DE2436143A1 - Automatischer geschwindigkeitsregler fuer fahrzeuge mit selbstantrieb - Google Patents

Automatischer geschwindigkeitsregler fuer fahrzeuge mit selbstantrieb

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DE2436143A1
DE2436143A1 DE2436143A DE2436143A DE2436143A1 DE 2436143 A1 DE2436143 A1 DE 2436143A1 DE 2436143 A DE2436143 A DE 2436143A DE 2436143 A DE2436143 A DE 2436143A DE 2436143 A1 DE2436143 A1 DE 2436143A1
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Description

Patentanwalt· ') A ^ R 1
Dr. Ing. H. Neg.ndanlc £ H O O \
Dipl. Ing. H. Hauck - DIpI. Phys. W. Schmitz Dipl. Ing. E. Graaifs - Dipl. Ing. W. Wehnert 8 München 2, Mozartstrafio 25 Telefon 5380586
The Bendix Corporation
Executive Offices
Bendix Center 19. Juli 197^
Southfiold, Mich. 48075, USA ' Anwaltsakbe:I-I-3l67
Automatischye Geschwindigkeitsregler für Fahrzeugs mit Selbstantrieb
Die Erfindung betrifft oinon automatischen. Geschwindigkeitsregler für Fahrzeuge mit Selbstantrieb, der einen Geschwindigkeitsregelsignalgeber umfaßt, welcher ein Signal abgibt, das der Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist, ferner eine Einrichtung zur Messung der auf den Betrieb des Fahrzeugs bezogenen variablen Größen, einen Regler, an welchem das Geschwindigkeitsregelsignal sowie Signale für die Istwerte der variablen Größen anliegen und der diese Signale miteinander vergleicht, um ein Fehlersignal an den Regler des Fahrzeugantriebs abzugeben, und zu bewirken, daß sich die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs der SollgeschwindigkDit annähert.
Es wurde bereits eine Reihe von Anlagen der vorerwähnten Art vorgeschlagen, welche die auf ein Fahrzeug einwirkenden Antriebs- und Bremskräfte regeln, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einem Stand zu halten, der durch ein vom Fahrer eingestelltes Eingangs-
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signal vorgegeben wird, wobei dieses Eingangssignal auch von einer externen Quelle an das Fahrzeug abgegeben werden kann. Ferner sind auch Anlagen bekannt geworden, welche solch einen Geschwindigkeitsregler mit einer Fahrzeug- oder Bordradaranlage verbinden, die den Abstand zu einem voranfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis auf der Straße mißt, so daß die Fahrzeugsgeschwindigkeit so angepaßt werden kann, daß ein geregelter Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen beibehalten und das Fahrzeug angehalten wird, um einen Auffahrunfall zu verhindern.
Bei all diesen Anlagen werden das Eingangsbefehlsignal für die Geschwindigkeit bzw. das radarerzeugte Abstandssignal einem Regler zusammen mit RUckführungssignalen für die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges eingespeist, und der Regler gibt an die Antriebs- und Bremsanlage des Fahrzeugs Regelsignale ab, um die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich der Sollgeschwindigkeit anzu- ; passen.
Die von diesen früheren automatischen Geschwindigkeitsreglern an , das Fahrzeug in Abhängigkeit von einer gegebenen Abweichung zwischen der Soll- und Istgeschwindigkeit abgegebenen Regelsignale ■ berücksichtigten nicht die Änderungen, die von Zeit zu Zeit bei
,' den Parametern des Fahrzeugsystems auftreten und die das Anspre-
! chen der Fahrzeugsgeschwindigkeit auf ein gegebenes Regelsignal
, beeinflussen, wie Änderung der Fahrzeugbeladung, Gegenwind, Strassenbeschaffenheit und -zustand und dergleichen.
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Es wurden Einrichtungen vorgeschlagen, die effektiv die wichtigeren dieser Parameter messen und die Funktion des Reglers dementsprechend beaufschlagen, doch sind diese Einrichtungen äußerst kompliziert und brachten im besten Falle eine mit vielen Kompromissen behaftete Arbeitsweise zustande.
Mit der Erfindung wird eine automatische Geschwindigkeitsregelung der vorerwähnten Art geschaffen, welche das Erhalten des Reglers so variiert, daß die Änderungen der Parameter des Fahrzeugsystems berücksichtigt werden und eine optimale Leistung erzielt wird. Der erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregler ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen Bezugsmodellrechnen oder Modellrechner um-'faßt, an welchem das Geschwindigkeitsregelsignal anliegt und der ein mathematisches Modell des Sollverhaltens des Fahrzeugs liefert, ferner dadurch, daß das Modell mit den Istwerten der veränderlichen Größen verglichen wird und Signale erzeugt werden, welche eine Funktion der Differenz zwischen dem Modell und den Istwerten der variablen Größen darstellen sowie dadurch, daß diese Signale dem Regler eingespeist werden, um dessen Ausgangssignal so zu verändern, daß die Differenz verkleinert wird. Nach einem anderen Merkmal der Erfindung besitzt der Geschwindigkeitsregler Einrichtungen
j zur Messung des Abstandes zwischen dem Fahrzeug und einem in der gleichen Richtung voranfahrenden Fahrzeug sowie Einrichtungen zur
I Änderung des Geschwindigkeitsregelsignals in Abhängigkeit vom ge-.messenen Abstand.
. Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Be-
Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfin-
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dungywesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit den wesentlichen Beziehungen zwischen den hauptsächlichen Einrichtungen, welche die Erfindung darstellen.
Fig. 2 teilweise ein Blockschaltbild und teilweise einen Strom- ' laufplan, worin mehr Einzelheiten der erfindungsgemäjSen Anlage dargestellt sind als in Fig. 1.
Fig. 3 3inen Stromlaufplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung von analogen Schaltbauteilen.
Fig. 4 den Stromlaufplan einer Teilschaltung zur Änderung des GeschxTindigkeitsregeleingangsignals als Funktion des Radarabstandsignals zur Einspeisung in den Regler und Modellrechner der Anlage der Fig. 1-2·
zu
Das/regelnde Fahrzeug 10 der Fig. 1 kann eine beliebige Art eines
; Fahrzeugs mit Selbstantrieb einschließlich von Fahrzeugen darstellen, welche ihr eigenes Triebwerk mit sich führen oder welche ihre Antriebskraft von einer externen Quelle beziehen wie z.B. Wagen 'mit Stromabnehmern (Straßenbahnwagen, Draisinen). Beim bevorzug-, ten Ausführungsbeispiel der Erfindung.stellt das Fahrzeug 10 einen; ' durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftwagen dar.
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Das Fahrzeug 10 ist Vorzugspreise mit einer Beschleunigungs-Bremsanlage ausgestattet, die durch ein einziges Eingangsregelsignal beaufschlagt wird, wobei eine Signaländerung in einer ersten Richtung eine Erhöhung dor Antriebskraft bewirkt, die entweder durch eine Erhöhung der Kraft für das Triebwerk oder eine Verringerung der Bremskraft oder durch beides erreicht wird, und wobei eine Änderung des Regelsignals in entgegengesetzter♦Richtung eine Verringerung der Antriebskraft bzw. eine Erhöhung der Bremskraft ergibt.
Das Fahrzeug 10 ist vorzugsweise mit der Radaranlage 12 ausgestattet, v/eiche ein Signal erzeugt, das dem Abstand oder der Entfernung zu einem dem geregelten Fahrzeug 10 voranfahrenden Fahrzeug oder zu einem Moßobjekt (Hindernis) von erheblicher Größe in der Fahrbahn des Fahrzeugs proportional ist. Diese Anlage verwendet normalerweise einen Sender für Mikrowellen- oder Lichtfrequenzen sowie einen Empfänger für die reflektierten Wellen. Diese Entfernungsnießeinrichtung kann auch passiv arbeiten, wobei nur ein Empfänger eingesetzt ist und die Anlage von einem durch das voranfahrende Fahrzeug erzeugten Signal abhängig ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiol der Erfindung kommt ein Mikrowellon-Dopplerradar zum Einsatz. Diese Einrichtung erzeugt ein einziges Ausgangssignal, das zur Entfernung des rückstrahlenden Objekts proportional ist.
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs IC wird durch ein Steuerbefehlsignal vorgegeben, das von der Quelle 14 abgenommen wird, die im
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oder außerhalb des Fahrzeugs liegen kann. Beispielsweise kann das Signal von einer Geschwindigkeitswahleinrichtung stammen, wobei der Fahrer eine Dauerreiaegeschwlndigkeit wählt, welche das Fahrzeug automatisch auf einer vorgegebenen Geschwindigkeit unabhängig von dor Strßenbeschaffonheit, den Windbedingungen und.dergleichen ohne Bedienung durch den Fahrer halten soll. Das Signal kann auch an einer zentralen Verkehrsregelstation erzeugt und an eine Anzahl von Fahrzeugen übertragen werden, welche auf Landstraßen wie Schnellstraßen oder gebührenpflichtigen Autobahnen fahren. Das Signal kann sich in Abhängigkeit von Wetterbedingungen, der Verkehrsdichte oder von Notlagen ändern. Mit dem Signal soll ein einheitlicher Gesamtverkehrsfluß erreicht werden, obwohl sich die Augenblicksgeschwindigkeit einzelner Fahrzeuge gegenüber dieser gewählten Verkehrsflußgeschwindigkeit ändern kann.
Das Signal gelangt von der Steuerbefehlsquelle 14 an den Regler löj an dem auch die Rückführungssignale des Fahrzeugs 10 und der Radaranlage 12 anliegen, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie die Entfernung zu einem voranfahrenden Fahrzeug oder einem Straßenhindernis anzeigen. Auf der Grundlage dieser Signale erzeugt der Regler 16 ein einziges Antriebsregelsignal für das Fahrzeug 10, welches bewirken soll, daß das Fahrzeug die durch die Quelle 14 ,befohlene Sollgeschwindigkeit erreichen soll, die mit den durch ; ;das Radar 12 abgetasteten Verkehrsbedingungen im Einklang stehen.
,Die aus dem Regler, dem Fahrzeug und der Rückführungsbahn bestehende
ι Regelschleife muß dynamisch stabil sein, d.h., sie muß'die erfor- ,
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derliche Regelung in kürzester Zeit ohne Pendelungen oder Schwingungen durchführen. Wenn die Pahrzeugparameter und die seiner Antriebseinrichtung konstant wären, würden sich keine Schwierigkeiten ergeben, eine Reglerauslegung mit der. geforderten Regelstabilität zu schaffen. Gewöhnlich ändern sich jedoch die Systemparameter wie die Beladung des Fahrzeugs, die Straßenbeschaffenheit, der Gegenwind und dergleichen während des Fahrzeugbetriebs. Dies erfordert eine kontinuierliche Anpassung der dem Regler l6 eingegebenen Regelgrößen.
Um die gewünschte Betriebsart unabhängig von Änderungen der Systemparameter des Fahrzeugs zu erreichen, ist erfindungsgemäß der Modellrechner 18 vorgesehen, an welchem das Signal von der Steuerbefehlsquelle l]f anliegt und der eine Gruppe von Ausgangssignale erzeugt, welche das gewünschte Ansprechen des Regler-Fahrzeugsystems auf das spezielle Eingangssignal darstellen. Diese Signale gelangen zusammen mit den Rückf ülirungs Signalen vom Fahrzeug 10 an die Reglerumsteuerschaltung 20. Die Unisteuerschaltung vergleicht die beiden Eingangs signale und erzeugt Steuersignale, Vielehe die Arbeitsweise
■ des Reglers 16 als Funktion der Abweichung zwischen den Rückfüh-
, rungssignalen und den Bezugssignalen des Modellrechners beeinflus-
■ sen. Wenn die Rückführungssignale im wesentlichen den Ausgangs- ; bezugssignalen des Modellrechners gleich sind, dann arbeitet das Regler-Fahrzeugsystem in der gleichen Weise wie das Modell, und es ist keine Umsteuerung des Reglers erforderlich. Wenn jedoch die ; Bezugsausgangssignale des Modellrechners 18 gegenüber den Rückfüh-
rungssignalen differieren, dann werden dem Regler Io proportionale
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Korrektursigriale eingespeist. Wenn sich beispielsweise der Gegenwind verstärkt, muß auch das vom Regler 16 an das Fahrzeug 10 abgegebene Signal verstärkt v/erden, um einer gegebenen Änderung des von der Steuerbefehlsquelle 14 her anliegenden Signals zu folgen. Die Regler-Umsteuerschaltung 20 tastet das nicht-Ansprechen des Fahrzeugs auf eine bestimmte Eingangs Signaländerung in einer V/eise1 ab, die vom Modellrechner 18 vorgeschrieben ist und ändert die Parameter dos Reglers 16 entsprechend ab.
Nähere Einzelheiten der Merkmale der Anlage der Fig. 1 sind im Stromlaufplan der Fig. 2 gezeigt. V/o der Erfindungsgedanke keine
Verwendung des mit Radar arbeitenden Entfernungsmessers 12 verlangt, wird beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Entfernungsmeßsignal eingesetzt, um das von der Steuerbefehls4 quelle 14 an den Regler l6 und den Modellrechner 18 gelangende Befehlssignal für den Istzustand unter bestimmten Bedingungen um- ,
■ zusteuern. Wie Fig. 2 zeigt, gelangt das Ausgangs signal der Steu-*
j erbefehlsquelle 14 an die Entfernungsregelschaltung 22,·an der
auch das von Radar 12 erzeugte Entfernungsmeßsignal anliegt. Wie
j nachstehend anhand der Beschreibung der Fig. 4 im einzelnen er-
■ läutert wird, wird das dem Regler 16 und dem Rechner 18 eingespei+
■ ι
ste Regelsignal unter bestimmten Entfernungsbedingungen - beispielsweise, wenn die gemessene Entfernung kürzer ist als der gemessene, Sicherheitsabstand zwischen zwei Fahrzeugen - im wesentlichen von j
dem von der Quelle abgegebenen Grobregelsignal umgesteuert.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Rechners 16 besteht im wesentlichen aus den drei Multipliziergliedern 24, 26 und 28 sowie j
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dem als Addierwerk arbeitenden Verstärker Jl. Diesen drei Multipliziergliedern des Reglers 3.6 werden die Rückführungssignale vom Fahrzeug 10 eingespeist. Am Multiplizierglied 24 liegt das der Lagenstörung proportionale Rückführungssignal an, das durch Integration des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals gewonnen wird, wie anhand der Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird. Am Multiplizierglied 2β liegt ein Signal an, das einer Differenz zwischen, der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Funktion der Sollgeschwindigkeit proportional ist, was ebenfalls anhand der Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird. Das Multiplizierglied 28 empfängt ein Signal von einem dem Fahrzeug 10 zugeordneten Beschleunigungsmesser. Die Ausgangssignale dieser drei Multiplizierglieder sowie das durch die Entforiiungsregolschaltung 22 umgesteuerte Ausgangssignal der Steuerbefehlsquelle 14 werden dem Addierwerk 31 eingespeist, dessen Ausgangssignal das an das Fahrzeug 10 abgegebene Regelsignal darstellt.
Einstellungen der Regelgröße des Reglers 16 erfolgen durch eine Abänderung dsr zweiten Eingangssignale der Multiplizierglieder 24, 26 und 28. Diese Signale werden unter Verwendung der drei Ausgangssignale des Modellrechners 18 gewonnen, welche die Lage- oder Stellungsstörung, die Geschwindigkeit und Beschleunigung darstellen, die nach den Berechnungen des Rechners l8 auf der Grundlage des Eingangssignals vom Reglor-Fahrzeugsystem erreicht und durchgeführt werden müssen. Das Signal für die Modellagestörung gelangt an den Lagenreaktionsrechner 30; das Ausgangssignal des Rechners für die Geschwindigkeit gelangt an den Geschwindigkeitsreaktions-
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■i'echner 32; und das Ausgangs signal des Rechners lS für die Beschleunigung gelangt an den Beschleunigungsreaktionsrechner 34. Diese drei Reaktionsrechner 30, 32 und 34 stellen Modelle dafür dar, wie das Fahrzeug auf Änderungen in ihren speziellen Fahrzeug-t Parametern anspricht. Die Ausgangssignale dieser drei Reaktions- ! rechner gelangen an die drei Hultiplizierglieder 36, 38 und 40, deren Ausgangssignale wiederum als zweite Eingangssignale den Multipliziergliedern 24, 26 und 28 eingespeist werden.
Das zweite Eingangssignal für die einzelnen Multiplizierglieder 36, 38 und 4o ist stets dasselbe Signal und proportional der Differenz zwischen dem Sollverhalten des Systems Reglerfahrzeug, das vom Modellrechner l8 vorgegeben wird f und dem Istverhalten des Systems Reglerfahrzeug, das durch die Rückführungssignale des Fahrzeugs 10 dargestellt wird. Am ersten Differentialverstärker 42 liegen die Eingangssignale vom Lagenänderungsausgang des Modellrechners l8 sowie das Rückführungssignal für die Iständerung der Lage an. Am zweiten Differentialverstärker 44 liegt das Ausgangssignal des Modellrechners für das Geschwindigkeitsdifferenzsignal sowie auch das Geschwindigkeitsrückführungssignal des Fahrzeugs an; und der dritte Differentialverstärker 46 erhält das Sollbeschleunigungssignal vom Modellrechner l8 sowie das Istbeschleunigungssignal vom Fahrzeug.
Die Ausgangssignale dieser drei Differentialverstärker werden durch den Rechenverstärker 48 summiert, dessen Ausgangs signal als Multiplikationsfaktor für die Multiplizierglieder 36, 38 und 40 dient.
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Wenn somit das Verhalten des Fahrzeugs genau mit dem durch den Rechner 18 vorgegebenen Sollverhalten übereinstimmt, werden die Ausgangssignale der Reaktionsschaltungen mit Null multipliziert, so daß die Einstellungen der Multiplizierglieder 24, 2β und 28 nicht korrigiert v/erden.
Wie anhand der Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird, wird den AusgangsSignalen der Multiplizierglieder 36, 38 und 4θ ein konstanter Wert aufaddiert, um die Anfangsbedingung herzustellen und einen reellen MuItiplikationsfaktor zu erzeugen, trotz der Gleichheit des Ausgangssignals des dynamischen Modellrechners l8 mit dem Istverhalten des Fahrzeugs.
Fig. 3 zeigt die näheren Einzelheiten des Rechners l8, der Reaktionsschaltungen 30, 32 und 34 der Reglerumsteuerungsschaltung 20 sowie des Reglers l6. Das Geschwindigkeitssignal von einem dem Fahrzeug zugeordneten Meßwertwandler gelangt zusammen mit dem Eingangsregelbefehl V , an den Differentialverstärker 50, um ein Sig-'nal zu gewinnen, das der Differenz zwischen der Ist- und der SoIl-.geschwindigkeit proportional ist. Dieses Signal wird sowohl dem ;Multiplizierglied 2β als auch dem Integrationsverstärker 52 eingespeist, der ein Signal erzeugt, das der Lagestörung proportional ist und am Multiplizierglied 24 anliegt. Das Signal des dem Fahr-
1 ,
1 zeug zugeordneten Beschleunigungsmessers gelangt an den Rechenverstärker 54, dessen Ausgangssignal dem Multiplizierglied 28 einge- \speist wird. Die Ausgangssignale der drei Multiplizierglieder 2β,
ι - i
j 24, 28 werden zusammen mit dem Ausgangssignal der Entfernungsregel-
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schaltung 22, die den Grcboincangsbefehl V erhält und diesen in Abhängigkeit von der Entfernung umsteuert, um ein Signal V zu gewinnen, dem Addierverstärker 31 eingespeist, welcher das einzige an das Fahrzeug 10 abgegebene Antriebs-Brems-Regelsignal erzeugt.
Der Modellrechner 18 für das dynamische Verhalten, an dem auch das Signal V anliegt, besteht im wesentlichen aus dem Addier-
C C
verstärker 56, dem die drei Integrierverstärker 58, βθ und 62 nachgeschaltet sind. Das Ausgangssignal der einzelnen Integrierverstärker, wird dem nächst folgenden Verstärker eingespeist, und das negative Ausgangssignal eines jeden dieser drei Integrierverstärker wird an den Addierverstärker 56 über die drei konstanten Einstellpotentiometer 64, 66 und 68 zurückgeführt. Die Schaltung erzeugt unterschiedliche Werte für die von der Schaltungsauslegung vorgebildete Gleichung zur Lösung, die durch das Eingangssignal V dargestellt wird. Die Ausgangssignale der Verstärker 58, 60 und 62 stellen die Modellbeschleunigung, Modellgeschwindig-t keit und Modellagestörung des Regler-Fahrzeugsystems dar. Daher gelangt das Ausgangssignal des Integrationsverstärkers 58 an den Rechner j54 für die Beschleunigungsreaktion; das Ausgangs signal des Integrationsverstärkers 50, das der Differenz zwischen der Eingang :s-Sollgeschwlndigkeit V und der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs
proportional ist, gelangt an den zweiten Eingang des Verstärkers Ebenso wird das negative Ausgangssignal des Verstärkers 54, welches
das Beschleunigungssignal des Fahrzeugs darstellt, dem zweiten Eirfgang des Verstärkers 46 eingespeist. Die Ausgangssignale der Differentialverstärker 42, 44 und 46 sind gleich der Differenz
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zwischen ihren Eingangssignalen. Diese Signale werden mit Konj stanten multipliziert, die auf den Potentiometern 8o, 82 und 84 eingestellt sind, deren Ausgangssignale dann durch den "Verstärker 48 summiert werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 48 wird mit einer anderen Konstante am Potentiometer 86 multipliziert, und das durch den Verstärker verstärkte Ausgangssignal gelangt an ; den zweiten Eingang eines jeden der drei Multiplizierglieder 36, ^8 und 4o, an denen auch die Ausgangs signale der Reaktionsrechner 30, 32 und J4 anliegen.
Die Werte des Anfangszustande für die Ausgangssignale der Multiplizierglieder 36, 38 und 4o werden durch die Potentiometer 9Oj und 9^ eingestellt. Die Ausgangssignale dieser Potentiometer durchlaufen die Verstärker 96* 98 und 100 und v/erden durch die
. Additionsverstärker 102, 104 und 106 den verstärkten Ausgangssignalen der Multiplizierglieder 36, 38 und 40 aufaddiert. Die Aus-
: gangssignale der Verstärker 102, 104 und ΙΟβ bilden die drei Multi-
plikationseingangssignale für die Multiplizierglieder 24, 26 und 28 des Reglers l6.
Fig. 4 zeigt die Einzelheiten der Entfernungsregelschaltung 22, an der ein Eingangsregelsignal von der Quelle 14 her anliegt, das
! sie auf der Grundlage des Entfernungsmeßsignals umsteuert, bevor
; es dem Rechner l8 und dam Regler l6 eingespeist wird. Der Eingangs
■ befehl V der Quelle 14 wird zunächst dadurch quadriert, daß er an ; die beiden Eingänge des Multipliziergliedas 100 angelegt wird.
' Dann wird das Ausgangssignal des Multipliziergliedes 100 durch das
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Potentiometer 102 rait einer Konstanten multipliziert. Das Ausgangssignal des Potentiometers 102 stellt den Sicherheitsabstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorhergehenden Fahrzeug dar, da das Sigr nal für eine Funktion das Quardrierverstärkers βο dem Geschwindig-i keitsreaktionsrechner 32 und das Ausgangssignal des Integrationsverstärkers 62 dem Reaktionsrechner 30 für die Lagenstörung eingespeist wird. Die Auslegung dieser beiden Rechner ist im wesentlichen mit der des Rechners 18 identisch und besteht aus einem Eingangsadditionsverstärker,, dem eine Kette von drei Integrationsverstärkern nachgeschaltet ist, wobei das positive Ausgangssignal jedes dieser Integrationsverstärker dem nachfolgenden Verstärker eingespeist wird, und das negative Ausgangssignal über ein Poten- ;tiometer an den Additionsverstärker zurückgeführt wird. Die positiven Ausgangssignale der Integrationsverstärker gelangen über die !drei Potentiometer 70, 72 und 74 zur Schaltung des Beschleunigungsreaktionsrechners 34 und gleichen, doch nicht gekennzeichneten , Potentiometern in den beiden Schaltungen 30 und 32, und die Ausgangssignale dieser Potentiometer werden durch den Rechenverstärker J6 im Rechner 34 sowie gleiche, nicht gekennzeichnete Potentiometer in den Rechnern 30 und 32 addiert. Die Konstanten aller 'Reaktionsrechner werden so eingestellt, daß die Schaltung die Reaktion des Fahrzeugs auf eine Änderung des zugeordneten Parameters ; 'ausbildet. Die Potentiometer in den Reaktionskreisen sowie im . Modellrechner l8 können so eingestellt werden, daß sie die Charakteristiken des Sollverhaltens ergeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers j6 im Beschleunigungsreaktionsrechner 34 wird dem Multiplizierglied 4ö, und die Ausgangssignale der Rechner 30 und 32
den Multipliziergliedern 3&und 38 eingespeist. -I5-
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Die drei Ausgangssignale der Integrationsverstärker 62, 60 und 58 im Modellrechner l8 gelangen auch an die Differentialverstärker 42, 44 und 46. Das andere Eingangssignal des Verstärkers 42 wird vom Integrationsverstärker 52 abgegriffen, der ein Signal abgibt, das der Lagenstörung des Fahrzeugs proportional ist. Das negative Ausgangssignal der Dlfferentialverstärkers stellt die Sollgeschwindigkeit dar. Dann wird der Sicherheitsabstand mit dem Istabstand zum voranfahrenden Fahrzeug gemessen, indem eine Größe von der an-' deren im Differentialverstärker 104 subtrahiert wird. Das Ausgangs- ■■ signal des Verstärkers 104, das in Abhängigkeit davon positiv oder negativ ist, ob die Entfernung größer oder kleiner ist als der Sicherheitsabstand, gelangt an den Eingang des Schaltkreises ΙΟβ, der ein Ausgangssignal "Eins" erzeugt, wenn die Entfernung größer ist als der Sicherheitsabstand und ein Ausgangssignal "Null", wenn die Entfernung kleiner ist als der Sicherheitsabstand.
Das Ausgangssignal des Schalters I06 gelangt an einen Eingang des Multipliziergliedes IO8, und die Größe V an den anderen Eingang. j Somit ist das Ausgangesignal des Multipliziergliedes IO8 gleich
!V , wenn die Istentfernung kleiner ist als der Sicherheitsabstand.
Diese Größe wird mit V -, bezeichnet. Sie stellt eines der Eingangssignale des Differentialverstärkers 50 dar, welcher die Differenz ■ zwischen der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Sollgeschwin'- ■■ digkeit berechnet. Wenn die gemessene oder Istentfernung kleiner I ist als der Sicherheitsabstand, tritt eine Notbremslage auf, wobei Signale an den Regler l6 gelangen, um eine Schnellbremsung des j
1 Fahrzeugs auszulösen.
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Das Entfernungsmeßsignal wird auch mit dem Signal R für die Maxi- malentfernung verglichen, die ein Maß für die maximale Entfernung darstellt, bei welcher die Schaltung die Entfernungsfaktoren im Schaltvergleichskreis 110 berücksichtigen muß, dessen Ausgangssignal NuI]- ist, wenn die gemessene Entfernung größer ist als die Maximalentfernung R oder, im anderen Falle eine "Eins" ist. Das Ausgangssignal des Schalters HC wird im Multiplizierglied 112 mit einem Signal multipliziert, das der Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung proportional ist. Dieses Signal kann intern vom Entfernungsmeßsignal entwickelt oder auch vom Radargerät her eingespeist werden. Daher ist das Ausgangssignal des Multipliziergliedes 112 gleich der Ä'nderungsgeschwinö.igkeit der Entfernung, wenn die Istentfernung kleiner ist als die Maximalentfernung R oder gleich Null, wenn die gemessene Entfernung größer ist als die Maxi*· malentfernung.
Das Ausgangssignal des Multipliziergliedes 112 gelangt an die beiden Vergleichsschaltungen Il4 und 116. Die anderen beiden Eingangs-,signale dieser zwei Vergleichsschaltungen werden vom positiven und negativen Ausgang des Rechenverstärkers Il3 herangeführt, an dem das Abstandssignal S anliegt. Somit gibt die Vergleichsschaltung .114 ein Ausgangssignal "Eins" ab, wenn das Signal der Änderungs- : geschwindigkeit der Entfernung größer ist als +S, und die Vergleichs· j schaltung 116 gibt ein Ausgangssignal "Eins" ab, wenn das Signal ι für die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung kleiner ist als -Si :Die Ausgangssignale der beiden Vergleichsschaltungen 114, 116 liegen am ODER-Tor 120 an, welches ein hochpegeliges Ausgangssignal
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abgibt, wenn eine dieser Bedingungen richtig ist, worauf dor Flip-Flop 122 angesteuert wird. Wenn das Signal für die Änderungs·
durch geschwindigkeit der Entfernung Innerhalb der/die Signale + oder -S gesetzten Grenzen liegt, wird der Flip-Flop 122 durch das niederpegelige Ausgangssignal des Tors 120 gelöscht.
Wenn der Flip-Flop 122 angesteuert wird, gibt er ein Ausgangssignal an den Integrationsverstärker 121I- ab, an dessen Eingang eine Konstante anliegt. Wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Entfernungsmeßsignals außerhalb des Bereiches von + oder -S liegt, dann ist das Ausgangssignal des Integrationsverstärkers 124 eine Spannung, die der Zeit proportional ist, welche vergangen ist, seit das Geschwindigkeitssignal zuletzt den Bereich S überschritten hat.
Dieses Signal gelangt an einen Eingang des Multipliziergliedes 126, Das andere Eingangssignal dieses Multipliziergliedes liegt vom Differentialverstärker 128 her an, an dessen einem Eingang das Signal für die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung (oder ein Null-Signal, wenn die Entfernung den Wert R überschreitet) vom Multiplizierglied 112 her anliegt. Das andere Eingangssignal des Differentialverstärkers 128 wird vom Differentialverstärker 150 abgegriffen, an dem die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs und das Signal V, vom Verstärker 108 her anliegt. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 128 ist dor Geschwindigkeitsstörung durch das voranfahrende Fahrzeug proportional, da das Ausgangssignal des iDifferentialVerstärkers 130 das Signal für die Änderungsgeschwin-
digkeit der Entfernung bei EntfernungsSchwankungen kompensiert, die _sich aus Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs 10 ergeben.
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BAD ORIGINAL.
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Somit gibt das Multiplizierglied 126 ein Ausgangssignal ab, das eine Funktion ist, der Geschwindigkeitsstörung durch das voranfahrende Fahrzeug sowie der Zeitdauer, um welche die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung des Fahrzeugs 10 die durch die Größe S vorgegebenen zweckmäßigen Grenzen überschritten hat. Dieses Ausgangssignal gelangt an einen Eingang des Differentialverstärkers 1^2. Am anderen Eingang dieses Verstärkers liegt ein Signal vom Multiplizierglied 1^4 an, dem seinerseits das Ausgangssignal des Verstärkers 126 eingespeist wird, an dessen einem Eingang das Signal für die Geschwindigkeitsstörung durch das voranfahrende Fahrzeug anliegt und an dessen anderem Eingang die Größe V , anliegt, die mit einer am Potentiometer 1J>6 eingestellten Konstanten multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Differential-Verstärkers 132 wird mit einer am Potentiometer 1J58 eingestellten Konstanten multipliziert und stellt die Größe V (kompensierte
C G
Regelgeschwindigkeit) dar, die an den Additionsverstärker ^>1 am ,Ausgang des Reglers l6 sowie an den Modellrechner l8 gelangt.
■ Je höher der Wert V (und V Λ ) ist, umso größer sind die Antriebskräfte des Fahrzeugs und umso kleiner die Bremskräfte. Wenn somit die Istentfernung kleiner ist als der Sicherheitsabstand, strebt die Größe V , gegen Null, und die Größe V gegen ein Maximum im
CJ. CC
negativen Bereich. Da die Ausgangssignale der Multiplizierglieder 2h und 26 durch die Größe V , beaufschlagt sind, wird am Fahrzeug dann die maximale Bremskraft aufgebracht.
: Wenn am anderen Grenzpunkt die Istentfernung den Viert R überschreitet, gibt das Multiplizierglied .126 kein Ausgangs signal ab, so daß
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-IQ-
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V eine direkte Funktion von V n und der Geschwindigkeitsstörung
CC CJ.
durch das voranfahrende Fahrzeug wird. Wenn cli3 Ist entfernung zwischen diesen beiden Grenzwerten liegt und den Sicherheitsabstand überschreitet, jedoch kleiner ist als die Maximalentfernung R, dann hängt das an die Anlage abgegebene Regelsignal V davon
O C
ab, ob die Anderungsgeschvjindigkeit der Entfernung die Grenzen der Vierte + oder -S überschreitet sowie davon, wie lange dieser Zustand angedauert hat. Wenn die Anderungsgeschvandigkeit der Entfernung den Wert S nicht überschreitet, wird das Regelsignal Vnn wieder
C C
eine Funktion von V , und der Geschwindigkeitsstörung durch das voranfahrende Fahrzeug. "Wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung den Grenzwert S übersteigt, dann gibt das Multiplizierglied ein Ausgangssignal ab, das der abgelaufenen Zeit proportional ist, da die Anderungsgeschvjindigkeit der Entfernung den Grenzwert und damit auch die Geschwindigkeitsstörung durch das vorangehende Fahrzeug erreicht hat. Diese Größe wird effektiv vom Signal Vol subtrahiert, um eine größere Bremswirkung zu erzielen, je langer die Störung auf die Anlage einwirkt.
-20-
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. !Geschwindigkeitsregler für ein Fahrzeug mit Selbstantrieb, gekennzeichnet durch die folgenden Baugruppen: eine Quelle für ein Geschwindigkeitsregelsignal (l4), Einrichtungen zur Messung der auf den Betrieb des Fahrzeugs bezogenen variablen Größen (10, 12), einen Regler (ΐβ), an welchem das Geschwindigkeitsregelsignal und die Ausgangssignale der Einrichtungen (10, 12) zur Messung der auf den Betrieb des Fahrzeugs bezogenen veränderlichen Größen anliegen, Vorrichtungen zur Regelung der Antriebsanlage als Funktion des Ausgangssignals des Reglers (l6), einen Modellrechner (l8) zur Verarbeitung des Geschwindigkeitsregelsignals und Einrichtungen (20), Vielehe vom Ausgangssignal des Modellrechners (18) sowie von den Signalen für die veränderlichen Größen gesteuert werden, wobei diese Einrichtungen dem Regler (l6) zugeordnet sind, um dessen Arbeitsweise so umzusteuern, daß sich die auf den Betrieb des Fahrzeugs bezogenen veränderlichen Größen dem
    -21-i
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    Ausgangssignal das Modellrechners(l8) annähern.
    2. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modellrechner (lS) eine Anzahl von AusgangsSignalen erzeugt, die jeweils auf eine der auf den Betrieb des Fahrzeugs (1O) bezogene veränderliche Istgröße bezogen sind und die den Sollwert einer der auf den Betrieb des ■ Fahrzeugs bezogenen veränderlichen Größe darstellen.
    3. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ausgangssignal des Modellrechners (18) sowie von den Signalen für die veränderlichen Größen gesteuerten Einrichtungen (20) Vorrichtungen zur Erzeugung von Signalen umfassen, die der Differenz zwischen jedem Ausgangssignal des Modellrechners und dem Signal für die auf es bezogene veränderliche Istgröße proportional sind.
    4. Geschwindigkeitsregler nach einem der Ansprüche 2 bis ~5» dadurch gekennzeichnet , daß die von den Ausgangssignalen des Modellrechners sowie den Signalen für die veränderlichen Größen gesteuerten Einrichtungen (20) eine Anzahl von Reaktionsschaltungen (30, 32, J54) umfassen, die jeweils der veränderlichen Istgrößen des Fahrzeugs (lO) bezogen sind und ein Ausgangssignal abgeben, das eine Funktion der Reaktion des Fahrzeugverhaltens auf eine Änderung des entsprechenden Fahrzeugparameters ist.
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    5· Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dar Regler (l6) eine Anzahl von einstellbaren Schaltkreisen (24, 26, 28) umfaßt, von denen je einer Je einer veränderlichen Größe zugeordnet ist, ferner dadurch, daß die einstellbaren Schaltkreise als Funktion- des Ausgangssignals von je einer der Reaktionsschaltungen (^0, J>2, J54) sowie als Funktion der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Modellrechners (l8) und den Signalen für die veränderlichen Istgrößen eingestellt werden.
    6. Geschwindigkeitsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (12) zur Messung der Entfernung zwischen dem Fahrzeug (10) und einem in der gleichen Richtung voranfahrenden Fahrzeug besitzt sowie dadurch, daß er mit einer Vorrichtung zur Umsteuerung des Geschwindigkeitsregelsignals als Funktion der Istentfernung ausgestattet ist.
    1J. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er die folgenden Baugruppen umfaßt: eine Quelle (l4) für ein Sollgeschwindigkeitsregelsignal, Einrichtungen zur Berechnung eines Sicherheitsabstandes zwischen dem Fahrzeug (10) und dem voranfahrenden Fahrzeug als Funktion ' des Sollgeschwindigkeitsregelsignals, Einrichtungen zur Erzeugung eines umgesteuerten Geschwindigkeitsregelsignals, das eine Funktion'des Sollgeschwindigkeitsregelsignals ist, wenn die Isttentfernung zum voranfahrenden Fahrzeug den berechneten Sicherheitsabstand überschreitet, ι
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    "2> 2436H3
    8. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch J, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Vorrichtung das umgesteuerte Geschwindigkeitsregelsignal als Funktion der Zeitdauer ändert, um welche das Signal für die Anderungsgeschwindigkeit der Entfernung einen bestimmten Grenzwert überschritten hat.
    9. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des umge-
    steuerten Geschwindigkeitsregelsignals als Punktion der Zeit-
    dauer, um welche das Signal für die Änderungsgeschwindigkeit der Entfernung um einen bestimmten Grenzwert überschritten worden ist, an dem Zeitpunkt abgeschaltet wird, an welchem die Entfernung einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
    10. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das umgesteuerte Geschwindigkeitsregelsignal als Funktion der vom Entfernungsmeßsignal abgeleiteten Lagenstörung durch das voranfahrende Fahrzeug geändert wird.
    [Ll. Geschwindigkeitsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Betrieb des Fahrzeugs (10) bezogenen veränderlichen Größen die Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. !
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    Leerseite
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