DE2752167A1

DE2752167A1 - DEVICE FOR GUIDING A VEHICLE

Info

Publication number: DE2752167A1
Application number: DE19772752167
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Ing Mitschke; Henning Dipl Ing Wallentowitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1979-06-07
Also published as: GB1578000A

Description

27621672762167

P. 1*238
18.11.1977 Lr/SnP. 1 * 238
11/18/1977 Lr / Sn

RQSCH C ^ PH, 7ΠΠ0 Stuttgart 1 Device for tracking a vehicle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spurführen eines gleisfreien Fahrzeuges mittels einer entlang dem Fahrweg des Fahrzeuges verlaufenden Leitlinie und nur eines zur Erfassung des seitlichen Abstandes dienenden Abtastorganes. Dieses Abtastorgan ist in der Nähe des Fahrzeugbuges angeordnet, ihm ist ein Speicher nachgeschaltet, von dem aus mittels eines Lenkreglers der Lenkwinkel des Fahrzeuges so beeinflußt wird, daß der seitliche Abstand des Abtastorganes zur Leitlinie ein Minimum wird. Vornehmlich betrifft die Erfindung eine solche Vorrichtung zum Spurführen, bei welcher die Leitlinie durch ein im oder entlang des Fahrzeuges verlegtes, von Wechselstrom durchf losser-¹S Loitkabel gebildet ist und das Abtastorgan aus einer vom Magnetfeld des Leitkabels induzierten Spule vorzugsweise einem Spulenpaar besteht. Bei einer aus der DT-OS 1 801 967 bekannten Vorrichtung dieser Art werden die in den Spulen des Bug-Spulenpaares induzierten Wechsel spannungen einzeln den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt, dessen Ausgangsspannung auf den Lenkregler in einem höheren Verhältnis aufgeschaltet wird als die Ausgangsspannung eines zweiten Differenzverstärkers, dessen beiden Eingängen die in den Spulen des Heckspulenpaares induzierten Wechselspannungen einzeln zugeführt werden. Infolge dieser stärkeren Aufschaltung bewegt sich dann das Fahrzeug nach jeder Abweichung von seinem Leitkabel nach einer e-Funktion auf dieses Leitkabel zurück. Es hat sich jedoch, wenn das Leitkabel in Kurven verlegt ist, gezeigt, daß nur bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten die Abweichungen vom Leitkabel klein genug gehalten werden können.The invention relates to a device for tracking a track-free vehicle by means of a guideline running along the route of the vehicle and only one scanning element used to detect the lateral distance. This scanning element is arranged near the front of the vehicle and is followed by a memory from which the steering angle of the vehicle is influenced by means of a steering controller so that the lateral distance between the scanning element and the guideline is a minimum. Notably, the invention relates to such a device for track guiding, wherein the guideline is formed by a misplaced in or along the vehicle, an alternating current carrying losser- ¹ S Loitkabel and the sensing element from an induced by the magnetic field of the guide cable coil, preferably a coil pair is composed. In a device of this type known from DT-OS 1 801 967, the alternating voltages induced in the coils of the bow coil pair are fed individually to the two inputs of a differential amplifier whose output voltage is applied to the steering controller in a higher ratio than the output voltage of a second Differential amplifier, the two inputs of which are individually supplied with the alternating voltages induced in the coils of the tail coil pair. As a result of this stronger activation, the vehicle then moves back to this guide cable after an e-function after every deviation from its guide wire. However, when the guide cable is laid in curves, it has been shown that the deviations from the guide cable can only be kept small enough at low driving speeds.

909823/00U .._/2 909823 / 00U .. _{/ 2}

p. I4238 (f Lr/Smp. I4238 (f Lr / Sm

Um bei höheren Fahrgeschwindigkeiten mit geringen Abweichungen fahren zu können, ist in Pat.Nr. P 2521 571.8 eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der mit Hilfe von drei Spulen und einer entsprechenden Signalverarbeitung geringe Abstände eingehalten werden können. Dazu ist es allerdings erforderlich, an drei Stellen des Fahrzeuges die Querabstände zum Leitkabel zu ermitteln. Der hier vorgeschlagenen Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, daß das Fahrzeug auch bei erhöhten Fahrgeschwindigkeiten der in Kurven verlegten Leitlinie mit ausreichend kleinem Abstand zu folgen vermag.To at higher driving speeds with small deviations to be able to drive is in Pat. P 2521 571.8 a device has been proposed in which with the help of three Coils and a corresponding signal processing low Distances can be maintained. To do this, however, it is necessary to set the transverse distances at three points on the vehicle to determine the guide wire. The invention proposed here is also based on the object that the vehicle even at increased driving speeds of those laid in curves Able to follow the guideline with a sufficiently small distance.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Ermittlung des Kurvenradius der Leitlinie mehrere, zeitlich aufeinanderfolgende zwischengespeicherte Abweichungen eines Punktes am Fahrzeug verwendet werden. Aus diesen Abweichungen, den Fahrzeugdaten sowie der Fahrgeschwindigkeit und dem Lenkwinkel kann mit analogen oder vorzugsweise digitalen Rechenschaltungen jederzeit der Kurvenradius berechnet werden, mit dem der gerade befahrene Leitkabelabschnitt verlegt worden ist. Hierdurch ist es möglich, Parameter des Lenkreglers in Abhängigkeit vom momentan befahrenen Kurvenradius des Leitkabels zu steuern. Dadurch können optimale Reglerparameter vorgegeben werden und/oder der Regler kann seine Parameter dem Fahrzustand automatisch anpassen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß mit Hilfe des ermittelten Krümmungsradius ein Soll-Lenkwinkel gebildet und in das Regelsignal eingebracht wird, während gleichzeitig die übrigen Regel parameter in Abhängigkeit vom Krümmungsradius und von vorhandenen Systemgrößen gesteuert werden. Zu einer beträchtlichen Einsparung an Schaltungsaufwand kann in Modifizierung dieses Vorschlages vorgesehen werden, daß mit Hilfe des ermittelten Krümmungsradius ein Soll-Lenkwinkel gebildet und in das Regelsignal eingebracht wird, die übrigen Reglerparameter jedoch konstant gehalten werden.To solve the problem, the invention provides that To determine the curve radius of the guideline, several, temporally consecutive, temporarily stored deviations of a point on the vehicle. From these deviations, the vehicle data and the driving speed and the steering angle can be analog or preferably digital computing circuits the curve radius can be calculated at any time with which the guide cable section just traveled has been relocated. This makes it possible to set the parameters of the steering controller depending on what is currently being driven on Control the radius of curvature of the guide wire. As a result, optimal controller parameters and / or the controller can be specified can automatically adapt its parameters to the driving situation. In a further embodiment of the invention, provision can be made that a target steering angle is formed with the help of the determined radius of curvature and incorporated into the control signal is, while at the same time the other control parameters are controlled depending on the radius of curvature and existing system variables. A considerable saving circuit complexity can be modified by modifying this proposal be provided that with the help of the determined radius of curvature a target steering angle is formed and included in the control signal is introduced, but the other controller parameters remain constant being held.

909823/OOU909823 / OOU

_ y- P. 1*238_ y- P. 1 * 238

O Lr/SmO Lr / Sm

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles, eines gleisfreien Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu dessen Spurführung wiedergegeben.The invention is based on an embodiment shown schematically in the drawing, a track-free vehicle reproduced with a device according to the invention for its track guidance.

Es zeigenShow it

Fig. 1 das Fahrzeug und die Vorrichtung schematisch in der Draufsicht von oben undFig. 1 shows the vehicle and the device schematically in plan view from above and

Fig. 2 im Querschnitt nach der linie H-II, ebenfalls in stark schematisierter Darstellung.Fig. 2 in cross section along the line H-II, also in a highly schematic representation.

Das Fahrzeug 1 hat zwei an seiner Vorderachse 2 schwenkbar angelenkte Vorderräder 3 und 4 und zwei praktisch starr mit der Fahrzeughinterachse 7 verbundene Hinterräder 5 und 6.The vehicle 1 has two front wheels 3 and 4 pivotably articulated on its front axle 2 and two practically rigid the rear wheels 5 and 6 connected to the vehicle rear axle 7.

Der Fahrweg des Fahrzeugs 1 ist durch ein dicht unterhalb der Fahrbahn 8 verlegtes Leitkabel 9 festgelegt, das von einem tonfrequenten Wechselstrom durchflossen wird. Dieser Wechselstrom erzeugt ein zum Leitkabel 9 konzentrisches Magnetfeld, welches in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien 10 angedeutet ist.The route of the vehicle 1 is determined by a guide cable 9 laid just below the roadway 8, which is from an audio-frequency alternating current flows through it. This alternating current generates a magnetic field concentric to the guide cable 9, which is indicated in FIG. 2 with broken lines 10.

Damit das Magnetfeld abgetastet und die jeweilige Stellung des Fahrzeugs gegenüber dem Leitkabel 9 ermittelt werden kann, ist an der Unterseite des Fahrzeuges ein Spulenpaar vorgesehen.So that the magnetic field is scanned and the respective position of the vehicle relative to the guide cable 9 can be determined can, a pair of coils is provided on the underside of the vehicle.

Die vom Magnetfeld 10 in den Spulen 11 und 12 induzierten Wechsel Spannungen werden einer nicht dargestellten Speicherund Lenkreglereinheit zugeführt, die aus den Abständen y(t), y(t-At), y(t-2At) usw. den Kurvenradius ρ ermittelt und dann den Lenkwinkel 3 gegenüber der Längsmittelebene 13 so verstellt, daß der Abstand zwischen dem Spulenpaar und dem Leitkabel zu einem Minimum wird.The induced by the magnetic field 10 in the coils 11 and 12 Alternating voltages are stored in a memory and not shown Steering control unit supplied, which is derived from the distances y (t), y (t-At), y (t-2At) etc. the curve radius ρ is determined and then adjusts the steering angle 3 relative to the longitudinal center plane 13 so that that the distance between the pair of coils and the guide wire becomes a minimum.

909823/OOU909823 / OOU

R. l28 Lr/SR. 128 Lr / S

Ist der Krümmungsradius der Bahnkurve bekannt, so ist es, wie bereits in Pat.Nr. P 2521 571.8 ausgeführt, möglich, zu jedem Fahrzustand optimale Reglerparameter einzustellen bzw. direkt einen optimalen Lenkwinkel vorzugeben.If the radius of curvature of the trajectory is known, it is as already in Pat. P 2521 571.8 executed, possible, to set optimal controller parameters for every driving condition or to specify an optimal steering angle directly.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß es unter Verringerung des apparativen Aufwandes und unter Verwendung einer neuen Methode zur Ermittlung der Krümmung der Sollbahn möglich ist, beliebige Bahnkurven mit geringem seitlichem Abstand vom Leitkabel befahren zu können. Durch die Verarbeitung optimaler Parameter bzw. Vorgabe eines optimalen Lenkwinkels bei Verringerung der Zahl der störanfälligen Bauteile wird die Sicherheit eines solchen Verkehrssystems erhöht. Sollten dennoch Fehler auftreten, so können sie, da üblicherweise mit sehr geringen Spurabweichungen gearbeitet wird, frühzeitig erkannt werden. Lenkaufwand und Verschleiß werden minimiert.The technical progress achieved by the invention consists in the fact that it can be achieved with a reduction in the outlay on equipment and using a new method for determining the curvature of the nominal path is possible, any path curves to be able to drive with a small lateral distance from the guide wire. By processing optimal parameters or specifications an optimal steering angle with a reduction in the number of failure-prone components is the safety of such Traffic system increased. Should errors nevertheless occur, so they can, as usually with very little lane deviations work is being carried out, can be recognized at an early stage. Steering effort and wear are minimized.

909823/OOU909823 / OOU

Claims

11/18/1977 Lr / Sm

P OBFPT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Expectations

1. Device for tracking a track-free vehicle by means of a device running along the vehicle's path Line and at least one to record the lateral distance between the vehicle's longitudinal axis and the guideline serving scanning element and by means of a steering controller, which influences the steering angle of the vehicle, that the lateral distance of the scanning element from the guideline is a minimum, characterized in that for Determination of the curve radius (p) of the guideline (9) several, at least two temporally consecutive, temporarily stored lateral deviations are used.

! Device according to Claim 1, characterized in that the guideline is formed by a along the route of the vehicle laid guide cable through which alternating current flows and the sensing element consists of at least one coil induced by the magnetic field of the guide cable, preferably consisting of two pairs of coils attached to the vehicle, symmetrical to a vertical longitudinal plane of the vehicle consists.

909823/001 *

2762167

</ Lr / Sm

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the guideline is formed by a guiding cable laid along the vehicle's route through which alternating current flows and the sensing element is a pair of coils that is arranged symmetrically to a vertical longitudinal plane of the vehicle.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that that at least one of the parameters of the steering controller as a function can be controlled by the curve radius of the guideline (9) currently being traveled on.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that with the help of the radius of curvature (p) a target steering angle is formed and introduced into the control signal and at the same time the other control parameters are controlled depending on the radius of the circle and the existing system variables.

6. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that that with the help of the radius of curvature (p) a Sol 1 steering angle is formed and introduced into the control signal and the other controller parameters are kept constant.

90982 3/0OU