DE2411550A1 - Automatic speed control for vehicle - with inclination sensor to increase traction and acceleration on slopes - Google Patents

Automatic speed control for vehicle - with inclination sensor to increase traction and acceleration on slopes

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Abstract

The speed control compares the actual speed with the selected reference speed and controls the drive to generate a set acceleration until the selected speed is reached. The system operates in semi-automatic transport systems. An inclination sensor is fitted to modulate the traction to compensate for the downhill pull on the vehicle. This prevents the vehicle from rolling backwards when starting on a hill. The output from the inclination sensor is fed to be preset controls to compensate the acceleration level as well as the traction force.

Description

Schaltungsanordnung zur automatischen Anfahrsteuerung eines Fahrzeugs bei Steigungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Anfahrsteuerung eines Fahrzeugs bei Steigungen, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die ein die Abweichung der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs von einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit darstellendes Signal erhält und die diese Abweichung durch Erzeugung eines Ausgangssignales zur Änderung des Antriebsschubs korrigiert. Circuit arrangement for the automatic start-up control of a vehicle on inclines The invention relates to a circuit arrangement for automatic Start-up control of a vehicle on inclines, with a control device being provided is, which is the deviation of the actual speed of the vehicle from a predetermined one Receives the signal representing the target speed and this deviation through Corrected generation of an output signal to change the drive thrust.

Zur automatischen Steuerung eines Fahrzeugs, z.B. eines Räderfahrzeugs mit Elektromotor oder eines Schwebefahrzeugs mit Linearmotor, wobei mehrere Fahrzeuge dieser Art ein Verkehrs system aufbauen, wird das allgemein bekannte Regelungsprinzip der Anpassung der Ist-Werte des Fahrzeugs an vorgegebene Soll-Werte benutzt. Dazu dienen zwei Arten von Einrichtungen; erste Einrichtungen, z.B. Rechner, ermitteln die vorzugebenden Sollwerte, z.B. Sollgeschwindigkeit, zweite Einrichtungen führen die Ist-Größen, z.B.For the automatic control of a vehicle, e.g. a wheeled vehicle with an electric motor or a levitation vehicle with a linear motor, with several vehicles To build a traffic system of this type is the generally known control principle used to adapt the actual values of the vehicle to specified target values. In addition serve two types of facilities; first facilities, e.g. computer, determine the setpoints to be specified, e.g. setpoint speed, carry out second devices the actual sizes, e.g.

die Ist-Geschwindigkeit, durch Beeinflussung der Antriebskräfte des Fahrzeugs (Beschleunigung, Bremsung) den Sollwerten nach.the actual speed, by influencing the driving forces of the Vehicle (acceleration, braking) according to the setpoints.

Eine Schwierigkeit ergibt sich, wenn ein Fahrzeug in einer Steigungsstrecke gehalten hat und nun wieder anfahren soll.One difficulty arises when a vehicle is on an uphill slope has stopped and is now supposed to start again.

Die oben beschriebene Regeleinrichtung, die als Ist-Wert die Ist-Geschwindigkeit erhält, arbeitet nicht ordnungsgemäß, da für sie kein Unterschied besteht, ob das Fahrzeug aus ebener Strecke oder in einer Steigungsstrecke anfahren soll, denn in beiden Fällen ist-die Ist-Geschwindigkeit im Zeitpunkt des Anfahrens gleich Null.The control device described above, which uses the actual speed as the actual value does not work properly because it makes no difference whether the Vehicle should start off on a level route or on an incline, because in In both cases, the actual speed at the time of starting is equal to zero.

Diese Regeleinrichtung wird dementsprechend einen Anfahrschub veranlassen, dessen Größe zum Anfahren auf ebener Strecke berechnet ist und der von der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit abhängen kann. In einer Steigung ist das Fahrzeug jedoch einer rücktreibenden Kraft, der Hangabtriebskraft, ausgesetzt, die die Vektorkomponente des Gewichts des Fahrzeugs in Fahrtrichtung ist; mit m=Masse des Fahrzeugs, g=Erdbeschleunigung, a=Steigungswinkel ergibt sich als Hangabtriebskraft' Fh = m.g.sina Diese Hangabtriebskraft kann im Anfahrzeitpunkt größer sein als der zur Verfügung stehende Anfahrschub. Nach Lösen der Bremsen zum Anfahren wird das Fahrzeug deshalb erst bergab rollen, bevor es sich durch einen entsprechend erhöhten Anfahrschub vorwärtsbewegt.This control device will accordingly initiate a start-up thrust, whose size is calculated for starting on a level route and that of the specified Target speed can depend. However, on an incline, the vehicle is one backing force, the downhill force, which is the vector component is the weight of the vehicle in the direction of travel; with m = mass of the vehicle, g = acceleration due to gravity, a = angle of inclination results from downhill force 'Fh = m.g.sina this downhill force can be greater than the available start-up thrust at the start-up time. After releasing the brakes to start off, the vehicle will therefore only roll downhill, before it moves forward with a correspondingly increased starting thrust.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein automatisch gesteuertes Fahrzeug nach einem Halt in einer Steigungsstrecke ohne Zurückrollen und ruckfrei an fahren zu lassen.The invention has the task of an automatically controlled Vehicle after a stop on an incline without rolling back and without jerking to let go.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind, die die an der Steigung auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebskraft ermitteln und die Regeleinrichtung derart beeinflussen, daß das Ausgangssignal der Regeleinrichtung die Frzeugung eines Antriebsschubs veranlaßt, der im Anfahrzeitpunkt gleich der berechneten Hangabtriebskraft ist.This is achieved according to the invention in that additional devices are provided that the downhill force acting on the vehicle on the slope determine and influence the control device in such a way that the output signal of the Control device causes a drive thrust to be generated at the start-up time is equal to the calculated downhill force.

Die Erfindung wird nun anhand von Figuren erläutert.The invention will now be explained with reference to figures.

Es zeigen: Fig die Kräfte, die auf ein in einer Steigung befindliches Fahrzeug einwirken; Fig.2: das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anfahrsteuerung; Fig.3: die Kennlinie des Schubbegrenzers.The figures show: Fig. The forces acting on an incline Vehicle act; 2: the block diagram of the start-up control according to the invention; Fig. 3: the characteristic curve of the thrust limiter.

Fig.l zeigt die Kräfte, die auf ein in einer Steigung befindliches Fahrzeug einwirken. Das am Schwerpunkt S des Fahrzeugs angreifende Gewicht G=mg läßt sich zerlegen in seine Vektorkomponenten parallel und senkrecht zur Fahrtrichtung. Die beiden Vektorkomponenten des Gewichts G sind die (hier nicht interessierende) Normalkraft N und die Hangabtriebskraft Fh, die sich zu Fh=G.sina=m.g.sina=m.a berechnet (a=Hangabtriebsbeschleunigung).Fig.l shows the forces acting on an incline Act on the vehicle. The weight G = mg acting on the center of gravity S of the vehicle can be broken down into its vector components parallel and perpendicular to the direction of travel. The two vector components of the weight G are the (not of interest here) Normal force N and the downhill force Fh, which result in Fh = G.sina = m.g.sina = m.a calculated (a = downhill acceleration).

Figur 2 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anfahrsteuerung mit folgenden Bestandteilen: eine Regeleinrichtung R, deren Eingangssignal AV den Unterschied zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt. Dementsprechend erzeugt die Regeleinrichtung R ein Ausgangssignal Fs', durch das eine Schubkraft Fs hervorgerufen wird, die die Geschwindigkeitsabweichung korrigiert. Solche Regeleinrichtungen sind bekannt und brauchen nicht näher erläutert zu werden. Als Beispiel ist eine Regeleinrichtung (R) gewählt, die aus zwei Reglern R1 und R2 besteht. Der Regler R1 erhält das Signal AV und erzeugt daraus die Sollbeschleunigung as in Form eines Signals as ? Ein Beschleunigungsmesser B mißt die Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs, insbesondere also die Hangabtriebsbeschleunigung a eines an einer Steigung haltenden Fahrzeugs. Das entsprechende Signal a' liegt am Negativ-Eingang einer Torschaltung T2 an, deren Positiv-Eingang das Signal as' zugeführt wird. Das resultierende Ausgangssignal ha' der Torschaltung T2 gelangt zum Regler R2, der daraus das Ausgangssignal Fs' der Regelschaltung R erzeugt.FIG. 2 shows the block diagram of the start-up control according to the invention with the following components: a control device R, whose input signal AV den Difference between the target speed and the actual speed of the vehicle represents. Accordingly, the control device R generates an output signal Fs', by which a thrust force Fs is caused, which is the speed deviation corrected. Such control devices are known and do not need to be explained in more detail to become. As an example, a control device (R) is selected that consists of two controllers R1 and R2 exist. The controller R1 receives the signal AV and uses it to generate the target acceleration as in the form of a signal as? An accelerometer B measures the actual acceleration of the vehicle, in particular the downhill acceleration a of one on one Vehicle holding a slope. The corresponding signal a 'is at the negative input a gate circuit T2, the positive input of which is supplied with the signal as'. That resulting output signal ha 'of the gate circuit T2 reaches the controller R2, the the output signal Fs' of the control circuit R is generated therefrom.

Das Signal a' wird außerdem in einen Speicher S eingegeben (Einspeicherbefehl SP) und steht einem Multiplikator M zur Verfügung, der entsprechend der Gleichung Fh=ma aus der Kangabtriebsbeschleunigung a und der Masse m des Fahrzeugs die Hangabtriebskraft Fh berechnet und diese als Signal Fh' an einen Steuereingang eines Schubbegrenzers SB gibt. Ein weiterer Eingang des Schubbegrenzers SB erhält vom Ausgang der Regeleinrichtung R das Signal Fs'.The signal a 'is also input into a memory S (storage command SP) and is available to a multiplier M, which corresponds to the equation Fh = ma from the Kangabtriebs acceleration a and the mass m of the vehicle the downhill force Fh is calculated and this as a signal Fh 'to a control input of a thrust limiter SB there. Another input of the thrust limiter SB receives from the output of the control device R the signal Fs'.

Die Kennlinie des Schubbegrenzers SB (Figur 3) zeigt, dass das Signal Fh' festlegt, welches Ausgangssignal sb' der Schubbegrenzer SB in Abhängigkeit vom Eingangssignal Fs' erzeugt.The characteristic curve of the thrust limiter SB (Figure 3) shows that the signal Fh 'defines which output signal sb' the thrust limiter SB as a function of the Input signal Fs' generated.

Das Ausgangssignal sb' liegt am Negativ-Eingangeiner Torschaltung T1 am Eingang der Regeleinrichtung R, deren Positiv-Eingang das Signal AV erhält.The output signal sb 'is applied to the negative input of a gate circuit T1 at the input of the control device R, the positive input of which receives the signal AV.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Anfahrsteuerungwird nun beschrieben. Der zeitliche Ablauf beim Anfahren an einer Steigung ist folgender: 1) Das Fahrzeug steht mit angezogener Haltebremse an der Steigung, die Ausgänge der beiden Regler R1 und R2 werden d durch Eingänge auf Null gehalten.The function of the starting control according to the invention will now be described. The timing when starting up an incline is as follows: 1) The vehicle stands on the slope with the holding brake applied, the outputs of the two controllers R1 and R2 are held at zero by inputs.

2) Das Fahrzeug soll anfahren. Dazu wird ein Signal AV angelegt und der Speicher S erhält seinen Einspeicherbefehl SP. Am Ausgang des Multiplikators M steht das der Hangabtriebskraft Fhproportionale Signal Fh'.2) The vehicle should start moving. For this purpose, a signal AV is applied and the memory S receives its storage command SP. At the output of the multiplier M is the signal Fh 'proportional to the downhill force Fh.

Die Regler R1 und R2 laufen hoch, bis as=a ist (Soll-Beschleunigung = Ist-Beschleunigung). Eine Vorgabe infolge des Signals AV hat keine Auswirkungen auf das Signal Fs' (= Schubkraft Fs), da der Schubbegrenzer SB bei Überschreiten der Hangabtriebskraft Fhden Einfluß des Signals AV aufhebt. Damit ist gewährleistet, daß der Antrieb einen Schub Fs zur Verfügung stellt, der gleich der Hangabtriebskraft Fhist. The controllers R1 and R2 run up until as = a (target acceleration = Actual acceleration). A specification as a result of the signal AV has no effect to the signal Fs' (= thrust force Fs), since the thrust limiter SB when exceeded the downhill force Fh cancels the influence of the signal AV. This guarantees that the drive provides a thrust Fs which is equal to the downhill force Fhist.

3) Nach Erreichen dieses Zustands (Fs=Fh) wird die Bremse gelöst. Bei genau vorgegebener Masse m steht das Fahrzeug still.3) After reaching this state (Fs = Fh) the brake is released. If the mass m is precisely specified, the vehicle is at a standstill.

!h) Der Speicher S wird durch ein Signal L gelöscht.! h) The memory S is cleared by a signal L.

Dadurch wird die Schubbegrenzung -aufgehoben und das Signal AV kann über die Regler R1 und R2 eine Erhöhung des Anfahrschubs Fs veranlassen: das Fahrzeug fährt an und ist im normalen Fahrbetrieb. This removes the thrust limitation and the signal AV can Initiate an increase in the starting thrust Fs via the controllers R1 and R2: the vehicle starts up and is in normal driving mode.

Die Vorgabe der Masse m in den Multiplikator M erfolgt im einfachsten Fall durch einen festen Zahlwert, der der Maximalmasse entspricht. Dadurch ist ein Zurückrollen vermieden. Bei stark schwankender Masse (Strecken mit stark schwankendem Verkehrsaufkommen) ist es zweckmäßig, zur Vermeidung eines Anfahrrucks den Zahlenwert der Masse m nach jedem Anfahren (d.h. nach jeder Haltestation) neu zu bestimmen, was durch die Division des Antriebsschubs durch die erreichte Antriebsbeschleunigung leicht möglich ist.The specification of the mass m in the multiplier M is done in the simplest way Fall by a fixed numerical value that corresponds to the maximum mass. This is a Rolling back avoided. With strongly fluctuating mass (routes with strongly fluctuating Traffic volume) it is advisable to use the numerical value to avoid a jerk to redetermine the mass m after each start-up (i.e. after each stopping station), what by dividing the drive thrust by the drive acceleration achieved is easily possible.

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. ; Schaltungsanordnung zur automatischen Anfahrsteuerung eines - Fahrzeugs bei Steigungen, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die ein die Abweichung der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs von einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit darstellendes Signal erhält und die diese Abweichung durch Erzeugung eines Ausgangssignals zur Änderung des Antriebs schubs korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind, die die an der Steigung auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriedkraft (Fh) ermitteln und die Regeleinrichtung (R) derart beeinflussen, daß das Ausgangssignal (Fs') die Regeleinrichtung (R) die Erzeugung eines Antriebsschubs (Fs) veranlaßt, der im Anfahrzeitpunkt gleich der berechneten Hangabtriebskraft (Fh) ist.1. ; Circuit arrangement for the automatic start-up control of a - Vehicle on inclines, wherein a control device is provided that a Deviation of the actual speed of the vehicle from a specified target speed receives the representative signal and this deviation by generating an output signal corrected to change the drive thrust, characterized in that additional devices are provided that the downhill force acting on the vehicle on the slope Determine (Fh) and influence the control device (R) in such a way that the output signal (Fs') causes the control device (R) to generate a drive thrust (Fs), which is equal to the calculated downhill force (Fh) at the start-up time. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtungen aus einem Beschleunigungsmesser(B), einem Speicher (S), einem Multiplikator (M) und einem Schubbegrenzer (SB) bestehen, daß der Beschleunigungsmesser (B) mit der Regeleinrichtung (R) und mit dem Speicher (S) verbunden ist, daß der Speicher (S) über den Multiplikator (M) mit einem ersten Eingang des Schubbegrenzers (SB) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der Regeleinrichtung (R) verbunden ist und daß der Ausgang des Schubbegrenzers (SB) mit dem Eingang der Regeleinrichtung (R) verbunden ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the additional devices from an accelerometer (B), a memory (S), a multiplier (M) and a thrust limiter (SB) exist that the accelerometer (B) is connected to the control device (R) and to the memory (S) that the Memory (S) via the multiplier (M) with a first input of the thrust limiter (SB) is connected, the second input of which is connected to the output of the control device (R) is connected and that the output of the thrust limiter (SB) with the input of the Control device (R) is connected. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubbegrenzer (SB) kein Ausgangssignal erzeugt, wenn das von der Regeleinrichtung (R) erzeugte Ausgangssignal (Fs) einen kleineren Antriebsschub (Fs) als die berechnete Hangabtriebskraft (Fh) hervorruft, und daß er ansonsten ein bestimmtes konstantes Ausgangssignal (sb') erzeugt.3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that the thrust limiter (SB) does not generate an output signal when the control device (R), the output signal (Fs) produced a smaller drive thrust (Fs) than the calculated one Downhill force (Fh) causes, and that he otherwise a certain constant Output signal (sb ') generated. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenzeichnet, daß im Multiplikator (M) die Hangabtriebskraft (Fh) durch Multiplikation der gemessenen Hangabtriebsbeschleunigung (a) mit der Masse (m) des Fahrzeugs ermittelt wird.4. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that in the multiplier (M) the downhill force (Fh) by multiplying the measured Downhill acceleration (a) is determined with the mass (m) of the vehicle. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahlenwert der Masse (m), der dem Multiplikator (M) vorgegeben wird, gleich der maximalen Masse (mmax) des Fahrzeugs ist.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the numerical value of the mass (m), which is given to the multiplier (M), is the same is the maximum mass (mmax) of the vehicle. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichneta daß der Zahlenwert der Masse (m), der dem Multiplikator (M) vorgegeben wird, gleich der Zahl ist, die durch Division des Antriebsschubs (Fs) durch die gemessene Beschleunigung (a) beim Beschleunigungsvorgang erhalten wird.6. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the numerical value of the mass (m), which is given to the multiplier (M), is the same is the number obtained by dividing the drive thrust (Fs) by the measured acceleration (a) is obtained in the acceleration process.
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