DE2339600A1 - Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustment - Google Patents
Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustmentInfo
- Publication number
- DE2339600A1 DE2339600A1 DE19732339600 DE2339600A DE2339600A1 DE 2339600 A1 DE2339600 A1 DE 2339600A1 DE 19732339600 DE19732339600 DE 19732339600 DE 2339600 A DE2339600 A DE 2339600A DE 2339600 A1 DE2339600 A1 DE 2339600A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steering
- trailer
- angle
- towing vehicle
- steering angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
- B62B13/00—Sledges with runners
- B62B13/02—Sledges with runners characterised by arrangement of runners
- B62B13/06—Sledges with runners characterised by arrangement of runners arranged in two or more parallel lines
- B62B13/08—Sledges with runners characterised by arrangement of runners arranged in two or more parallel lines with steering devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
Rainer Hofmann 7 Stuttgart 1 WartbergstraßeRainer Hofmann 7 Stuttgart 1 Wartbergstrasse
Lenkregelung zur Erleichterung des Rückwärtsfahrens von WagenzügenSteering control to make it easier for car trains to reverse
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung, die beim Rückwärtsfahren von Wagenzügen., welche aus einem. Zugfahrzeug und Anhänger bestehen, verhindert, daß der Anhänger in eine nicht gewünschte Richtung läuft und sich schließlich querstellt.The invention relates to a control device that when reversing from Wagon trains., Which consist of a. The towing vehicle and trailer exist, prevent that the trailer runs in an undesired direction and finally turns sideways.
Bisher gibt es zum Problem des Rückwärtsfahrens mit solchen Wagenzügen schon viele Vorschläge. Diese sehen aber alle Besonderheiten am Aufbau wie z. B. eine zusätzliche, unabhängige Lenkmöglichkeit des Anhängers vor. Wegen des damit verbundenen Aufwands verfügen die meisten Wagenzüge nicht über derartige Vorrichtungen und ein Rückwärtsfahren ist in diesem Fall nur möglich, wenn am Lenkrad des Zugwagens fortwährend eine beginnende Instabilität des Anhängers geeignet korrigiert wird, was insbesondere bei einem zweiachsigen Anhänger auch einem gewandten Fahrer nur selten gelingt.So far there has been the problem of reversing with such car trains already a lot of suggestions. But they see all the special features of the structure such as B. an additional, independent steering option for the trailer before. Because of the effort involved, most of the wagon trains have them not using such devices and reversing is only possible in this case if continuously on the steering wheel of the towing vehicle an incipient instability of the trailer is appropriately corrected, which is especially true in the case of a two-axle trailer and a nimble one Driver rarely succeeds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Regeleinrichtung allein das Zugfahrzeug so zu lenken, daß der gesamte Wagenzug bei Rückwärtsfahrt stabil in die vom Fahrer gewünschte und über einen Sollwert vorzugebende Richtung fährt.The invention is based on the object by means of a control device only to steer the towing vehicle so that the entire train of cars when reversing stably in the direction desired by the driver and over a The direction to be specified moves.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß man den Lenkwinkel des Zugfahrzeugs über ein geeignetes Regelgesetz in Abhängigkeit vom jeweiligen Lagezustand der aus Zugfahrzeug und Anhänger bestehenden Regelstrecke Wagenzug fortwährend so einstellt, daß ein gewünschter Sollzustand erreicht und beibehalten wird.This object is achieved according to the invention in that the steering angle of the towing vehicle via a suitable control law depending on the current situation of the towing vehicle and trailer Continuously adjusts the train control system in such a way that a desired target state is reached and maintained.
Zur Klärung der Frage, wie man in einem solchen Fall lenken muß, beschreibt man das Verhalten der Regelstrecke Wagenzug durch ein mathe-To clarify the question of how to steer in such a case, describes the behavior of the wagon train controlled system by a mathematical
509807/0232509807/0232
matisches Modell, welches auf die für die Regelung notwendigen Bestandteile beschränkt ist. Ein solches Modell zeigt Figur 1 für den zunächst angenommenen Fall eines zweiachsigen Anhängers. Es bedeuten:matic model, which is based on the components necessary for the regulation is limited. Such a model is shown in FIG. 1 for the initially assumed case of a two-axle trailer. It means:
a - Achsabstand des Zugfahrzeugsa - center distance of the towing vehicle
b - Abstand der Anhängerkupplung von der Hinterachse des Zugfahrzeugsb - Distance of the trailer coupling from the rear axle of the towing vehicle
c - Länge der Anhängerdeichsel vom Anhängepunkt bis zur Vorderachse des Anhängersc - Length of the trailer drawbar from the attachment point to the front axle of the trailer
d - Achsabstand des Anhängersd - center distance of the trailer
ν - Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs, bei Rückwärtsfahrt positiv angenommenν - driving speed of the towing vehicle, assumed to be positive when reversing
Oi - Lenkwinkel des ZugfahrzeugsOi - steering angle of the towing vehicle
TP - Senkrecht in die Fahrbahnebene projizierter Winkel zwischen . nach hinten verlängert gedachter Zugfahrzeugmittellinie und AnhängerdeichselTP - perpendicularly projected angle between . The imaginary centerline of the towing vehicle and the trailer drawbar extended to the rear
Ti/ - Senkrecht in die Fahrbahnebene projizierter Winkel zwischen nach hinten verlängert gedachter Anhängerdeichsel und Anhängermittellinie (Lenkwinkel des Anhängers).Ti / - perpendicularly projected angle between The imaginary trailer drawbar and trailer center line extended to the rear (steering angle of the trailer).
Hinweise:Hints:
Alle Winkel seien wie in Figur 1 angegeben positiv, wenn der Wagenzug insgesamt bei Rückwärtsfahrt und in Fahrtrichtung gesehen auf Rechtskurve eingestellt ist. Oft werden statt einer auch Doppelachsen verwendet. In diesem Fall denkt man sich eine reduzierte Achse in der Mitte zwischen beiden und bestimmt die Abstände a bis d entsprechend. Zugfahrzeuge haben im allgemeinen Achsschenkellenkung, so daß bei Kurvenfahrt und exakter Lenkgeometrie beide Vorderräder verschiedene Lenkwinkel aufweisen müßten. Als α ist dann der Winkel zu nehmen, der bei Drehschemellenkung gleichen Kurvenradius ergäbe. Dies kann erreicht werden, wenn man α an geeigneter Stelle des Lenkübertragungsgestänges mißt, beispielsweise in Lenkradumdrehungen. Oft werden aber die Vorderräder auch bei AchsschenkellenkungAs indicated in Figure 1, let all angles be positive if the car train as a whole is set to the right-hand bend when reversing and looking in the direction of travel. Often double axes are used instead of one. In this In the case one thinks of a reduced axis in the middle between the two and determines the distances a to d accordingly. Towing vehicles generally have Axle steering, so that both front wheels would have to have different steering angles when cornering and with exact steering geometry. The angle to be taken as α is the same with turntable steering Curve radius would result. This can be achieved if one looks at α more appropriately Place of the steering transmission linkage measures, for example in steering wheel turns. Often, however, the front wheels are also used with a stub axle steering
509807/0232509807/0232
parallel geführt, so daß diese Schwierigkeit entfallt.led in parallel, so that this difficulty is eliminated.
Anhänger haben fast überwiegend Drehschemellenkung. Bei Achsschenkellenkung gilt das oben Ausgeführte.Most trailers have turntable steering. With stub axle steering the above applies.
Eine geschickte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zur Kennzeichnung des Lagezustandes die Winkel y und y verwendet werden, weil diese als verallgemeinerte Koordinaten den kleinsten Satz von Parametern bilden, die den Zustand vollständig beschreiben.A clever embodiment of the invention is that for identification of the position state the angles y and y are used because as generalized coordinates, these form the smallest set of parameters that fully describe the state.
Das Zugfahrzeug kann nun Vorder-, Hinter- oder Allradantrieb haben. Wie sich später noch zeigen wird, ist der für die Regelung ungünstigste Pail Hinterradantrieb. Nimmt man daher an, das Zugfahrzeug werde über ein Ausgleichgetriebe an den Hinterrädern mit der auf Achsmitte bezogenen konstanten Geschwindigkeit ν angetrieben, so ergeben sich unter Beachtung der kinematischen Bindungen (kein "Radieren" der Räder auf der Fahrbahn) die Bewegungsgleichungen:The towing vehicle can now have front, rear or all-wheel drive. As will be shown later, the Pail is the most unfavorable for the settlement Rear wheel drive. Therefore, if one assumes that the towing vehicle is connected to the center of the axle via a differential gear on the rear wheels constant speed ν, taking into account the kinematic constraints (no "erasing" of the wheels on the road) the equations of motion:
-V= siny- ( - + - cosy) tana-V = siny- (- + - cozy) tana
vv YY a aa a Y (D Y (D
c * c foec * c foe
— ψ= - sin y + — cos ψ sin Tf/ + — (cos V+ j" siny siny) tan OL' - ψ = - sin y + - cos ψ sin Tf / + - (cos V + j "siny siny) tan OL '
99 mm
wobei y und 1// die zeitlichen Ableitungen bedeuten.where y and 1 // mean the time derivatives.
Man erkennt sofort, daß die Gleichgewichtslagen dieses Differentialgleichungs systems, also singuläre Lösungen der FormOne recognizes immediately that the equilibrium positions of this differential equation systems, i.e. singular solutions of the form
Ot = a 0= const., y = y = const., ψ = γ = const, durch die BeziehungenOt = a 0 = const., Y = y = const., Ψ = γ = const, through the relationships
tan α = (2) tan α = (2)
ο c + b cos Vο c + b cos V
undand
d sin yo d sin y o
smsm
= r— . .= r—. .
b + c cos y> (3)b + c cos y> (3)
gekennzeichnet sind.Marked are.
509807/0232509807/0232
Um unnötige Vielfalt zu vermeiden, kann man sich auf die praktisch möglichen FälleIn order to avoid unnecessary diversity, one can rely on the practically possible cases
JjYy
beschränken, wobei Ot den maximalen Lenkwinkel bedeutet. In diesemlimit, where Ot means the maximum steering angle. In this
Bereich sind die Gleichgewichtslagen bei Vorwärtsfahrt stabil und bei Rückwärtsfahrt instabil. Nimmt man z. B. den besonders charakteristischen Fall der Geradeausfahrt & = "]f - Ύ = o, so wird bei Rückwärtsfahrt schon die kleinste Störung genügen, um immer größere Abweichungen von dieser Lage zu verursachen. Jetzt reicht es also nicht mehr aus, a. wie bei Vorwärtsfahrt konstant auf dem Wert (X = ο zu halten, sondern man muß vielmehr fortwährend OL als Funktion von y und V/ so einstellen, daß Störungen gleich wieder korrigiert werden.Area, the equilibrium positions are stable when driving forwards and unstable when driving backwards. If you take z. B. the particularly characteristic case of straight-ahead travel & = "] f - Ύ = o, when reversing even the smallest disturbance will be sufficient to cause ever greater deviations from this position. Now it is no longer sufficient, a Forward travel must be kept constant at the value (X = ο , but rather one must continuously set OL as a function of y and V / in such a way that disturbances are corrected again immediately.
Unter der Voraussetzung, daß sich der Wagenzug bereits in Geradeausrichtung befindet und nur kleine Abweichungen davon auftreten, kann man das Gleichungssystem (1) linearisieren. Mit der LinearkombinationAssuming that the wagon train is already in a straight line and only small deviations from it occur, the system of equations (1) can be linearized. With the linear combination
OC = Ky - JUL γ ( iC ,JbL . . . const. )OC = Ky - JUL γ ( iC, JbL... Const.)
als einem einfach auszugestaltenden Regelgesetz ergibt sich dann das linearisierte, für kleine y und "ψ gültige Gleichungs system:The linearized system of equations that is valid for small y and "ψ then results as a simple rule law:
mit der charakteristischen Gleichungwith the characteristic equation
2v,b+Cv/.b/. c ... , ν ,2 ,c .. c c b+c *. .2v, b + Cv / .b / . c ..., ν, 2, c .. cc b + c *. .
ca &y d c a* d d aca & y dca * dda
Daraus folgen nach dem Hurwitz-Kriterium die Stabilitätsbedingungen LL > r~- fC + τ- (1 + -j ) für v>o (4)From this, according to the Hurwitz criterion, the stability conditions LL > r ~ - fC + τ- (1 + -j) for v> o (4)
U > -rr-K - I für v^o (5) U> -rr-K - I for v ^ o (5)
509807/0232509807/0232
Figur 2 zeigt die Stabilitätsverhältnisse in der 4C ,U -Ebene. Um aus der Vielzahl der möglichen stabilen Einstellungen diejenigen zu ermitteln, welche einen günstigen Regel verlauf erwarten lassen, vergleicht man mit der allgemeinen charakteristischen Gleichung eines Systems 2. Ordnung p2 + 2 OCJ ρ + CJ2 = ο FIG. 2 shows the stability relationships in the 4C, U plane. In order to determine from the multitude of possible stable settings those which can be expected to have a favorable control course, a comparison is made with the general characteristic equation of a 2nd order system p 2 + 2 OCJ ρ + CJ 2 = ο
OOOO
und erhält als Dämpfungsgradand is given as the degree of damping
b+c α. b Λ cb + c α. b Λ c
K + — U - 1L- — K + - U - 1L- -
a a ^ da a ^ d
D = D =
c c_ b+c j* c c_ b + c j *
J d " d * a J d "d * a
sowie als bezogene Eigenkreisfrequenz des ungedämpften Systemsas well as the related natural angular frequency of the undamped system
c c . b+c Af cc. b + c Af
d ~ d ad ~ d a
In Figur 2 sind zusätzlich noch die Kurven D = const, und die Geraden = const, eingezeichnet. Eine brauchbare Einstellung ergibt sich für D > O, 5 bei nicht zu großem Xl . Zu kleines Ώ. bewirkt nur eineIn FIG. 2, the curves D = const and the straight lines = const are also shown. A useful setting is obtained for D> 0.5 if Xl is not too large. Too small Ώ. only does one
& ο ο & ο ο
sehr langsame Korrektur von Störungen, zu großes Ώ. bewirkt eine unter Umständen zu schnelle Reaktion, was eventuell wegen der Nichtlinearitäten zu Instabilität führen kann, wenn größere Abweichungen von der Sollage ausgeregelt werden müssen.very slow correction of disturbances, too large Ώ. causes a reaction may be too fast, which may lead to instability due to the non-linearities if larger deviations from the target position must be adjusted.
Um auch Kurven fahren zu können, muß man das Regelgesetz um einen weiteren Anteil erweitern aufIn order to also be able to drive curves, one has to expand the control law by a further part
α - Ky-jJLy + XG , (6)α - Ky-jJLy + XG, (6)
wobei 0" den Sollwert für die Kurvenlage darstellt und X ein konstanter Faktor ist, der lediglich zur Anpassung dient, aber auf die Stabilität keinen Einfluß hat.where 0 "represents the target value for the curve position and X is a constant factor that is only used for adaptation, but has no influence on the stability.
Wird z. B. eine bestimmte Kurvenlage OL = (X , y = y> und ψ = "ψ gewünscht, wobei α , 1W und Ij/ einen Gleichgewichtszustand bilden,Is z. B. a certain curve position OL = (X, y = y> and ψ = "ψ desired, where α, 1 W and Ij / form a state of equilibrium,
509807/0232509807/0232
der durch die Gleichungen (2) und (3) definiert ist, so muß man (5" auf den festen Wertwhich is defined by equations (2) and (3), one must (5 " to the fixed value
einstellen. Nimmt man wieder wie vorher bei Geradeausfahrt an, daß sich der Wagenzug bereits in diesem Gleichgewichtszustand befindet und die Regelung zunächst nur die Aufgabe hat, kleine Abweichungen Δ "ψ und Δ W zu korrigieren, wobei CT konstant gehalten wird, so kann man das Differentialgleichungssystem (1) wieder um diesen Gleichgewichtszustand linearisieren. Setzt manto adjust. If one assumes, as before, when driving straight ahead, that the wagon train is already in this state of equilibrium and the control initially only has the task of correcting small deviations Δ "ψ and Δ W , with CT being kept constant, then one can use the differential equation system ( 1) linearize again around this state of equilibrium
a = öl + Aa , γ = γ + Ay , ψ= γ + Ay a = oil + Aa, γ = γ + Ay, ψ = γ + Ay
und beachtet, daß QT so festgelegt wurde, daßand note that QT has been set so that
ao= *yo -ßjo +λοΌ a o = * y o -ßjo + λο Ό
gilt, so folgt aus dem Regelgesetz (6) für Abweichungen von der Sollage wieder applies, it follows from the regulation law (6) for deviations from the target position
Δα= HAy - Δα = HAy -
Eine genauere Untersuchung der Stabilität des für alle möglichen Gleichgewichtslagen linearisierten Systems (1) ergibt, daß eine bei Geradeausfahrt stabile Einstellung im allgemeinen auch bei Kurvenfahrt stabil ist.A more detailed study of the stability of the for all possible equilibrium positions linearized system (1) shows that a setting that is stable when driving straight ahead is generally also stable when cornering.
Figur 3 zeigt den Zusammenhang zwischen (ΞΓ und TJ/ , wie er sich aus den Gleichungen (2) und (3) und dem Regelgesetz (6) ergibt. Dieser ist eindeutig, gleichsinnig und durchaus brauchbar.Figure 3 shows the relationship between (ΞΓ and TJ /, as it is derived from the equations (2) and (3) and the control law (6) results. This one is clear in the same direction and quite useful.
Alle bisherigen Stabilitätsbetrachtungen beruhen auf linearisierten Gleichungen und kleinen Abweichungen ^y und Δ W von der jeweils betrachteten Gleichgewichtslage. Nun kommen in der Praxis aber auch große Abweichungen vor. Möchte man z. B. von scharfer Kurvenfahrt auf Geradeausfahrt wechseln und stellt man dazu GT sprungförmig auf den Wert (y = ο ein, so ist die Sollage Geradeausfahrt, während der Wagenzug im Augenblick noch auf Kurvenfahrt steht, also große Abweichungen von der Sollage auf-All previous stability considerations are based on linearized equations and small deviations ^ y and Δ W from the equilibrium position considered in each case. In practice, however, there are also large deviations. Would you like B. change from sharp cornering to straight ahead and if you set GT abruptly to the value (y = ο, then the target position is straight ahead while the wagon train is currently cornering, i.e. large deviations from the target position.
509807/0232509807/0232
weist. In diesem Fall sind die bisherigen Stabilitätsbedingungen (4) und (5) zwar notwendig, aber nicht mehr hinreichend, die Stabilität kann vielmehr wegen der Nichtlinearitäten außer von ü undJH auch noch von den Anfangsbedingungen y (o) und y/ (o) abhängen. So ist es z. B. durchaus möglich, daß trotz stabiler Einstellung von iC und Jl aber bei zu großen Abweichungen Δγ bzw. Δ*ψ Instabilität auftritt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei auch die Lenkwinkelbeschränkung jctj Sf Oi < -=y-. Es kann jetzt vorkommen, daß der Ausdruckshows. In this case, the previous stability conditions (4) and (5) are necessary, but no longer sufficient; rather, because of the non-linearities, the stability can depend on the initial conditions y (o) and y / (o) in addition to ü and JH . So it is z. B. It is quite possible that despite a stable setting of iC and Jl, instability occurs if the deviations Δγ or Δ * ψ are too large. The steering angle restriction jctj Sf Oi <- = y- also plays a decisive role. It can now happen that the expression
wird. In diesem Fall kann man bestenfallswill. In this case, at best, you can
CC = OC sgn ( -Ky -MY +&& ) CC = OC sgn ( -Ky -MY + && )
erfüllen, weil größere Lenkwinkel als der maximal mögliche nicht eingestellt werden können. Unter Berücksichtigung dieser Beschränkung lautet daher das endgültig formulierte Regelgesetzmeet because steering angles greater than the maximum possible are not set can be. Taking this restriction into account, this is the final form of the rule law
' Itf (7)'Itf (7)
öl. = α sgn ( icy - juy + X(S ) für \%y- juiy + X&\ > (X oil. = α sgn ( icy - juy + X (S) for \% y- juiy + X & \ > (X
Eine Rechnersimulation und praktische Untersuchungen zeigen, daß im allgemeinen keine Schwierigkeiten auftreten, wenn man O* so langsam ändert, daß das Regelsystem gut folgen kann. Dies ist verständlich, weil in diesem Fall die lineare Theorie mit guter Genauigkeit gilt. Möchte man jedoch abrupt von z. B. extremer Linkskurve auf extreme Rechtskurve wechseln, so wird y dem Betrage nach zunächst noch größer werden und kann dabei entweder an eine Begrenzung anstoßen oder aber außerhalb des stabilen Bereiches geraten und zwar insbesondere dann, wennA computer simulation and practical investigations show that, in general, no difficulties arise if O * is changed so slowly that the control system can easily follow. This is understandable because in this case the linear theory holds with good accuracy. However, if you want to abruptly move from z. B. change extreme left curve to extreme right curve, then y will initially increase in amount and can either hit a limit or get outside the stable range, especially if
tan2 a < -Τ—τ2
m c^ - btan 2 a <-Τ — τ2
mc ^ - b
Um diese unerwünschten Effekte zu vermeiden, kann man folgende Maßnahmen in Betracht ziehen:To avoid these undesirable effects, one can take the following measures consider:
509807/0232509807/0232
-δ-1. Man bestimmt gemäß Figur 3 den Faktor X so, daß bei Q = + (T-δ-1. According to FIG. 3, the factor X is determined in such a way that when Q = + (T
o- maxo- max
nur hinreichend schwache Kurven möglich sind, und achtet darauf, daß die Anfangslagen innerhalb dieses zulässigen Bereiches sind. In den meisten Anwendungsfällen wird dies ausreichend sein.only sufficiently weak curves are possible, and make sure that the starting positions are within this permissible range. In most use cases this will be sufficient.
2. Man probiert eine Regeleinstellung mit kleinerem £1 .2. Try a rule setting with a smaller £ 1 .
3. Man warnt den Fahrer durch ein akustisches oder visuelles Signal vor zu schnellem Wechsel von CT , wenn dadurch der Winkel y dem Betrage nach zu groß zu werden droht.3. The driver is warned by an acoustic or visual signal before changing from CT too quickly if this threatens to make the angle y too large in terms of magnitude.
4. Man erweitert das Regelgesetz auf4. One extends the rule law to
(χ = Ky-juy+XG + v% für \ay -juf + λ,σ + v% \ = <* (χ = Ky-juy + XG + v% for \ ay -juf + λ, σ + v% \ = <*
m bzw.m or
(X = OL sgn( KV- ΜΨ+ λ& + VX ) für \iCy~ MW + /LG> + VJC\>(X (X = OL sgn ( KV- ΜΨ + λ & + VX) for \ iCy ~ MW + / LG> + VJC \> (X
mitwith
^ l (IyI - yj ssnv für IyI>v0 ^ l (IyI - yj s s n v for IyI > v 0
wobei IP ein fester Winkel und V ein konstanter Faktor sind. Wird nun infolge starker Änderungen von GT der Winkel y dem Betrage nach größer als W , so wird über das Regelgesetz (8) durch % ein Ausgleich für die durch G" verursachte Änderung geschaffen und so ein weiteres Anwachsen von \y\ erschwert.where IP is a fixed angle and V is a constant factor. If, as a result of strong changes in GT, the angle y is larger than W, the control law (8) uses % to compensate for the change caused by G " , thus making a further increase in \ y \ more difficult.
Die letzten, etwas komplizierten Ausführungen sollen lediglich der Vollständigkeit halber gewisse Randerscheinungen erläutern. Für die allermeisten in der Praxis vorkommenden Fälle kann man jedoch zusammenfassend folgendes feststellen:The last, somewhat complicated, explanations are only intended for the sake of completeness explain certain marginal phenomena. For the vast majority of cases that occur in practice, however, one can summarize determine the following:
Das Regelgesetz (7) ist, wenn man auf allzu scharfe Kurvenfahrten keinen Wert legt, völlig ausreichend und -K und JU können gemäß den bei Geradeausfahrt linearisierten Stabilitätsbedingungen (4) und (5) sowie nach derThe control law (7) is completely sufficient if one does not value too sharp cornering and -K and JU can according to the linearized stability conditions (4) and (5) as well as according to the
50 9807/023250 9807/0232
für den Einzelfall zu entwerfenden Figur 2 ermittelt werden. Die günstigste Einstellung kann dann im Rahmen dieser Richtlinien von Fall zu Fall ausprobiert werden.Figure 2 to be drawn up for the individual case can be determined. The cheapest Adjustment can then be tried on a case-by-case basis within the framework of these guidelines.
Zur Einstellung des Lenkwinkels (K auf den durch das Regelgesetz vorgeschriebenen Wert gibt es nun neben einer theoretisch denkbaren mechanischen Übertragung mittels Gestänge oder Seilzüge im wesentlichen zwei Möglichkeiten:To set the steering angle (K to the value prescribed by the regulation law, there are now essentially two options in addition to a theoretically conceivable mechanical transmission by means of rods or cables:
1. Bei der automatischen Ausgestaltung der Erfindung wird eine interne Lageregelung verwendet. Dazu bildet man im Regler den Ausdruck Δ = fty-jH*1?+ &G - (X und steuert mit diesem Signal über einen Leistungsverstärker einen Servomotor in dem Sinne,, daß Δ verschwindet oder dem Betrage nach sehr klein wird.1. In the automatic embodiment of the invention, an internal position control is used. For this purpose, the expression Δ = fty-jH * 1 ? + & G - (X is formed in the controller and controls a servomotor with this signal via a power amplifier in the sense that Δ disappears or becomes very small in terms of its magnitude.
Verfügt das Zugfahrzeug bereits über eine Servolenkung, so kann der dafür vorhandene Servomotor zweckmäßigerweise auch zur Lenkwinkeleinstellung benutzt werden.If the towing vehicle already has power steering, then the servomotor available for this purpose can also be expediently used for setting the steering angle.
Da das Lenkübertragungsgestange nicht unterbrochen wird, dreht sich bei dieser Ausführung das Lenkrad von selbst und der Fahrer gibt für Rechts-, Links- oder Geradeausfahrt rückwärts nur noch einen Sollwert, z. B. über einen Steuerknüppel, vor. In diesem Fall wird ihm das Rückwärtsfahren kaum schwerer fallen als das Vorwärtsfahren. Zur Vorwärtsfahrt wird dann die gesamte Regeleinrichtung wieder abgeschaltet und die Servolenkung arbeitet wieder normal.Since the steering linkage is not interrupted, it rotates With this version, the steering wheel turns itself and the driver only gives backwards to drive right, left or straight ahead a setpoint, e.g. B. via a joystick before. In this case, reversing will hardly be more difficult than that Drive forward. To drive forward, the entire control device is then switched off again and the power steering works again normal.
2. Bei der halbautomatischen Ausgestaltung der Erfindung dreht der Fahrer selbst am Lenkrad, und zwar immer so, daß sich der ihm auf einem Anzeigeinstrument oder auf andere Art geeignet angezeigte Sollwert2. In the semi-automatic embodiment of the invention, the rotates Driver himself at the steering wheel, always in such a way that it was indicated to him on a display instrument or in some other way Setpoint
σ=σ = k* - lf k * - l f ++ fy ■fy ■
wie er sich aus dem Regelgesetz ergibt, auf den von ihm gewünschten Wert einstellt. Wird C zu groß, so muß er cn verringern, und umgekehrt. as it results from the rule law, adjusts to the desired value. If C becomes too large, it must decrease cn , and vice versa.
509807/0232509807/0232
Einachsiger AnhängerSingle axle trailer
Einfacher sind die Verhältnisse bei einem Wagenzug, der aus einem Zugfahrzeug mit einachsigem Anhänger besteht. Die Regelstrecke Wagenzug wird hier gemäß Figur 1 durch die eine Differentialgleichung - Kp = sin iff - ( - + - cos 1p ) tan αThe situation is simpler with a wagon train consisting of a towing vehicle with a single-axle trailer. According to FIG. 1, the controlled system of the wagon train is given by the one differential equation - Kp = sin iff - (- + - cos 1p ) tan α
ν J ~ a a J ν J ~ aa J
beschrieben, deren Gleichgewichtslagen, also singuläre Lösungen der Form OC = OC = const., ψ = y = const., durch die Beziehungwhose equilibrium positions, i.e. singular solutions of the form OC = OC = const., ψ = y = const., are described by the relationship
tantan
ο c+b cos ip ο c + b cos ip
gegeben sind. Beschränkt man sich auch hier auf den Bereichgiven are. Here, too, one restricts oneself to the area
so ist bekannt, daß diese Gleichgewichtslagen bei Rückwärtsfahrt instabil sind, wenn Oc lediglich konstant auf dem Wert OC - OC gehalten wird. Um sie zu stabilisieren, kann man als Regelgesetz die Line ar kombinationIt is known that these equilibrium positions are unstable when reversing if Oc is merely kept constant at the value OC-OC . In order to stabilize it, the linear combination can be used as a rule law
ex = icy - %<oex = icy -% <o
verwenden, wobei 6* den Sollwert für die Fahrtrichtung bedeutet. Linearisiert man auch hier um Geradeausfahrt als besonders charakteristische Gleichgewichtslage, so ergibt sich für kleine Winkel y> use, where 6 * means the setpoint for the direction of travel. If one linearizes here as well to travel straight ahead as a particularly characteristic equilibrium position, then for small angles y> results
c
*+V=o mit T=-c
* + V = o with T = -
vM- + - /TI - vM- + - / TI -
und damit als Stabilitätsbedingung für Rückwärtsfahrt:and thus as a stability condition for reversing:
a
K > a
K >
b + cb + c
Je größer IC gewählt wird, desto schneller wird eine Störung ausgeregelt werden, weil die Zeitkonstante T kleiner wird. Müssen größere Abweichungen von der gewünschten Sollage ausgeregelt werden oder hat man χ The larger IC is selected, the faster a disturbance will be corrected because the time constant T becomes smaller. Do larger deviations from the desired target position have to be corrected or do you have χ
509807/0232509807/0232
- ii -- ii -
sehr groß gewählt, so kann auch hierChosen very large, so can also be done here
werden. Da jedoch größere als der maximale Lenkwinkel nicht eingestellt werden können, kann als Ausgestaltung der Erfindung bestenfalls das Regelgesetz will. However, since greater than the maximum steering angle is not set can be, as an embodiment of the invention, the rule law at best
ϊϋτ\κγ-
bzw.a= e*m sgn (icy-λσ) für \χγ- ϊϋτ \ κγ-
or a = e * m sgn (icy-λσ) for \ χγ-
erfüllt werden.to be fulfilled.
Läßt man auch den Fall b<o zu, wie er z. B. bei einigen Sattelschleppern vorkommt, nimmt aber an, daß c > |b| , was im. allgemeinen immer zutrifft, so zeigt eine genaue Stabilitätsuntersuchung der nichtlinearen Differentialgleichung, daß eine bei Geradeausfahrt stabile Einstellung auch bei Kurvenfahrt stabil ist. Wenn zusätzlichIf one also admits the case b <o, as it z. B. with some articulated lorries occurs, but assumes that c> | b | , what in. is always true in general, a precise stability analysis of the nonlinear differential equation shows that a setting that is stable when driving straight ahead is also stable when cornering. If in addition
tan of > — — ,tan of> - -,
m δ . δ m δ. δ
c - bc - b
so ist die Stabilität vollständig, andernfalls hängt sie noch von der Anfangs bedingung ip(o) ab. Wenn man jedoch im letzten Fall bei Rückwärtsfahrt keine engeren Kurven fahren will, als dies bei Vorwärtsfahrt mit (X = + (χ möglich ist, und achtet man darauf, daß auch die Anfangsbedingung "ψ (o) innerhalb des durch + ψ gegebenen Bereiches liegt, so werden sich keine Schwierigkeiten ergeben.so the stability is complete, otherwise it still depends on the initial condition ip (o). However, if in the latter case you do not want to drive narrower curves when driving backwards than is possible when driving forwards with (X = + (χ) , make sure that the initial condition "ψ (o) is also within the range given by + ψ so there will be no trouble.
Die Beziehung zwischen dem Sollwert (5 und dem Zu stand swinkel VThe relationship between the setpoint (5 and the state angle V
ο ·> οο ·> ο
im Gleichgewichtszustand erhält man aus Gleichung (2) und dem Regelgesetz (9) zuin the state of equilibrium one obtains from equation (2) and the control law (9) too
K 1 , a sin \p K 1, a sin \ p
t J οt J ο
arctan
% arctan
%
c+b cos TPc + b cos TP
JOJO
mit dem in Figur 4 dargestellten eindeutigen und gleichsinnigen "Verlauf.with the unambiguous and unidirectional "course" shown in FIG.
509807/0232509807/0232
Die Einstellting des Lenkwinkels kann auch hier entweder durch eine interne Lageregelung mit Servomotor oder durch den Fahrer erfolgen. Die vorherigen Ausführungen gelten entsprechend. Theoretisch denkbar ist natürlich auch hier eine mechanische Verwirklichung des Regelgesetzes.The adjustment of the steering angle can also be done either internally Position control can be carried out with a servo motor or by the driver. The previous ones The statements apply accordingly. Theoretically, a mechanical implementation of the rule law is of course also conceivable here.
In sämtlichen bisherigen Betrachtungen war die Stabilität unter anderem nur vom Vorzeichen der Fahrgeschwindigkeit ν abhängig. Es hat sich gezeigt, daß eine bei Rückwärtsfahrt stabile Einstellung bei Vorwärtsfahrt {wo die Regelung aber sowieso abgeschaltet ist) verkehrt arbeiten würde. Bedenkt man nun aber, daß außer einer mechanischen Übertragung jede Lenkwinkeleinstellung,, ob sie nun durch eine Lageregelung oder durch den Fahrer erfolgt, mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung verbunden ist und daß sich die Zustandswinkel andererseits mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit schneller ändern, so ist klar, daß die Fahrgeschwindigkeit nur so groß sein darf, daß das Regelgesetz in jedem Augenblick noch erfüllt werden kann. Soll nun lediglich ein konstanter Gleichgewichtszustand eingehalten werden, so ändern sich die Zustandswinkel nur langsam und es kann schneller gefahren werden als in den Fällen, in denen ein neuer Gleichgewichtszustand erst erreicht werden muß.. : „In all previous considerations, among other things, the stability was only depends on the sign of the driving speed ν. It has been shown that a stable setting when driving backwards when driving forwards {where the Control is switched off anyway) would work the wrong way. But if you consider that apart from a mechanical transmission, every steering angle setting ,, whether it is carried out by a position control or by the driver, is associated with a certain time delay and that On the other hand, if the state angles change more rapidly with increasing driving speed, it is clear that the driving speed is the only way It may be great that the rule of law is still fulfilled at any given moment can be. Should now only a constant state of equilibrium are observed, the state angles change only slowly and it can be driven faster than in the cases where a new one Equilibrium must first be reached ..: "
Ebenso sieht man sofort ein, daß sich Hinterradantrieb ungünstiger auswirkt als Vorderradantrieb, weil dann bei Kurvenfahrt an den Vorderrädern des Zugfahrzeugs höhere Geschwindigkeiten auftreten, was wiederum schnellere Änderungen der Zustandswinkel zur Folge hat. In jedem Fall läßt sich aber immer Stabilität erreichen, wenn nur genügend langsam gefahren wird.You can also see immediately that rear-wheel drive has a more unfavorable effect than front-wheel drive, because the front wheels are then used when cornering of the towing vehicle, higher speeds occur, which in turn results in faster changes in the state angle. In any case however, stability can always be achieved if the vehicle is driven slowly enough.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß dem Fahrer von Wagenzügen, insbesondere bei der automatischen Ausgestaltung, das Rückwärtsfahren nicht schwerer fällt als das Vorwärtsfahren. Die Bedienung ist äußerst einfach und erfolgt allein durch den Fahrer von seinemThe advantages achieved by the invention are that the driver of wagon trains, especially in the case of the automatic configuration, reversing is no more difficult than driving forward. The operation is extremely simple and is done by the driver alone
_ 13 __ 13 _
Pahrerplatz aus. Durch die Regelung werden bereits kleinste Abweichungen von der gewünschten Richtung schneller und besser korrigiert, als dies ein Fahrer kann. So ist z. B. eine äußerst genaue Geradeausfahrt rückwärts möglich.Pahrerplatz from. Even the smallest deviations are eliminated by the regulation corrected from the desired direction faster and better than a driver can. So is z. B. extremely accurate straight-ahead driving backwards possible.
Die Regelung kann mit einfachen Mitteln an alle heute üblichen Zugwagen und Anhänger angebaut werden, ohne daß dadurch Änderungen am Aufbau erforderlich sind. Außerdem werden die bahngeometrischen Bindungen eingehalten, so daß kein "Radieren" der Räder auf der Fahrbahn erfolgt. Schließlich kann die Erfindung im Prinzip auch auf Zugfahrzeuge mit mehreren einachsigen oder zweiachsigen Anhängern angewendet werden oder bei bestimmten Sonderfahrzeugen, wenn das Regelgesetz um die neuen Zustande-The scheme can be applied to all towing vehicles commonly used today with simple means and trailers can be added without any changes to the structure required are. In addition, the geometrical links are adhered to, so that the wheels are not "erased" on the road. Finally, the invention can in principle also be applied to towing vehicles with several single-axle or two-axle trailers or with certain Special vehicles, if the regulation law to the new conditions
größen entsprechend ergänzt wird.sizes is added accordingly.
Die technische Ausführung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Denkbar sind mechanische, elektrische, elektrohydraulische oder davon kombinierte Möglichkeiten. Am zweckmäßigsten dürfte es wohl sein, wenn das Messen der Zustandsgrößen sowie des Lenkwinkels und des Sollwertes auf eine geeignete Art elektrisch vorgenommen wird und die Verarbeitung im Regler elektronisch in bekannter Analogrechentechnik erfolgt. Für die interne Lageregelung des Lenkwinkels eignet sich dann ein bei Servolenkung schon vorhandener Servomotor.The technical execution can be done in different ways. Conceivable are mechanical, electrical, electrohydraulic or a combination thereof. It should be most useful when measuring the state variables as well as the steering angle and the setpoint is made electrically in a suitable manner and the processing in the controller takes place electronically in known analog computing technology. For internal position control of the steering angle, a servomotor that is already present in power steering is suitable.
Die Erfindung stellt jedoch im wesentlichen ein Verfahren dar, das an eine bestimmte Ausführungsform nicht gebunden ist.However, the invention is essentially a method that is based on a specific embodiment is not bound.
509807/0232509807/0232
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732339600 DE2339600A1 (en) | 1973-08-04 | 1973-08-04 | Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732339600 DE2339600A1 (en) | 1973-08-04 | 1973-08-04 | Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2339600A1 true DE2339600A1 (en) | 1975-02-13 |
Family
ID=5888929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732339600 Withdrawn DE2339600A1 (en) | 1973-08-04 | 1973-08-04 | Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2339600A1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3430074A1 (en) * | 1984-08-16 | 1986-02-27 | Karl 7900 Ulm Scherber | Automatic reversing control for passenger cars with trailer |
DE3435394A1 (en) * | 1984-09-27 | 1986-04-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Method for steering a road vehicle train and steerable road vehicle train for carrying out the method |
US4848499A (en) * | 1985-09-30 | 1989-07-18 | Simon Martinet | Servo-control device for steering an articulated vehicle |
DE19834752C2 (en) * | 1997-10-13 | 2000-12-07 | Uwe Paul | Device for regulating the reverse travel of motor vehicles with trailers |
DE102006008071A1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Towing vehicle and uni-axial trailer combination control system, has electronically controllable drive train with electronically controllable steering device, by which guidance intervention is implemented according to measure of drive input |
DE102006048947A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Volkswagen Ag | Control unit for trailer coupled to vehicle, is connected with information transmitter of driving direction and control element of vehicle, particularly for direction indicator warning light |
DE102012207647A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Driver assistance system for reversing two-track vehicle with trailer, takes axis number, tiller length and track width into account for creating recommended course of action for driver based on trailer suspension geometry information |
DE102010030213B4 (en) * | 2010-06-17 | 2020-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Parking aid system for perpendicular parking spaces |
-
1973
- 1973-08-04 DE DE19732339600 patent/DE2339600A1/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3430074A1 (en) * | 1984-08-16 | 1986-02-27 | Karl 7900 Ulm Scherber | Automatic reversing control for passenger cars with trailer |
DE3435394A1 (en) * | 1984-09-27 | 1986-04-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Method for steering a road vehicle train and steerable road vehicle train for carrying out the method |
US4848499A (en) * | 1985-09-30 | 1989-07-18 | Simon Martinet | Servo-control device for steering an articulated vehicle |
DE19834752C2 (en) * | 1997-10-13 | 2000-12-07 | Uwe Paul | Device for regulating the reverse travel of motor vehicles with trailers |
DE102006008071A1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Towing vehicle and uni-axial trailer combination control system, has electronically controllable drive train with electronically controllable steering device, by which guidance intervention is implemented according to measure of drive input |
DE102006008071B4 (en) * | 2006-02-22 | 2008-04-30 | Daimler Ag | Control system for controlling the reversing of a team and method for operating such a control system |
DE102006048947A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Volkswagen Ag | Control unit for trailer coupled to vehicle, is connected with information transmitter of driving direction and control element of vehicle, particularly for direction indicator warning light |
DE102006048947B4 (en) * | 2006-10-17 | 2017-11-23 | Volkswagen Ag | Control unit and method for adjusting a trailer coupled to a vehicle |
DE102010030213B4 (en) * | 2010-06-17 | 2020-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Parking aid system for perpendicular parking spaces |
DE102012207647A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Driver assistance system for reversing two-track vehicle with trailer, takes axis number, tiller length and track width into account for creating recommended course of action for driver based on trailer suspension geometry information |
DE102012207647B4 (en) | 2012-05-08 | 2023-03-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Driver assistance system for reversing a two-lane motor vehicle with a trailer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2954600C2 (en) | ||
EP3321150B1 (en) | Method for at least semi-autonomous parking of a motor vehicle in a parking space, driver assistance system and motor vehicle | |
DE102015001802A1 (en) | Driver assistance system for a vehicle | |
DE102005006966A1 (en) | Parking aid for motor vehicles assists in steering and parking by applying torque to steering wheel, and by two or more artificial steering stops on parking path | |
DE102006037588B4 (en) | Method for the automatic or semi-automatic tracking-accurate multi-axle steering of a road vehicle and apparatus for carrying out the method | |
DE102008004158A1 (en) | Stabilization device for stabilizing reverse movement of towing vehicle of e.g. trailer, has controlling unit for adjusting stabilization steering angle at rear axis of towing vehicle depending on predetermined steering angle | |
DE3622072C2 (en) | ||
EP2955082A1 (en) | Method for controlling a position of a motor vehicle with rear axle steering, driver assisting system and motor vehicle | |
DE102011111420B4 (en) | Method for controlling steerable rear wheels of a motor vehicle and motor vehicle | |
DE3610461A1 (en) | FRONT AND REAR WHEEL STEERING DEVICE FOR VEHICLES | |
DE102014013219A1 (en) | Assistance system for maneuvering a team and method for operating such an assistance system | |
EP0989049B1 (en) | Tractor-trailer combination and method for its stabilisation | |
DE102017209980A1 (en) | Control system for steering a towing vehicle with a trailer | |
DE4127750C1 (en) | Automotive equipment improving stability of car and trailer linkage - uses sensors or measurement value pick=ups to register undesired swing of trailer and automatic auxiliary linkage to counteract it | |
DE2339600A1 (en) | Steering control for articulated vehicle - prevents undesired motion of trailer during vehicle reversing by wheel angle adjustment | |
DE102014108484B4 (en) | METHOD OF ASSISTING A DRIVER WHEN MANEUVERING A DRIVER | |
DE102021116289A1 (en) | Agricultural implement and method of steering the agricultural implement | |
DE10139101A1 (en) | Method and device for stabilizing the track of articulated vehicles, in particular articulated buses | |
EP0245624B1 (en) | Jack-knifing protection device for articulated vehicles | |
DE102005028326A1 (en) | System for steering a vehicle during reversing by uncoupling the steering column and using the steering wheel deflections as a target value for the automatic steering | |
DE2844684A1 (en) | Front or rear vehicle coupler - has lateral adjustment of coupler head for balanced thrust on reversing | |
EP0545054B1 (en) | Vehicle, not track bound, with arbitrarily steerable front wheels and self actuating additional rear wheel steering | |
EP2910099B1 (en) | Method for calibrating a drawn or self-propelled utility vehicle provided with at least one steerable axle | |
DE102018130429A1 (en) | Method for supporting a backward maneuvering process of a vehicle combination | |
DE4114860C1 (en) | Railed vehicle drive using digital track guidance - uses opto-electric triangulation sensor pair comprising transmitter and receiver using laser measuring beams |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |