeinflusst worden ist.
US 2010/ 0 127 654 A1 beschreibt ein elektronisches Steuermodul für eine Maschine, das Anweisungen zum Durchführen eines Verfahrens umfassen kann. Das Verfahren kann das Erhalten einer Gesamtdrehmomentbelastungsgrenze für einen oder mehrere hydrostatische Übertragungskreise in der Maschine umfassen. Das Verfahren kann auch das Zuordnen der Gesamtdrehmomentbelastungsgrenze zwischen dem einen oder den mehreren hydrostatischen Übertragungskreisen in Form von einer oder mehreren Drehmomentbelastungsgrenzen niedrigeren Niveaus umfassen.
US 5 203 168 A offenbart einen hydraulischen Antriebskreislauf mit Motorverschiebungsbegrenzungssteuerung.
EP 2 128 498 A1 beschreibt eine hydraulische Antriebsvorrichtung und ein hydraulisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung, die von einem Motor angetrieben wird, und einem Hydraulikmotor eines Typs mit variabler Kapazität, der durch von der Hydraulikpumpe abgegebenes Drucköl angetrieben wird.
Das offenbarte Maschinensteuerungssystem und -verfahren ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der vorstehend genannten Probleme sowie andere bekannte Probleme zu lösen.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Maschinensteuerungssystem einen Eingabeempfangsabschnitt aufweisen, der zum Empfangen von Drehmomenteingaben in Bezug auf einen hydrostatischen Antrieb ausgebildet ist. Der Eingabeempfangsabschnitt kann auch eine Bedieneranforderung zur Betätigung des hydrostatischen Antriebs empfangen. Das Maschinensteuerungssystem kann auch eine Verarbeitungseinheit (Prozessor) umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie einen Faktor basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung bestimmt. Die Verarbeitungseinheit kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung bestimmt, so dass eine Drehmomentlast, die auf eine Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt. Das Maschinensteuerungssystem kann ferner einen Ausgabesendeabschnitt aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er die Anweisung zu dem hydrostatischen Antrieb sendet. Die Drehmomenteingaben weisen eine Grenze bezüglich einer Drehmomentlast auf, die der hydrostatische Antrieb auf eine Leistungsquelle ausübt. Die Drehmomenteingaben weisen eine Drehmomentlast auf, die der hydrostatische Antrieb auf die Leistungsquelle ausübt. Die Verarbeitungseinheit ist so ausgebildet, dass sie den Faktor teilweise durch Bestimmen einer Drehmomentabweichung bestimmt, die eine Differenz zwischen der Drehmomentlastgrenze und der ausgeübten Drehmomentlast angibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Maschine, die eine Leistungsquelle und einen hydrostatischen Antrieb umfasst, das Erhalten von Eingaben. Die Eingaben können Drehmomenteingaben in Bezug auf den hydrostatischen Antrieb umfassen. Die Eingaben können auch eine Bedieneranforderung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs umfassen. Das Verfahren kann auch das Bestimmen eines Faktors basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung umfassen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen einer Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung umfassen, so dass eine Drehmomentlast, die auf die Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt. Das Verfahren kann auch das Senden der Anweisung zu dem hydrostatischen Antrieb umfassen. Die Drehmomenteingaben weisen eine Grenze bezüglich einer Drehmomentlast auf, die der hydrostatische Antrieb auf eine Leistungsquelle ausübt. Die Drehmomenteingaben weisen eine Drehmomentlast auf, die der hydrostatische Antrieb auf die Leistungsquelle ausübt. Der Faktor wird teilweise durch Bestimmen einer Drehmomentabweichung bestimmt, die eine Differenz zwischen der Drehmomentlastgrenze und der ausgeübten Drehmomentlast angibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Maschine eine Leistungsquelle umfassen. Die Maschine kann auch einen hydrostatischen Antrieb umfassen, der mindestens eine Pumpe und mindestens einen Motor umfasst. Der hydrostatische Antrieb kann durch die Leistungsquelle angetrieben werden. Das Steuerungssystem kann einen Eingabeempfangsabschnitt umfassen, der so ausgebildet ist, dass er eine Grenze in Bezug auf eine Drehmomentlast empfängt, die der hydrostatische Antrieb auf die Leistungsquelle ausübt. Der Eingabeempfangsabschnitt kann auch so ausgebildet sein, dass er eine Drehmomentlast empfängt, die der hydrostatische Antrieb auf die Leistungsquelle ausübt. Der Eingabeempfangsabschnitt kann ferner so ausgebildet sein, dass er eine Bedieneranforderung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs empfängt. Das Steuerungssystem kann ferner eine Verarbeitungseinheit (Prozessor) umfassen. Der Prozessor kann so ausgebildet sein, dass er einen Faktor basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung empfängt. Die Verarbeitungseinheit kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung bestimmt, so dass eine Drehmomentlast, die auf die Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt. Das Steuerungssystem kann auch einen Ausgabesendeabschnitt aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er die Anweisung an den hydrostatischen Antrieb sendet.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung einer beispielhaften Maschine gemäß eines Aspekts der Offenbarung.
2 ist ein Schema eines hydrostatischen Antriebs gemäß eines Aspekts der Offenbarung.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das mit dem Betrieb eines Steuerungssystems zusammenhängt, gemäß eines Aspekts der Offenbarung.
4 ist eine Nachschlagetabelle gemäß eines Aspekts der Offenbarung.
5 bis 7 sind Graphen, die Drehmomentabweichungswerte, Filterfaktorwerte und Unterdrehzahlfaktorwerte im Zeitverlauf gemäß eines Aspekts der Offenbarung zeigen.
8 ist ein Schema eines hydrostatischen Zweiwegeantriebs gemäß eines Aspekts der Offenbarung.
9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens im Zusammenhang mit dem Betrieb eines Steuerungssystems gemäß eines Aspekts der Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung wird in einer Maschine verwendet. In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine Laderaupenmaschine 10 offenbart. Es sollte jedoch beachtet werden, dass von den hier offenbarten Ausführungsformen auch andere Arten von Maschinen profitieren können, einschließlich z.B. jedwede Art von bodengestütztem Fahrzeug, wie z.B. ein Automobil, ein Lastkraftwagen, ein landwirtschaftliches Fahrzeug und/oder ein Baufahrzeug, wie z.B. ein Radlader, eine Schürfraupe, eine Planierraupe, ein Bagger, ein Grader, ein Straßenlastkraftwagen, ein geländegängiger Lastkraftwagen und/oder jedwede Art von Maschine, die dem Fachmann bekannt ist.
Eine beispielhafte Laderaupenmaschine 10, die in der 1 gezeigt ist, umfasst eine Leistungsquelle 12, eine Traktionsbaugruppe 14, eine Kabine 16, eine Arbeitsgerätbaugruppe 18 sowie andere Maschinenkomponenten, die dem Fachmann bekannt sind.
Die Leistungsquelle 12 kann jedwede Baugruppe umfassen, die Drehmoment erzeugt, wie z.B. eine Brennkraftmaschine, einschließlich unter anderem einen Funkenzündungsmotor, einen Kompressionszündungsmotor, einen Rotationskolbenmotor, einen Gasturbinenmotor und/oder einen Motor, der mit Benzin, Dieselkraftstoff, Biodiesel, Ethanol, Methanol betrieben wird, und Kombinationen davon. Die Leistungsquelle 12 kann auch einen mit Wasserstoff betriebenen Motor, eine Brennstoffzelle, eine Solarzelle und/oder jedwede andere Leistungsquelle umfassen, die dem Fachmann bekannt ist.
Die Kabine 16 enthält verschiedene Bedienungselemente für die Maschine 10. Beispielsweise kann die Kabine 16 eine Bedienerschnittstelle 20 mit einer oder mehreren Steuervorrichtungen umfassen, die so ausgebildet sind, dass sie dem Bediener ermöglichen, Anforderungen zur Steuerung der Drehzahl und der Richtung des Fahrens der Maschine 10 und/oder Anforderungen zur Bedienung der Arbeitsgerätbaugruppe 18 zu machen. Beispielsweise kann die Bedienerschnittstelle 20 eine Lenkvorrichtung, einen Joystick, hand- oder fußbediente Hebel und jedwede andere, dem Fachmann bekannte Steuervorrichtungen umfassen.
Die Maschine 10 umfasst eine oder mehrere mit Leistung versorgte Komponenten. Die Leistungsquelle 12 stellt Drehmoment für die mit Leistung versorgten Komponenten bereit. Eine der mit Leistung versorgten Komponenten kann ein hydrostatischer Antrieb 22 sein, der schematisch in der 2 gezeigt ist. Der hydrostatische Antrieb 22 koppelt die Leistungsquelle 12 funktionell mit der Traktionsbaugruppe 14 der Maschine 10. Der hydrostatische Antrieb 22 umfasst Fluidkreisläufe oder Hydraulikkreise und nutzt eine Fluidströmung und einen Fluiddruck zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Leistungsquelle 12 und der Traktionsbaugruppe 14.
Der hydrostatische Antrieb 22 umfasst eine Pumpe 24 und einen Fluidmotor 26, die fluidmäßig gekoppelt sind. Die Pumpe 24 wandelt eine Drehbewegung der Leistungsquelle 12 in eine Fluidströmung um. Der Fluidmotor 26 wandelt die Fluidströmung wieder in eine Drehbewegung um, die zum Antreiben der Traktionsbaugruppe 14 verwendet wird. Beispielsweise kann der Fluidmotor 26 eine Zahnradbaugruppe 28 antreiben, die mit einer Kette 30 der Traktionsbaugruppe 14 in Eingriff ist. Wenn sich die Zahnradbaugruppe 28 dreht, wird die Kette 30 zu einer Bewegung und zum Antreiben der Maschine 10 über das Gelände gezwungen. Eine ähnliche Anordnung kann zum funktionellen Koppeln des Fluidmotors 26 und einer anderen Traktionsbaugruppe bereitgestellt sein, die der Traktionsbaugruppe 14 entspricht, sich jedoch auf der anderen Seite der Maschine 10 befindet. Die Pumpe 24 und der Fluidmotor 26 können von einem festgelegten Verdrängungstyp oder einem variablen Verdrängungstyp sein. Durch Steuern der Strömungsrichtung und der Verdrängung der Pumpe 24 und des Fluidmotors 26 können die Richtung des Fahrens und die Geschwindigkeit der Maschine 10 gesteuert werden. Beispielsweise wird durch Einstellen der Fluidströmung in der Pumpe 24 und dem Fluidmotor 26 in der Vorwärtsrichtung und Erhöhen der Verdrängung der Pumpe 24 und/oder Vermindern der Verdrängung des Fluidmotors 26 die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe 14 in der Vorwärtsrichtung erhöht. Durch Einstellen der Fluidströmung in der Pumpe 24 und dem Fluidmotor 26 in der Rückwärtsrichtung und Erhöhen der Verdrängung der Pumpe 24 und/oder Vermindern der Verdrängung des Fluidmotors 26 wird die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe 14 in der Rückwärtsrichtung erhöht. Sowohl bei der Vorwärtssituation als auch bei der Rückwärtssituation, die vorstehend beschrieben worden sind, vermindert die Verminderung der Verdrängung der Pumpe 24 und/oder die Erhöhung der Verdrängung des Fluidmotors 26 die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe 14.
Die Maschine 10 umfasst auch Sensoren 32. Die Sensoren 32 können sich innerhalb der gesamten Maschine 10 befinden und sind so angeordnet, dass sie Informationen in Bezug auf die Maschine 10 bereitstellen. In einer Ausführungsform können die Sensoren 32 so betrieben werden, dass sie Signale bereitstellen, die Parameter in Bezug auf die Leistungsquelle 12, jedwede mit Leistung versorgte Komponenten und/oder jedwede andere Komponenten der Maschine 10 angeben. Beispielsweise können die Sensoren 32 Signale bereitstellen, die Betriebsparameter in Bezug auf den hydrostatischen Antrieb 22 angeben, einschließlich Fluiddruck, Fluidtemperatur, Verdrängung, Drehzahl bzw. Geschwindigkeit und/oder jedwede andere geeignete Betriebsparameter. Die Sensoren 32 können auch so betrieben werden, dass sie Signale bereitstellen, die Betriebsparameter in Bezug auf die Leistungsquelle 12 angeben, einschließlich z.B. die Motordrehzahl.
Die Maschine 10 umfasst auch ein Steuerungssystem 34, das funktionell mit der Leistungsquelle 12, mit mit Leistung versorgten Komponenten, einschließlich des hydrostatischen Antriebs 22, und Sensoren 32 verbunden ist. Das Steuerungssystem 34 kann eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten (Prozessoren), Mikroprozessoren, zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), Bordcomputer, elektronische Steuermodule und/oder jedwede andere Rechen- und Steuervorrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind, umfassen. Das Steuerungssystem 34 kann ein oder mehrere Softwareprogramme oder Anwendungen ablaufen lassen, die in einem Speicherort gespeichert sind, von einem computerlesbaren Medium gelesen werden und/oder auf die von einer externen Vorrichtung zugegriffen wird, die funktionell mit dem Steuerungssystem 34 durch jedwedes geeignete Kommunikationsnetzwerk verbunden ist.
Das Steuerungssystem 34 ist so ausgebildet, dass es den Betrieb der mit Leistung versorgten Komponenten, wie z.B. des hydrostatischen Antriebs 22, steuert. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 34 so betrieben werden, dass es den hydrostatischen Antrieb 22 durch Zuleiten von Steuersignalen zum Betreiben der Pumpe 24 und des Fluidmotors 26 steuert. Insbesondere steuert das Steuerungssystem 34 die Fluidströmung in dem hydrostatischen Antrieb 22 durch z.B. Steuern der Verdrängungen der Pumpe 24 und des Fluidmotors 26. Das Steuerungssystem 34 steuert die Verdrängungen, so dass eine gewünschte Änderung des Zustands auf der Basis von Signalen erreicht wird, die von der Bedienerschnittstelle 20 in der Kabine 16 und/oder den Sensoren 32 in der Maschine 10 empfangen werden. Solche Signale können in der Form von digitalen, analogen, mechanischen und/oder hydraulischen Signalen vorliegen. Das Steuerungssystem 34 ist so ausgebildet, dass es die nachstehend angegebenen Schritte durchführt, so dass sichergestellt wird, dass die auf die Antriebsquelle 12 durch die mit Leistung versorgten Komponenten ausgeübte Drehmomentlast so gehandhabt wird, dass sie das verfügbare Drehmoment von der Leistungsquelle 12 nicht übersteigt.
Schritte, die mit dem Betrieb des Steuerungssystems 34 und einer mit Leistung versorgten Komponente, wie z.B. dem hydrostatischen Antrieb 22, zusammenhängen, sind in dem Flussdiagramm von 3 gezeigt und werden nachstehend beschrieben. Das Steuerungssystem 34 kann Eingabesignale in Bezug auf mit Leistung versorgte Komponenten erhalten, einschließlich z.B. Drücke, Flussraten, momentane Leistungsnutzung und/oder erwartete Leistungsnutzung dieser Komponenten (Schritt 36). Die Eingabesignale können in der Form von Signalen vorliegen, die durch eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen erzeugt werden, wie z.B. die Sensoren 32, die eine oder mehrere mit Leistung versorgte Komponenten überwachen. Die Signale können auch durch einen Maschinenbediener durch eine Steuervorrichtung der Bedienerschnittstelle 20 in der Kabine 16, wie z.B. einen Joystick, ein Lenkrad, ein Gaspedal oder jedwede andere geeignete Steuervorrichtung, erzeugt werden.
Das Steuerungssystem 34 bestimmt oder erhält auf andere Weise eine Hochdrehmomentgrenze für die Leistungsquelle 12 aus Eingabesignalen in Bezug auf die Leistungsquelle 12 (Schritt 38). Die Hochdrehmomentgrenze zeigt ein Drehmoment an, das die mit Leistung versorgten Komponenten auf die Leistungsquelle 12 ausüben können, ohne die Leistungsquelle 12 dazu zu zwingen, außerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs zu arbeiten. Das Steuerungssystem 34 nutzt Algorithmen zum Zumessen oder Verteilen der Hochdrehmomentgrenze zwischen mit Leistung versorgten Komponenten. Die Zumessung oder Verteilung der Drehmomentgrenze zwischen mit Leistung versorgten Komponenten teilt die Hochdrehmomentgrenze in Zwischendrehmomentgrenzen auf (Schritt 40). Jede Zwischendrehmomentgrenze entspricht einer bestimmten der mit Leistung versorgten Komponenten und gibt die Drehmomentlast an, welche die bestimmte mit Leistung versorgte Komponente auf die Leistungsquelle 12 ausüben kann, ohne die Leistungsquelle 12 dazu zu zwingen, außerhalb ihres gewünschten Betriebsbereichs zu arbeiten.
Eine der Zwischendrehmomentgrenzen kann eine Pumpendrehmomentgrenze für die Pumpe 24 des hydrostatischen Antriebs 22 sein. Das Steuerungssystem 34 ist auch so ausgebildet, dass es ein momentanes Drehmoment erhält, das durch die Pumpe 24 des hydrostatischen Antriebs 22 verwendet wird (Schritt 42). Das Steuerungssystem 34 subtrahiert das momentane Drehmoment, das durch die Pumpe 24 verwendet wird, von der Pumpendrehmomentgrenze, wobei der resultierende Wert eine Pumpendrehmomentabweichung e_t darstellt (Schritt 44). Das Steuerungssystem 34 nutzt die Pumpendrehmomentabweichung e_t als eine Eingabe für die Bestimmung von zwei Faktoren. Der erste Faktor ist ein Rohunterdrehzahlfaktor. Der zweite Faktor ist ein Filterfaktor. Das Steuerungssystem 34 filtert den Rohunterdrehzahlfaktor unter Verwendung des Filterfaktors zum Einstellen oder Steuern des Filterns zur Bestimmung eines gefilterten Unterdrehzahlfaktors. Mehr Details sind nachstehend angegeben.
Die Pumpendrehmomentabweichung e_t ist eine Eingabe, die verwendet wird, um den Rohunterdrehzahlfaktor zu bestimmen. Zusätzliche Eingaben werden ebenfalls verwendet. Die Eingaben können Daten umfassen, die von früheren Leistungsinformationen, Nachschlagetabellen und/oder Sensoren 32 erhalten werden. Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben Werte umfassen, die z.B. durch Gleichungen für Pumpen- und Motorverdrängungen und -drücke und/oder davon abgeleiteten Gleichungen erhalten werden. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 34 eine Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd bestimmen (Schritt 46). Die Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd ist ein Anweisungssignal von der Pumpe 24 und/oder ein Anweisungsmodul, das mit der Pumpe 24 zusammenhängt, welches das Ausmaß des Drehmoments anweist, das die Pumpe 24 auf die Leistungsquelle 12 ausüben wird. Die Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd kann unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $T_{p, c m d} = T_{p} + \frac{(k_{1} e_{t} + k_{2} {\dot{e}}_{t}) (\frac{| P_{ƒ} - P_{r} |}{Δ P_{r e f}}) - T_{p} {\dot{ω}}_{p} + D_{m} (P_{ƒ} - P_{r}) {\dot{ω}}_{m}}{α_{p m} ω_{p}}$
wobei
T_p,cmd = Pumpendrehmomentanweisung,
T_p = momentanes Pumpendrehmoment,
k_l = eine proportionale Fehlerverstärkung,
e_t = Pumpendrehmomentabweichung = T_p,lim - T_p,
k₂ = eine abgeleitete Fehlerverstärkung,
ė_t = eine gefilterte Ableitung der Pumpendrehmomentabweichung,
P_ƒ = ein Vorwärtskreislaufdruck,
P_r = ein Rückwärtskreislaufdruck,
ΔP_ref = ein konstanter Wert, der eine maximal zulässige Druckdifferenz zwischen der hohen und der niedrigen Seite eines Strömungskreislaufs in einem hydrostatischen Antrieb χ darstellt,
ω̇_p = eine gefilterte Ableitung der Pumpendrehzahl,
D_m = Motorverdrängung,
ω̇_m = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl,
α_pm = eine kombinierte Pumpen- und Motorverdrängungsverstärkung und
ω_p = Pumpendrehzahl.
Die vorstehende Gleichung für die Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd kann von den Gleichungen der angewiesenen Pumpen- und Motorverdrängung und des angewiesenen Drucks z.B. durch Reduzieren oder Vereinfachen einer Mehrzahl von Gleichungen der Pumpen- und Motorverdrängung und des Drucks zu einer einzigen Gleichung und derart, dass die einzige Gleichung das Drehmoment anstelle der Verdrängung oder des Drucks angibt, abgeleitet werden. Die Reduzierung der Gleichungen zu einer einzigen Gleichung kann dabei unterstützen, die Rechenbelastung für das Steuerungssystem 34 zu vermindern. Der Vorwärtskreislaufdruck P_ƒ gibt den Druck in einem Vorwärtskreislauf 19 des hydrostatischen Antriebs 22 an. Der Rückwärtskreislaufdruck P_r gibt den Druck in einem Rückwärtskreislauf 21 des hydrostatischen Antriebs 22 an.
Die T_p,cmd-Gleichung weist eine Anzahl von Parametern auf, die es der Gleichung erlauben, auf Veränderungen eines oder mehrerer dieser Parameter zu reagieren und das Steuerungssystem 34 zu einer proportional-integraldifferenzierenden („PID“)-Steuereinrichtung mit einem Vorwärtsübertragungsvermögen zu machen. Beispielsweise stellt der Teil der T_p,cmd-Gleichung mit (k₁e_t + k₂ė_t) durch Einbeziehen der Drehmomentabweichung e_t und der Ableitung der Drehmomentabweichung ė_t eine Angabe nicht nur der Drehmomentabweichung et, sondern auch von dessen Änderungsrate durch die Ableitung der Drehmomentabweichung ė_t bereit. Dies gibt dem Steuerungssystem 34 einen Hinweis dahingehend, ob die Drehmomentabweichung e_t nach oben (zunimmt) oder nach unten (abnimmt) tendiert, ohne dass das Steuerungssystem 34 darauf warten muss, dass die Drehmomentabweichung e_t auf einen gewissen Wert zunimmt oder abnimmt, bevor das Steuerungssystem 34 eine Veränderung erkennt. Daher kann das Steuerungssystem 34 schnell auf eine sich ändernde Drehmomentabweichung e_t reagieren, wenn die Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd bestimmt wird, was zu einer größeren Stabilität für die Maschine 10 führt.
Die T_p,cmd-Gleichung umfasst auch Vorwärtsübertragungsterme, die es dem Steuerungssystem 34 erlauben, schnell auf sich ändernde Bedingungen zu reagieren. Der Teil der T_p,cmd-Gleichung mit T_pω̇_p ist ein Vorwärtsübertragungsterm und stellt für das Steuerungssystem 34 eine Angabe bereit, wie schnell sich die Leistung der Pumpe 24 auf der Basis dessen ändert, wie schnell sich die Drehzahl der Pumpe 24 ändert, wodurch das Steuerungssystem 34 eine Kompensation dafür bereitstellen kann, wie schnell sich die Leistung der Pumpe 24 ändert. Der Teil der T_p,cmd-Gleichung mit D_m(P_ƒ - P_r)ω̇_m ist ein weiterer Vorwärtsübertragungsterm. Der D_m(P_ƒ - P_r)ω̇_m - Teil stellt für das Steuerungssystem 34 eine Angabe bereit, wie schnell sich die Leistung des Fluidmotors 26 auf der Basis dessen ändert, wie schnell sich die Drehzahl des Fluidmotors 26 ändert, wodurch das Steuerungssystem 34 eine Kompensation dafür bereitstellen kann, wie schnell sich die Leistung des Fluidmotors 26 ändert. Das Einbeziehen solcher Vorwärtsübertragungsterme bei der Bestimmung der Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd führt zu einer größeren Stabilität für die Maschine 10.
Der Teil der T_p,cmd-Gleichung, der α_pmω_p aufweist, wirkt als Normalisierungsterm, der so ausgebildet ist, dass er die Verstärkung des Steuerungssystems 34 auf der Basis der Drehzahl der Pumpe 24 normalisiert. Je größer der Wert für den α_pmω_p-Teil ist, desto kleiner ist die Verstärkung und desto langsamer wird das Steuerungssystem 34 arbeiten, und je kleiner der Wert für den α_pmω_p-Teil ist, desto größer ist die Verstärkung und desto schneller wird das Steuerungssystem 34 arbeiten. Eine kleinere Verstärkung (langsameres Arbeiten) ist erwünscht, wenn die Drehzahl der Pumpe 24 hoch ist, so dass jedwede Änderungen, die durch das Steuerungssystem 34 ausgeübt werden, keine plötzlichen Bewegungen oder Veränderungen des Maschinenbetriebs verursachen, die sich für den Bediener ruckartig anfühlen könnten. Eine größere Verstärkung (schnelleres Arbeiten) ist erwünscht, wenn die Drehzahl der Pumpe 24 niedrig ist, da das Potenzial für das Verursachen von plötzlichen Bewegungen oder Veränderungen des Maschinenbetriebs, die sich ruckartig anfühlen, gering ist, und ein Ansprechen der Maschine erwünscht sein kann. In jedem Fall unterstützt die Verstärkung dabei, eine größere Stabilität für die Maschine 10 bereitzustellen.
Das Steuerungssystem 34 kann auch Eingaben verwenden, um eine Pumpendrehmomentanforderung T_p,req zu bestimmen (Schritt 48). Die Pumpendrehmomentanforderung T_p,req ist ein Anforderungssignal von der Pumpe 24 und/oder einem Anforderungsmodul, das der Pumpe 24 zugeordnet ist, und es gibt eine von der Pumpe 24 angeforderte Ausgangsleistung an. Die Pumpendrehmomentanforderung T_p,req kann mittels der folgenden Gleichung bestimmt werden: $T_{p, r e q} = D_{p, r e q} (P_{ƒ} - P_{r}) \frac{D_{m}}{D_{m, r e q}}$
wobei
T_p,req = Pumpendrehmomentanforderung,
D_p,req = eine Pumpenverdrängungsanforderung und
D_m,req = eine Motorverdrängungsanforderung.
Die Eingabesignale, die zur Bestimmung der Pumpendrehmomentanforderung T_p,req verwendet werden, können z.B. Druck, Flussraten, momentane Leistungsnutzung, erwartete Leistungsnutzung und Verdrängungswerte von den Sensoren 32 und/oder Anforderungen von der Bedienerschnittstelle 20 umfassen. Die Pumpenverdrängungsanforderung D_p,req ist ein Anforderungssignal für die Pumpe 24, das eine Verdrängung angibt, die von der Pumpe 24 angefordert wird. Die Motorverdrängungsanforderung D_m,req ist ein Anforderungssignal für den Fluidmotor 26, das eine Verdrängung angibt, die von dem Fluidmotor 26 angefordert wird.
Das Steuerungssystem 34 kann einen Unterdrehzahlfaktor auf der Basis der Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd und der Pumpendrehmomentanforderung T_p,req bestimmen. Das Steuerungssystem 34 kann die Pumpendrehmomentanweisung T_p,cmd durch die Pumpendrehmomentanforderung T_p,req dividieren, um einen Rohunterdrehzahlfaktor zu bestimmen (Schritt 50). Das Steuerungssystem 34 filtert den Rohunterdrehzahlfaktor z.B. unter Verwendung eines Tiefpassfilters, so dass ein gefilterter Unterdrehzahlfaktor erhalten wird (Schritt 52). Die Filterfrequenz des Tiefpassfilters wird auf der Basis eines Filterfaktors K gesteuert oder eingestellt, der durch das Steuerungssystem 34 bestimmt wird. In einer Ausführungsform greift das Steuerungssystem 34 zur Bestimmung des Filterfaktors K auf eine Tabelle zu, wie z.B. eine Nachschlagetabelle 53, die in der 4 gezeigt ist, die Pumpendrehmomentabweichungswerte und Filterfaktorwerte umfasst, die den Pumpendrehmomentabweichungswerten entsprechen. Das Steuerungssystem 34 identifiziert den Filterfaktorwert, der der Pumpendrehmomentabweichung e_t entspricht, in der Tabelle. Dies ist ein Rohfilterfaktorwert. Das Steuerungssystem 34 kann den Rohfilterfaktorwert mit einem diskreten Ratenbegrenzeralgorithmus („rate limiter algorithm“) behandeln. Der diskrete Ratenbegrenzeralgorithmus ist nützlich, da sich während des Betriebs der Maschine 10 die Pumpendrehmomentabweichung e_t ändern kann und sich folglich der Filterfaktorwert, der der Pumpendrehmomentabweichung e_t entspricht, entsprechend ändern kann. Unter bestimmten Bedingungen kann sich der Wert für den Filterfaktor K für eine bestimmte Pumpendrehmomentabweichung e_t von dem Filterfaktorwert K für die Pumpendrehmomentabweichung e_t aus der Nachschlagetabelle 53 unterscheiden. Wenn beispielsweise die Pumpendrehmomentabweichung e_t für einen Zeitraum weniger als Null beträgt, jedoch für diesen Zeitraum zunimmt, wird der Filterfaktorwert für diesen Zeitraum abnehmen. Die Abnahme des Filterfaktorwerts kann jedoch gegebenenfalls nicht dem entsprechen, was von der Nachschlagetabelle 53 vorgegeben wird. Vielmehr kann das Steuerungssystem 34 unter Verwendung des diskreten Ratenbegrenzeralgorithmus die Verminderung des Filterfaktorwerts durch z.B. Verlangsamen der Abnahmerate des Filterfaktorwerts begrenzen, so dass der Wert für den Filterfaktor K während und/oder am Ende des Zeitraums größer sein wird als der Filterfaktorwert für die Pumpendrehmomentabweichung e_t aus der Nachschlagetabelle 53.
Die Ratenbegrenzung ermöglicht es dem Filterfaktor K und somit der Filterfrequenz, bei einem höheren Wert zu bleiben, während der Filterfaktorwert aus der Tabelle 53 ein niedrigerer Wert ist. Der höhere Filterfaktorwert ermöglicht es dem Rohunterdrehzahlfaktor, bei einer höheren Frequenz gefiltert zu werden, und bewirkt folglich ein besseres Ansprechen des Steuerungssystems 34 auf Änderungen der Parameter der Maschine 10. Sobald die Pumpendrehmomentabweichung er Null erreicht, ist es jedoch erwünscht, dem Filterfaktor K zu ermöglichen, auf einen niedrigeren Wert abzunehmen, was eine niedrigere Filterfrequenz anzeigt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass, sobald die Pumpendrehmomentabweichung e_t Null erreicht, das Bewirken eines geringeren Ansprechens des Steuerungssystems 34 es der Maschine 10 ermöglicht, stabiler zu sein. Der Versuch, die Pumpendrehmomentabweichung e_t in der Nähe von Null zu halten, ist bevorzugt, da dann, wenn die Pumpendrehmomentabweichung e_t um eine Schwellengröße größer als Null ist, dies anzeigen kann, dass die Leistungsquelle 12 nicht vollständig genutzt wird, d.h., dass die Leistungsquelle 12 überschüssige Kapazität aufweist. Wenn die Pumpendrehmomentabweichung e_t umgekehrt um eine Schwellengröße kleiner als Null ist, kann dies anzeigen, dass die Pumpe 24 eine zu große Last auf die Leistungsquelle 12 ausübt, was zu einem schlechten Leistungsvermögen und/oder einem Abwürgen der Leistungsquelle 12 führen könnte.
Unter anderen Bedingungen kann der Wert für den Filterfaktor K für eine bestimmte Pumpendrehmomentabweichung e_t eng dem Filterfaktorwert für die Pumpendrehmomentabweichung e_t aus der Nachschlagetabelle 53 folgen. Wenn beispielsweise die Pumpendrehmomentabweichung e_t für einen Zeitraum größer als Null ist oder für diesen Zeitraum abnimmt, kann das Steuerungssystem 34 von einer Ratenbegrenzung des Filterfaktorwerts absehen. Folglich wird, wenn sich die Pumpendrehmomentabweichung e_t für diesen Zeitraum ändert, sich der Filterfaktorwert entsprechend auf der Basis der Nachschlagetabelle 53 ändern, und zwar rasch. Während und/oder am Ende des Zeitraums wird der Wert für den Filterfaktor K im Wesentlichen gleich dem Filterfaktorwert für die Pumpendrehmomentabweichung e_t aus der Nachschlagetabelle 53 sein.
In einer anderen Ausführungsform erhält das Steuerungssystem zur Bestimmung des Filterfaktors K eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 z.B. von den Sensoren 32. Das Steuerungssystem 34 erhält auch die Drehmomentabweichungsableitung ė_t. Die erhaltenen Werte werden mit Einträgen in einer 3-D-Nachschlagetabelle oder einem 3-D-Kennfeld (nicht gezeigt) mit einer ersten Achse für die Fahrgeschwindigkeit, einer zweiten Achse für die Drehmomentabweichungsableitung ė_t und einer dritten Achse für den Filterfaktor verglichen. Auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit und der Werte der Drehmomentabweichungsableitung ė_t wählt das Steuerungssystem 34 den passenden Filterfaktorwert aus der 3-D-Tabelle aus. Zusätzlich erhält das Steuerungssystem 34 die Fahrgeschwindigkeit und die Werte der Drehmomentabweichung e_t und vergleicht diese mit Einträgen in einer 3-D-Nachschlagetabelle oder einem 3-D-Kennfeld (nicht gezeigt) mit einer ersten Achse für die Fahrgeschwindigkeit, einer zweiten Achse für die Drehmomentabweichung e_t und einer dritten Achse für den Filterfaktor. Auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit und der Drehmomentabweichung e_t wählt das Steuerungssystem 34 den passenden Filterfaktorwert aus der 3-D-Tabelle aus. Der höhere der Filterfaktorwerte von den zwei 3-D-Tabellen wird durch das Steuerungssystem 34 als ein Rohfilterfaktorwert ausgewählt. Dann behandelt das Steuerungssystem 34 den Rohfilterfaktorwert mit einem diskreten Ratenbegrenzeralgorithmus, so dass der Filterfaktor K erhalten wird, wobei der diskrete Ratenbegrenzeralgorithmus demjenigen ähnlich ist, der in der vorhergehenden Ausführungsform zur Bestimmung des Filterfaktors K beschrieben worden ist.
Ein Grund zur Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit, wenn der Filterfaktor K bestimmt wird, besteht darin, dass es bei höheren Fahrgeschwindigkeiten erwünscht ist, den Filterfaktor K bei einem kleineren Wert als bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten zu halten, so dass der hydrostatische Antrieb 22 bei hohen Geschwindigkeiten nicht so aggressiv reagiert. Dies unterstützt die Maschinenstabilität. Ein Grund zur Berücksichtigung der Drehmomentabweichungsableitung ė_t und nicht nur der Drehmomentabweichung e_t bei der Bestimmung des Filterfaktors K besteht darin, dass selbst obwohl die Drehmomentabweichung e_t größer als Null ist, dieser schnell in einer negativen Richtung abnehmen kann. Durch Berücksichtigen der Drehmomentabweichungsableitung ė_t kann das Steuerungssystem 34 die Abnahme der Drehmomentabweichung erkennen (da die Drehmomentabweichungsableitung ein negativer Wert sein wird). Wenn die Drehmomentabweichungsableitung ė_t bei bestimmten Maschinengeschwindigkeiten negativ ist, wird das Steuerungssystem 34 einen größeren Filterfaktorwert bereitstellen, als es bereitstellen würde, wenn nur die Drehmomentabweichung e_t bei der Bestimmung des Filterfaktorwerts berücksichtigt würde, um die abnehmende Drehmomentabweichung e_t zu kompensieren, so dass die Drehmomentabweichung e_t nicht schnell in ein negatives Gebiet fällt, bevor das Steuerungssystem 34 reagieren kann.
Sobald das Steuerungssystem 34 den Filterfaktor K bestimmt hat, stellt das Steuerungssystem 34 die Frequenz des Tiefpassfilters auf der Basis des Filterfaktors K ein. Wenn der Filterfaktor K zunimmt, nimmt die Frequenz oder die Geschwindigkeit, mit der das Filtern durch den Tiefpassfilter durchgeführt wird, zu. Wenn der Filterfaktor K abnimmt, nimmt die Frequenz oder die Geschwindigkeit, mit der das Filtern durch den Tiefpassfilter durchgeführt wird, ab. Der Tiefpassfilter führt das Filtern mit dem Rohunterdrehzahlfaktor durch, wodurch der gefilterte Unterdrehzahlfaktor erzeugt wird. Die Graphen 55, 57 und 59 in den 5 bis 7 zeigen jeweils drei Kurven. Die obersten Kurven in den Graphen 55, 57 und 59 zeigen die Drehmomentabweichung e_t während eines Zeitraums, die mittleren Kurven in den Graphen 55, 57 und 59 zeigen den Filterfaktor K während des gleichen Zeitraums und die untersten Kurven in den Graphen 55, 57 und 59 zeigen den gefilterten Unterdrehzahlfaktor während des gleichen Zeitraums. Die Graphen 55, 57 und 59 unterscheiden sich zumindest deshalb teilweise, da die Graphen 55, 57 und 59 unterschiedlichen Betriebsbedingungen zugeordnet sind. Beispielsweise zeigt der Graph 55 die Drehmomentabweichung e_t, den Filterfaktor K und den gefilterten Unterdrehzahlfaktor während eines Zeitraums, in dem auf die Maschine 10 eine Last ausgeübt wird, wie z.B. eine Neigung oder ein Hindernis. Der Graph 57 zeigt die Drehmomentabweichung e_t, den Filterfaktor K und den gefilterten Unterdrehzahlfaktor während eines Zeitraums, in dem von der Maschine 10 eine Last entfernt wird. Ferner zeigt der Graph 59 die Drehmomentabweichung e_t, den Filterfaktor K und den gefilterten Unterdrehzahlfaktor während eines Zeitraums, in dem die Maschine 10 eine Arbeit ausführt, wie z.B. einen Schürfzyklus. Die Charakteristika der Kurven in den Graphen 55, 57 und 59 resultieren aus der Verwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise.
Das Steuerungssystem 34 erhält Übersetzungsverhältnisanforderungen von z.B. der Bedienerschnittstelle 20 (Schritt 54). Die Übersetzungsverhältnisanforderungen geben die Art von Arbeiten an, von denen der Bediener verlangt, dass sie durch die Maschine ausgeführt werden. Das Steuerungssystem 34 multipliziert den gefilterten Unterdrehzahlfaktor mit den Übersetzungsverhältnisanforderungen, so dass Übersetzungsverhältnisanweisungen erhalten werden (Schritt 56). Das Steuerungssystem 34 kann Verdrängungsanweisungen für die Pumpe 24 und den Fluidmotor 26 des hydrostatischen Antriebs 22 auf der Basis der Übersetzungsverhältnisanweisungen bestimmen (Schritt 58). Die Verdrängungsanweisungen werden zur Steuerung der Pumpe 24 und des Fluidmotors 26 verwendet. Durch Bestimmen der Verdrängungsanweisungen unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann die Drehmomentlast auf die Leistungsquelle 12 so gehandhabt werden, dass sie das verfügbare Drehmoment von der Leistungsquelle 12 nicht übersteigt. Dabei verhindert das Steuerungssystem 34, dass die Leistungsquelle 12 abgewürgt wird und/oder verhindert eine Verminderung der Drehzahl der Leistungsquelle auf inakzeptable Niveaus. Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise kann durch das Steuerungssystem 34 während des Betriebs der Maschine 10 wiederholt ausgeführt werden, so dass mit der Maschine 10 Arbeitsvorgänge ausgeführt werden.
Es ist auch vorgesehen, dass die Maschine 10 einen hydrostatischen Mehrwegeantrieb umfassen kann. Ein beispielhafter hydrostatischer Mehrwegeantrieb, nämlich ein hydrostatischer Zweiwegeantrieb 60, ist schematisch in der 8 gezeigt. Während nachstehend eine Zweiwege-Ausführungsform beschrieben wird, sollte beachtet werden, dass der hydrostatische Mehrwegeantrieb gegebenenfalls mehr als zwei Wege (und folglich mehr als zwei Pumpen und Motoren) umfassen kann.
Der hydrostatische Zweiwegeantrieb 60 koppelt die Leistungsquelle 12 funktionell mit den Traktionsbaugruppen der linken und der rechten Seite 70 und 80 der Maschine 10. Der hydrostatische Zweiwegeantrieb 60 umfasst einen hydrostatischen Antrieb der linken Seite 62 und einen hydrostatischen Antrieb der rechten Seite 64. Die hydrostatischen Antriebe der linken und der rechten Seite 62 und 64 umfassen Fluidkreisläufe oder Hydraulikkreise und nutzen eine Fluidströmung und einen Fluiddruck zum Übertragen von Leistung zwischen der Leistungsquelle 12 und den Traktionsbaugruppen der linken und der rechten Seite 70 und 80.
Der hydrostatische Antrieb der linken Seite 62 umfasst eine Pumpe der linken Seite 66 und einen Fluidmotor der linken Seite 68, die fluidmäßig gekoppelt sind. Die Pumpe der linken Seite 66 wandelt eine Drehbewegung der Leistungsquelle 12 in eine Fluidströmung um. Der Fluidmotor der linken Seite 68 wandelt die Fluidströmung wieder in eine Drehbewegung um, die verwendet wird, um die Traktionsbaugruppe der linken Seite 70 anzutreiben. Beispielsweise kann der Fluidmotor der linken Seite 68 eine Zahnradbaugruppe der linken Seite 72 antreiben, die sich mit einer Kette der linken Seite 74 der Traktionsbaugruppe der linken Seite 70 im Eingriff befinden kann. Wenn sich die Zahnradbaugruppe der linken Seite 72 dreht, wird die Kette der linken Seite 74 zu einer Bewegung und zum Antreiben der Maschine 10 über das Gelände gezwungen. Die Pumpe der linken Seite 66 und der Fluidmotor der linken Seite 68 können von einem festgelegten Verdrängungstyp oder von einem variablen Verdrängungstyp sein. Durch Steuern der Richtung der Strömung und der Verdrängung der Pumpe der linken Seite 66 und des Fluidmotors der linken Seite 68 können die Richtung des Fahrens und die Geschwindigkeit der Maschine 10 gesteuert werden. Beispielsweise wird durch Einstellen der Fluidströmung in der Pumpe der linken Seite 66 und des Fluidmotors 26 in der Vorwärtsrichtung und Erhöhen der Verdrängung der Pumpe der linken Seite 66 und/oder Vermindern der Verdrängung des Fluidmotors der linken Seite 68 die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe der linken Seite 70 in der Vorwärtsrichtung erhöht. Durch Einstellen der Fluidströmung in der Pumpe der linken Seite 66 und dem Fluidmotor der linken Seite 68 in der Rückwärtsrichtung und Erhöhen der Verdrängung der Pumpe der linken Seite 66 und/oder Vermindern der Verdrängung des Fluidmotors der linken Seite 68 wird die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe der linken Seite 70 in der Rückwärtsrichtung erhöht. Sowohl bei der Vorwärtssituation als auch bei der Rückwärtssituation, die vorstehend beschrieben worden sind, vermindert die Verminderung der Verdrängung der Pumpe der linken Seite 66 und/oder die Erhöhung der Verdrängung des Fluidmotors der linken Seite 68 die Geschwindigkeit der Traktionsbaugruppe der linken Seite 70.
Der hydrostatische Antrieb der rechten Seite 64 umfasst eine Pumpe der rechten Seite 76 und einen Fluidmotor der rechten Seite 78. Der hydrostatische Antrieb der rechten Seite 64 wird zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Richtung einer Kette der rechten Seite 84 einer Traktionsbaugruppe der rechten Seite 80 über eine Zahnradbaugruppe der rechten Seite 82 in einer Weise verwendet, wie sie vorstehend in Bezug auf den hydrostatischen Antrieb der linken Seite 62 und die Traktionsbaugruppe der linken Seite 70 beschrieben worden ist. Sensoren 86 können Signale bereitstellen, die Betriebsparameter in Bezug auf den hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60 angeben, einschließlich Fluiddruck, Fluidtemperatur, Verdrängung, Drehzahl bzw. Geschwindigkeit und/oder jedwede andere geeignete Betriebsparameter.
Das Steuerungssystem 87 ist so ausgebildet, dass es den Betrieb des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 durch Zuleiten von Steuersignalen zum Betreiben der Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 und der Fluidmotoren der linken und der rechten Seite 68 und 78 steuert. Insbesondere steuert das Steuerungssystem 87 die Fluidströmung in dem hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60 z.B. durch Steuern der Verdrängungen der Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 und der Fluidmotoren der linken und der rechten Seite 68 und 78. Das Steuerungssystem 87 steuert die Verdrängungen, so dass eine gewünschte Zustandsänderung auf der Basis von Signalen erreicht wird, die von der Bedienerschnittstelle 20 in der Kabine 16 und/oder den Sensoren 86 in der Maschine 10 empfangen werden. Solche Signale können in der Form von digitalen, analogen, mechanischen und/oder hydraulischen Signalen vorliegen.
Schritte, die mit dem Betrieb des Steuerungssystems 87 und dem hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60 zusammenhängen, sind derart, wie sie in dem Flussdiagramm von 9 beschrieben sind, und werden nun beschrieben. Das Steuerungssystem 87 erhält Eingabesignale und Daten oder Werte (Schritt 88), die denjenigen ähnlich sind, wie sie vorstehend in der dargestellten Verfahrensweise im Zusammenhang mit dem hydrostatischen Antrieb 22 beschrieben worden sind. Beispielsweise erhält das Steuerungssystem 87 die Hochdrehmomentgrenze für die Leistungsquelle 12 (Schritt 90) und nutzt Algorithmen zum Zumessen oder Verteilen der Hochdrehmomentgrenze in Zwischendrehmomentgrenzen (Schritt 92). Die Zwischendrehmomentgrenze kann eine Gesamtdrehmomentgrenze für den hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60 und insbesondere für die Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 sein.
Das Steuerungssystem 87 ist auch so ausgebildet, dass es ein momentanes Gesamtdrehmoment erhält, das von dem hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60 verwendet wird (Schritt 94), wobei es sich um eine Summe von Drehmomenten handeln kann, die von den Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 verwendet werden. Das Steuerungssystem 87 subtrahiert das verwendete momentane Gesamtdrehmoment von der Gesamtdrehmomentlastgrenze des hydrostatischen Zweiwegeantriebs, wobei der resultierende Wert eine Gesamtpumpendrehmomentabweichung e_t darstellt (Schritt 96). Das Steuerungssystem 87 nutzt die Gesamtpumpendrehmomentabweichung als eine Eingabe zur Bestimmung von zwei Faktoren. Der erste Faktor ist ein Gesamtrohunterdrehzahlfaktor. Der zweite Faktor ist ein Gesamtfilterfaktor. Das Steuerungssystem 87 filtert den Gesamtrohunterdrehzahlfaktor unter Verwendung des Filterfaktors zum Einstellen oder Steuern des Filterns, so dass ein gefilterter Gesamtunterdrehzahlfaktor bestimmt wird. Nachstehend sind mehr Details angegeben.
Die Gesamtpumpendrehmomentabweichung e_t ist eine Eingabe, die zur Bestimmung des Rohunterdrehzahlfaktors verwendet wird. Es werden auch zusätzliche Eingaben verwendet. Die Eingaben können Daten umfassen, die von früheren Leistungsinformationen, Nachschlagetabellen und/oder Sensoren 86 erhalten werden. Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben Gleichungen für Pumpen- und Motorverdrängungen und -drücke und/oder davon abgeleitete Gleichungen umfassen, wie die Gleichungen, die vorstehend in der Diskussion im Zusammenhang mit dem hydrostatischen Antrieb 22 angegeben worden sind. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 87 eine Gesamtpumpendrehmomentanweisung T_p,cmd,gesamt bestimmen (Schritt 98). Die Gesamtpumpendrehmomentanweisung T_p,cmd,gesamt ist ein Anweisungssignal von den Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 und/oder einem oder mehreren Anweisungsmodulen, die den Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 zugeordnet sind, die das Gesamtausmaß des Drehmoments anweisen, das die Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 auf die Leistungsquelle 12 ausüben werden. Die Gesamtpumpendrehmomentanweisung T_p,cmd,gesamt kann unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $T_{p, c m d, g e s a m t} = T_{p, g e s a m t} + (k_{l} e_{t} + k_{2} {\dot{e}}_{t}) (\frac{| P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s} | + | P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s} |}{2 \times Δ P_{r e f}}) - T_{p, g e s a m t} {\dot{ω}}_{p}$
$\frac{+ D_{m, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s}) {\dot{ω}}_{m, l i n k s} + D_{m, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}) {\dot{ω}}_{m, r e c h t s}}{α_{p m} ω_{p}}$
wobei
T_p,cmd,gesamt = Gesamtpumpendrehmomentanweisung,
T_p,gesamt = momentanes Gesamtpumpendrehmoment $= D_{p, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, r e c h t s}) + D_{p, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}),$

k_l = eine proportionale Fehlerverstärkung,
e_t = Gesamtpumpendrehmomentabweichung = T_p,lim,gesamt - T_p,gesamt,
k₂ = eine abgeleitete Fehlerverstärkung,
ė_t = eine gefilterte Ableitung der Gesamtpumpendrehmomentabweichung,
P_ƒ,links = ein Vorwärtskreislaufdruck für die Pumpe der linken Seite,
P_r,links = ein Rückwärtskreislaufdruck für die Pumpe der linken Seite,
P_ƒ,rechts = ein Vorwärtskreislaufdruck für die Pumpe der rechten Seite,
P_r,rechts = ein Rückwärtskreislaufdruck für die Pumpe der rechten Seite,
ΔP_ref = ein konstanter Wert, der eine maximal zulässige Druckdifferenz zwischen der hohen und der niedrigen Seite eines Strömungskreislaufs in einem Zweiwege darstellt,
ω̇_p = eine gefilterte Ableitung der Pumpendrehzahl,
D_m,links = Motorverdrängung für den Motor der linken Seite,
D_m,rechts = Motorverdrängung für den Motor der rechten Seite,
ω̇_m,links = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl für den Motor der linken Seite,
ω̇_m,rechts = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl für den Motor der rechten Seite,
α_pm = eine kombinierte Pumpen- und Motorverdrängungsverstärkung und
ω_p = Pumpendrehzahl der Pumpe der linken Seite, der Pumpe der rechten Seite oder eine Kombination dieser Drehzahlen.
Die vorstehende Gleichung für die Gesamtpumpendrehmomentanweisung T_p,cmd,gesamt kann von mehreren Gleichungen für die angewiesene Pumpen- und Motorverdrängung abgeleitet werden. Die Vorwärtskreislaufdrücke P_ƒ,links und P_ƒ,rechts geben Drücke in den Vorwärtskreisläufen der linken und der rechten Seite 67 und 77 des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 an. Die Rückwärtskreislaufdrücke P_r,links und P_r,rechts geben Drücke in den Rückwärtskreisläufen der linken und der rechten Seite 69 und 79 des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 an.
Das Steuerungssystem 87 kann auch Eingaben zur Bestimmung einer Gesamtpumpendrehmomentanforderung T_p,req,gesamt nutzen (Schritt 100). Die Gesamtpumpendrehmomentanforderung T_p,req,gesamt ist ein Anforderungssignal von den Pumpen 66 und 76 und/oder eines Anforderungsmoduls, das den Pumpen 66 und 76 zugeordnet ist, und gibt die Ausgangsleistung an, die von den Pumpen 66 und 76 angefordert wird. Die Gesamtpumpendrehmomentanforderung T_p,req,gesamt kann mittels der folgenden Gleichung bestimmt werden: $\begin{array}{l} T_{p, r e q, g e s a m t} = D_{p, r e q, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s}) \frac{D_{m, l i n k s}}{D_{m, r e q, l i n k s}} \\ + D_{p, r e q, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}) \frac{D_{m, r e c h t s}}{D_{m, r e q, r e c h t s}} \end{array}$
wobei
T_p,req,gesamt = Gesamtpumpendrehmomentanforderung,
D_p,req,links = eine Pumpenverdrängungsanforderungfür die Pumpe der linken Seite,
D_m,req,links = eine Motorverdrängungsanforderung für den Motor der linken Seite,
D_p,req,rechts = eine Pumpenverdrängungsanforderungfür die Pumpe der rechten Seite, und
D_m,req,rechts = eine Motorverdrängungsanforderung für den Motor der rechten Seite.
Eingabesignale, die zur Bestimmung der Gesamtpumpendrehmomentanforderung T_p,req,gesamt verwendet werden, können z.B. Druck, Flussraten, momentane Leistungsnutzung, erwartete Leistungsnutzung und Verdrängungswerte von den Sensoren 86 und/oder der Bedienerschnittstelle 20, die ein Drehmoment von der Leistungsquelle 12 anfordern, umfassen. Die Pumpenverdrängungsanforderungen D_p,req,links und D_p,req,rechts sind Anforderungssignale für die Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76, welche die Verdrängungen angeben, die für die Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 angefordert werden. Die Motorverdrängungsanforderungen D_m,req,links und D_m,req,rechts sind Anforderungssignale für die Fluidmotoren der linken und der rechten Seite 68 und 78, welche die Verdrängungen angeben, die für die Fluidmotoren der linken und der rechten Seite 68 und 78 angefordert werden.
Die vorstehenden Gleichungen können so modifiziert werden, dass sie zusätzliche Terme für hydrostatische Mehrwegeantriebe mit mehr als zwei Wegen umfassen. Beispielsweise können die vorstehenden Gleichungen in der nachstehend gezeigten Weise für hydrostatische Mehrwegeantriebe mit n Wegen modifiziert werden: $\begin{array}{l} T_{p, c m d, g e s a m t} (f \ddot{u} r a l l e W e g e) \\ = T_{p, g e s a m t} + \\ (k_{l} e_{t} + k_{2} {\dot{e}}_{t}) (\frac{| P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s} | + | P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s} | + \dots + | P_{ƒ, n} - P_{r, n} |}{2 \times Δ P_{r e f}}) - T_{p, g e s a m t} {\dot{ω}}_{p} \\ \frac{+ D_{m, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s}) {\dot{ω}}_{m, l i n k s} + D_{m, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}) {\dot{ω}}_{m, r e c h t s} + \dots + D_{m, n} (P_{ƒ, n} - P_{r, n}) {\dot{ω}}_{m, n}}{α_{p m} ω_{p}} \end{array}$
wobei
T_p,cmd,gesamt = Gesamtpumpendrehmomentanweisung (für alle Wege),
T_p,gesamt = momentanes Gesamtpumpendrehmoment (für alle Wege) $\begin{array}{l} = D_{p, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, r e c h t s}) + D_{p, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}) + \dots \\ + D_{p, n} (P_{ƒ, n} - P_{r, n}) \end{array}$

k_l = eine proportionale Fehlerverstärkung,
e_t = Gesamtpumpendrehmomentabweichung (für alle Wege) = T_p,lim,gesamt - T_p,gesamt,
k₂ = eine abgeleitete Fehlerverstärkung,
ė_t = eine gefilterte Ableitung der Gesamtpumpendrehmomentabweichung,
P_ƒ,links = ein Vorwärtskreislaufdruck für die Pumpe der linken Seite,
P_r,links = ein Rückwärtskreislaufdruck für die Pumpe der linken Seite,
P_ƒ,rechts = ein Vorwärtskreislaufdruck für die Pumpe der rechten Seite,
P_r,rechts = ein Rückwärtskreislaufdruck für die Pumpe der rechten Seite,
P_ƒ,n= ein Vorwärtskreislaufdruck für die Pumpe n,
P_r,nt = ein Rückwärtskreislaufdruck für die Pumpe n,
ΔP_ref = ein konstanter Wert, der eine maximal zulässige Druckdifferenz zwischen der hohen und der niedrigen Seite eines Strömungskreislaufs in einem hydrostatischen Mehrwegeantrieb darstellt,
ω̇_p = eine gefilterte Ableitung der Pumpendrehzahl,
D_m,links = Motorverdrängung für den Motor der linken Seite,
D_m,rechts = Motorverdrängung für den Motor der rechten Seite,
D_m,n = Motorverdrängung für den Motor n,
ω̇_m,links = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl für den Motor der linken Seite,
ω̇_m,rechts = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl für den Motor der rechten Seite,
ω̇_m,n = eine gefilterte Ableitung der Motordrehzahl für den Motor n,
α_pm = eine kombinierte Pumpen- und Motorverdrängungsverstärkung und
ω_p = Pumpendrehzahl der Pumpe der linken Seite, der Pumpe der rechten Seite, der Pumpe n,
oder eine Kombination dieser Drehzahlen. $\begin{array}{l} T_{p, r e q, g e s a m t} = D_{p, r e q, l i n k s} (P_{ƒ, l i n k s} - P_{r, l i n k s}) \frac{D_{m, l i n k s}}{D_{m, r e q, l i n k s}} \\ + D_{p, r e q, r e c h t s} (P_{ƒ, r e c h t s} - P_{r, r e c h t s}) \frac{D_{m, r e c h t s}}{D_{m, r e q, r e c h t s}} + \dots \\ + D_{p, r e q, n} (P_{ƒ, n} - P_{r, n}) \frac{D_{m, n}}{D_{m, r e q, n}} \end{array}$
wobei
T_p,req,gesamt = Gesamtpumpendrehmomentanforderung (für alle Wege),
D_p,req,links = eine Pumpenverdrängungsanforderungfür die Pumpe der linken Seite,
D_m,req,links = eine Motorverdrängungsanforderung für den Motor der linken Seite,
D_p,req,rechts = eine Pumpenverdrängungsanforderungfür die Pumpe der rechten Seite,
D_m,req,rechts = eine Motorverdrängungsanforderung für den Motor der rechten Seite,
D_p,req,n = eine Pumpenverdrängungsanforderungfür die Pumpe n, und
D_m,req,n = eine Motorverdrängungsanforderung für den Motor n.
Das Steuerungssystem 87 kann die Gesamtpumpendrehmomentanweisung T_p,cmd,gesamt durch die Gesamtpumpendrehmomentanforderung T_p,req,gesamt dividieren, um den Gesamtrohunterdrehzahlfaktor zu bestimmen (Schritt 102). Das Steuerungssystem 87 filtert den Gesamtrohunterdrehzahlfaktor (Schritt 104) unter Verwendung z.B. eines Tiefpassfilters, so dass ein gefilterter Gesamtunterdrehzahlfaktor erhalten wird. Die Filtergeschwindigkeit des Tiefpassfilters wird auf der Basis eines Filterfaktors K gesteuert oder eingestellt, der durch das Steuerungssystem 87 bestimmt wird. In einer Ausführungsform greift das Steuerungssystem 87 zur Bestimmung des Filterfaktors K auf eine Tabelle zu, wie z.B. auf eine in der 4 gezeigte Nachschlagetabelle 53, die Gesamtpumpendrehmomentabweichungswerte und Filterfaktorwerte umfasst, die den Pumpendrehmomentabweichungswerten entsprechen. In einer anderen Ausführungsform greift das Steuerungssystem 87 zum Bestimmen des Filterfaktors K auf 3-D-Nachschlagetabellen/Kennfelder (nicht gezeigt) zu, die denjenigen ähnlich sind, wie sie vorstehend in der Diskussion des hydrostatischen Antriebs 22 beschrieben worden sind. Die anderen Schritte sind den vorstehend beschriebenen Schritten in der Diskussion des hydrostatischen Antriebs 22 ähnlich.
Sobald das Steuerungssystem 87 den Filterfaktor K bestimmt hat, stellt das Steuerungssystem 87 die Frequenz des Tiefpassfilters auf der Basis des Filterfaktors K ein. Wenn der Filterfaktor K zunimmt, nimmt die Frequenz oder die Geschwindigkeit, mit der das Filtern durch den Tiefpassfilter durchgeführt wird, zu. Wenn der Filterfaktor K abnimmt, nimmt die Frequenz oder die Geschwindigkeit, mit der das Filtern durch den Tiefpassfilter durchgeführt wird, ab. Der Tiefpassfilter führt das Filtern mit dem Gesamtrohunterdrehzahlfaktor durch, wodurch der gefilterte Gesamtunterdrehzahlfaktor bereitgestellt wird. Die Beziehungen zwischen der Gesamtdrehmomentabweichung e_t, dem Filterfaktor K und dem gefilterten Gesamtunterdrehzahlfaktor können im Zeitverlauf auch durch die Graphen 55, 57 und 59 dargestellt werden, wobei die oberste Kurve für die Gesamtdrehmomentabweichung e_t ist, die mittlere Kurve für den Filterfaktor K ist und die unterste Kurve für den gefilterten Gesamtunterdrehzahlfaktor ist.
Das Steuerungssystem 87 erhält Übersetzungsverhältnisanforderungen von z.B. der Bedienerschnittstelle 20 (Schritt 106). Die Übersetzungsverhältnisanforderungen geben die Art von Arbeiten an, von denen der Bediener verlangt, dass sie durch die Maschine ausgeführt werden. Das Steuerungssystem 87 multipliziert den gefilterten Gesamtunterdrehzahlfaktor mit den Übersetzungsverhältnisanforderungen, so dass Übersetzungsverhältnisanweisungen erhalten werden (Schritt 108).
Das Steuerungssystem 87 kann Verdrängungsanweisungen für die Pumpen der linken und der rechten Seite 66 und 76 und die Fluidmotoren der linken und der rechten Seite 68 und 78 des hydrostatischen Zweiwegeantriebs 60 auf der Basis der Übersetzungsverhältnisanweisungen bestimmen (Schritt 110). Die Verdrängungsanweisungen werden zur Steuerung der Pumpen 66 und 76 und der Fluidmotoren 68 und 78 verwendet. Durch Bestimmen der Verdrängungsanweisungen unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann die Drehmomentlast auf die Leistungsquelle 12 so gehandhabt werden, dass sie das verfügbare Drehmoment von der Leistungsquelle 12 nicht übersteigt. Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise kann durch das Steuerungssystem 87 während des Betriebs der Maschine 10 wiederholt ausgeführt werden, um mit der Maschine 10 Arbeiten auszuführen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die offenbarten Steuerungssysteme 34 und 87 können in Maschinen eingesetzt werden und sie können insbesondere in Maschinen eingesetzt werden, die eine Leistungsquelle 12 und einen hydrostatischen Antrieb 22 oder einen hydrostatischen Mehrwegeantrieb, wie z.B. einen hydrostatischen Zweiwegeantrieb 60, der eine Drehmomentlast auf die Leistungsquelle ausübt, aufweisen. Wenn eine Drehmomentlast auf die Leistungsquelle 12 übermäßig ist, kann die Drehzahl der Leistungsquelle 12 abnehmen oder unter einen Unterdrehzahleinstellpunkt fallen, wodurch die Leistungsquelle 12 abgewürgt wird oder bezüglich eines Abwürgens empfindlicher wird. Die Steuerungssysteme 34 und 87 können so betrieben werden, dass diese Art von Überlastung durch Bestimmen von Drehmomenteingaben und, basierend zumindest teilweise auf diesen Drehmomenteingaben, Bestimmen eines Unterdrehzahlfaktors, mit dem Bedieneranforderungen skaliert werden, verhindert wird, wodurch sichergestellt wird, dass Anweisungen zum Betätigen der hydrostatischen Antriebe 22 und 60, die auf den Bedieneranforderungen beruhen können, die Leistungsquelle 12 nicht überlasten werden.
Die Algorithmen, die von den Steuerungssystemen 34 und 87 genutzt werden, beziehen eine Anzahl von Parametern ein, wodurch die Gleichung auf Änderungen eines oder mehrerer dieser Parameter ansprechen kann und die Steuerungssysteme 34 und 87 zu proportional-integraldifferenzierenden („PID“)-Steuereinrichtungen mit einem Vorwärtsübertragungsvermögen gemacht werden. Dabei können die Steuerungssysteme 34 und 87 erkennen, ob ein Parameterwert einen Aufwärtstrend oder einen Abwärtstrend aufweist und wie schnell, und folglich müssen die Steuerungssysteme 34 und 87 nicht auf eine Zunahme oder Abnahme des Parameterwerts auf eine bestimmte Schwelle warten, bevor eine Änderung erkannt wird. Daher können die Steuerungssysteme 34 und 87 schnell reagieren, um Parameterwerte zu ändern, was zu einer größeren Stabilität für den Betrieb der Maschine 10 und einem effizienteren Betrieb der Maschine 10 führt. Die Algorithmen, die von den Steuerungssystemen 34 und 87 genutzt werden, skalieren auch Ausgabesignale auf der Basis der Maschinendrehzahl und/oder der Pumpendrehzahl, wodurch ein langsameres Arbeiten bei hohen Drehzahlen und ein schnelleres Arbeiten bei niedrigen Drehzahlen bereitgestellt wird, um das Bewirken von plötzlichen Bewegungen oder Veränderungen des Maschinenbetriebs zu verhindern, die sich für den Bediener ruckartig anfühlen könnten oder die Maschinenstabilität vermindern könnten.

Claims

Maschinensteuerungssystem (34) mit: - einem Eingabeempfangsabschnitt, der ausgebildet ist zum Empfangen von: a) Drehmomenteingaben in Bezug auf einen hydrostatischen Antrieb (22), wobei die Drehmomenteingaben eine Drehmomentlast, die der hydrostatische Antrieb (22) auf die Leistungsquelle (12) ausübt, und eine Grenze bezüglich einer Drehmomentlast, die der hydrostatische Antrieb (22) auf eine Leistungsquelle (12) ausübt, enthalten, b) einer Bedieneranforderung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs, - einer Verarbeitungseinheit, die ausgebildet ist zum: a) Bestimmen eines Faktors basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung, wobei die Verarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie den Faktor teilweise durch Ermitteln einer Drehmomentabweichung bestimmt, die eine Differenz zwischen der Drehmomentlastgrenze und der ausgeübten Drehmomentlast angibt, und b) Bestimmen einer Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung, so dass eine Drehmomentlast, die auf eine Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, und - einem Ausgabesendeabschnitt, der zum Senden der Anweisung an den hydrostatischen Antrieb ausgebildet ist.
Maschinensteuerungssystem (34) nach Anspruch 1, das ferner einen oder mehrere Sensoren (32) umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie die Drehmomenteingaben bereitstellen.
Maschinensteuerungssystem (34) nach Anspruch 1, bei dem die Verarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie den Faktor teilweise durch Bestimmen einer Drehmomentanweisung für den hydrostatischen Antrieb (22) basierend zumindest teilweise auf der Drehmomentabweichung bestimmt.
Maschinensteuerungssystem (34) nach Anspruch 3, bei dem die Verarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie den Faktor teilweise durch Bestimmen einer Drehmomentanforderung für den hydrostatischen Antrieb (22) basierend zumindest teilweise auf der Drehmomentabweichung bestimmt.
Maschinensteuerungssystem (34) nach Anspruch 4, bei dem die Verarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie den Faktor teilweise durch Dividieren der Drehmomentanweisung durch die Drehmomentanforderung zum Erhalten eines Rohfaktors bestimmt.
Maschine (10), die das Maschinensteuerungssystem (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
Verfahren zum Steuern einer Maschine (10), die eine Leistungsquelle (12) und einen hydrostatischen Antrieb (22) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: - Erhalten von Eingaben, umfassend: a) Drehmomenteingaben in Bezug auf den hydrostatischen Antrieb, wobei die Drehmomenteingaben eine Drehmomentlast, die der hydrostatische Antrieb (22) auf die Leistungsquelle (12) ausübt, und eine Grenze bezüglich einer Drehmomentlast aufweisen, die der hydrostatische Antrieb (22) auf eine Leistungsquelle (12) ausübt, enthalten, b) eine Bedieneranforderung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs, - Bestimmen eines Faktors basierend zumindest teilweise auf den Drehmomenteingaben zum Einstellen der Bedieneranforderung, wobei der Faktor teilweise durch Ermitteln einer Drehmomentabweichung bestimmt wird, die eine Differenz zwischen der Drehmomentlastgrenze und der ausgeübten Drehmomentlast angibt, und - Bestimmen einer Anweisung zum Betätigen des hydrostatischen Antriebs auf der Basis der eingestellten Bedieneranforderung, so dass eine Drehmomentlast, die auf die Leistungsquelle durch den hydrostatischen Antrieb ausgeübt werden soll, innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, und - Senden der Anweisung an den hydrostatischen Antrieb.