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Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Regeln der Fahrt eines
Arbeitsfahrzeuges, wie zum Beispiel eines Radladers oder eines Traktors, der
einen Tieflöffel,
Greifer oder ein Werkzeug aufweist. Insbesondere bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf das Regeln der Funktion des Tieflöffels, Greifers
oder eines anderen Werkzeugs, um die Fahrt des dazugehörigen Gelände- oder
Baufahrzeugs zu verbessern.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
werden verschiedene Arten von Gelände- oder Baufahrzeugen verwendet,
um Aushubfunktionen wie Planieren, Graben, Materialhandhabung, Grabenbaggern,
Pflügen
usw. durchzuführen.
Diese Arbeitsgänge
werden normalerweise unter Verwendung eines hydraulisch betätigten Eimers,
Tieflöffels oder
eines anderen Werkzeugs ausgeführt.
Diese Werkzeuge weisen eine Vielzahl von translatorisch und drehbar
gelagerten Verbindungen auf und sie werden relativ zu den Lagerungen
durch Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotoren bewegt. Wegen der Art
der Arbeiten, die Bagger auszuführen
haben (d. h. Aushubarbeiten auf Baustellen), müssen diese Bagger oft auf Straßen zwischen
Baustellen bewegt werden. Es ist daher wichtig, dass das Fahrzeug
mit einer angemessen hohen Geschwindigkeiten fährt. Wegen der Aufhängung oder
wegen des Fehlens einer solchen und wegen der von dem Fahrzeug getragenen
Werkzeuge tritt jedoch bei Geschwindigkeiten, die für die Fahrt
auf der Straße
angemessen sind, ein Springen, Nicken oder ein Schwingen auf.
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Bei
Versuchen, die Straßenfahrteignung
zu verbessern, sind verschiedene Systeme für das Zusammenwirken mit den
Werkzeugen und ihren zugehörigen
Verbindungen und Hydraulikeinrichtungen entwickelt worden, um das
Springen und das Schwingen von Baggerfahrzeugen beim Betreiben mit
Straßengeschwindigkeiten
zu regeln. Ein solches System umfasst eine Schaltung für das Heben
und Kippen eines Werkzeugs, kombiniert mit einem Stoßdämpfungsmechanismus.
Dieses System gestattet eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug
und dem Fahrzeug, um das Nicken des Fahrzeugs während der Fahrt auf der Straße zu verringern.
Um eine unabsichtliche vertikale Verschiebung des Werkzeugs zu verhindern,
reagiert der Stoßdämpfungsmechanismus
auf den Hebevorgang des Werkzeugs. Der Stoßdämpfungsmechanismus reagiert
auf die hydraulischen Zustände,
die eine bevorstehende Kippbewegung des Werkzeugs anzeigen und verhindert dadurch
eine unbeabsichtigte vertikale Verschiebung des Werkzeugs.
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Andere
Systeme für
Verbesserung der Leistung von Baggern umfassen Akkumulatoren, die
in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit dem Hydrauliksystem verbunden
oder von ihm getrennt sind. Genauer ausgedrückt sind die Akkumulatoren
mit dem Hydrauliksystem verbunden, wenn der Bagger sich mit einer
Geschwindigkeit bewegt, die einer Fahrtgeschwindigkeit entspricht,
und sie sind von ihm bei einer Geschwindigkeit getrennt, die einer
Beladungs- oder Ablade-Geschwindigkeit entspricht.
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Diese
Systeme können
Verbesserungen in der Straßenfahrteignung
bewirkt haben, aber es würde
wünschenswert
sein, ein verbessertes System für die
Verwendung der Werkzeuge von Baggerfahrzeugen zum Verbessern der
Straßenfahrteignung
zur Verfügung
zu stellen. Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Regelsystem
zur Verfügung,
das den Druck in den Hebezylindern des Werkzeugs (der Werkzeuge),
die zu einem Baggerfahrzeug gehören, auf
der Basis der Beschleunigung des Fahrzeugs regelt.
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JP-A-08013546 offenbart
ein Regelsystem für
die Kolbenstangenverschiebung eines Zylinders, bei dem jede Kolbenstangenverschiebung
durch einen Verschiebungssensor erfasst wird und der Druck in einer Ölkammer
wird durch einen entsprechenden Ölsensor
erfasst. Eine Regeleinrichtung verarbeitet Signale von den Sensoren
und berechnet ein Schwingungsprüfungssignal,
welches die Ölzuführung zu
den jeweiligen Kammern des Hydraulikzylinders regelt.
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JP-A-05163746 offenbart
eine Regelvorrichtung für
das Verbessern der Reaktionsfähigkeit
eines Stellorgans durch das Regeln des Stellorgans mit einem Beschleunigungs-Rückkopplungswert anstelle eines
Hebel-Befehlswertes nahe der Abschlussposition eines Betätigungshebels
in Richtung einer Schwingungsdämpfung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für ein Arbeitsfahrzeug, wie
es in Anspruch 1 beansprucht ist und auf ein Arbeitsfahrzeug, wie
es in Anspruch 10 beansprucht ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Radladers, der mit einem Greifer
oder mit einem anderen geeigneten Werkzeug ausgestattet ist, das
in verschiedenen Höhen- und geschwenkten
Positionen dargestellt ist.
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2 ist
ein Schaltbild eines hydraulischen Stellorgan-Systems, das mit dem
in 1 dargestellten Radlader verwendet wird und eine
elektronische Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
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3 ist
ein schematisches Blockschaltbild des Fahrt-Regelsystems, das einen
Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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4 ist
ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Regeleinrichtung,
die einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungen
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In 1 ein
Radlader 10, der die Art des Gelände-Baufahrzeugs veranschaulicht,
in dem das vorliegende Regelsystem verwendet werden kann, dargestellt.
Der Radlader 10 umfasst einen Rahmen 12, luftgefüllte Reifen 14 und 16,
eine Fahrerkabine 18, einen Nutzlastgreifer 20 oder
ein anderes geeignetes Werkzeug, ein Paar von Hebearmen 22,
ein Paar von hydraulischen Stellorganen 24, hydraulische
Säulen
des Stellorgans 23 und Zylinder des hydraulischen Stellorgans 25.
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Der
Rahmen 12 des Radladers 10 befindet sich oberhalb
der Reifen 14 und 16. Der Rahmen 12 trägt die Fahrerkabine 18 oben
auf dem Rahmen. Ein Paar von Hebearmen 22 ist über ein
Paar von Schwenkarmen 26 mit dem Rahmen verbunden. Die Hebearme
sind weiterhin durch die hydraulischen Stellorgane 24 mit
dem Rahmen verbunden, die aus den Stützen des Stellorgans 23 bestehen,
welche sich relativ zu den Zylindern des Stellorgans 25 translatorisch
bewegen. Der Nutzlastgreifer 20 ist schwenkbar mit dem
Ende der Hebearme 22 verbunden.
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Der
Radlader 10 weist ein hydraulisches System 50 auf,
das mit den Stellorganen 24 gekoppelt ist, um den Greifer 20 relativ
zu dem Rahmen anzuheben, abzusenken oder zu halten, um Bauarbeiten,
wie zum Beispiel das Bewegen und Abladen der Inhalte davon durchzuführen. Genauer
gesagt, die hydraulischen Stellorgane 24 regeln die Bewegung der
Hebearme 22 für
das Bewegen des Greifers 20 relativ zu dem Rahmen 12.
(Der Greifer 20 kann durch ein hydraulisches Stellorgan
gedreht werden, das durch das System 50 geregelt werden
könnte). Die
Säulen 23 des
Stellorgans werden relativ zu den Zylindern 25 des Stellorgans
bewegt und zwingen die Hebearme 22 dazu, um die Schwenkarme 26 zu schwenken,
wodurch der Greifer angehoben oder abgesenkt wird, wie es durch
die gestrichelten Linien in 1 dargestellt
ist.
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Gemäß 2 weist
das Hydrauliksystem 50 weiterhin eine Hydraulikflüssigkeitsquelle 30,
eine Hydraulik-Rückleitung 32,
eine Hydraulik-Zuführungsleitung 34,
eine Hydraulikpumpe 36, Hydraulikleitungen 38, 42 und 44,
ein elektronisches Ventil 40 und einen Druck-Messgrößenumformer 46 auf.
Das Hydrauliksystem 50 umfasst ferner einen Positions-Sensor 48,
einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 52, einen Positionssignal-Datenbus 54,
einen Drucksignal-Datenbus 56, eine elektronische Regeleinrichtung 58,
einen Regelsignal-Datenbus 60, einen Digital-Analog-Umsetzer
(DAC) 62 und einen Analog-Regelsignal-Leiter 64.
Das Ventil 40 kann zum Beispiel ein elektro-hydraulisches
Ventil mit Steuerkolbenpositionsrückkopplung der Firma Danfoss
sein.
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Die
Hydraulikflüssigkeitsquelle 30 ist
mit der Pumpe 36 über
die Hydraulik-Zuführungsleitung 34 verbunden.
Die Pumpe 36 ist mit dem elektronischen Ventil 40 über die
Leitung 38 verbunden. Das elektronische Ventil 40 ist
mit dem hydraulischen Stellorgan 24 über die Leitungen 42 und 44 verbunden
und der Drucksensor 46 befindet sich ebenfalls in Fluid-Verbindung
mit der Leitung 42. Das hydraulische Stellorgan 24 ist
ebenfalls über
die Leitung 44 mit dem elektronischen Ventil 40 verbunden.
Das elektronische Ventil 40 ist ferner über die Hydraulik-Rückführleitung 32 mit
der Hydraulikflüssigkeitsquelle 30 verbunden, wodurch
der hydraulische Kreislauf des Hydrauliksystems 50 geschlossen
ist. Der Druck-Messgrößenumformer 46 und
der Positions-Sensor 48 sind mit dem ADC 52 verbunden.
Die elektronische Regeleinrichtung 58 ist mit dem ADC 52 über den
Positionssignal-Datenbus 54 und den Drucksignal-Datenbus 56 verbunden,
der mit dem DAC über
den Regelsignal-Datenbus 60 verbunden ist, welcher über den Analog-Regelsignal-Bus 64 mit
dem Ventil 40 verbunden ist.
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Die
elektronische Regeleinrichtung 58 dient dazu, um den Druck
in den hydraulischen Stellorganen 24 relativ konstant zu
halten, wodurch die Vertikalbewegungen des Fahrzeuges gedämpft werden. Während des
Betriebes misst der Druck-Messgrößenumformer 46,
der sich mit der Hydraulikflüssigkeit in
Fluidverbindung befindet, den Druck in der Hydraulikleitung 42,
der im Wesentlichen derselbe ist, wie der in dem hydraulischen Stellorgan 24.
Ein Signal von dem Druck-Messgrößenumformer 46 wird
zu dem ADC 52 übertragen,
wo das analoge Sensorsignal in ein digitales Signal umgewandelt
wird. Der Positions-Sensor 48 misst die Winkelposition
der Hebearme 22. Das analoge Positions-Sensorssignal wird ebenfalls zu dem
ADC übertragen,
wo es in ein digitales Signal umgewandelt wird. Das abgetastete
Positionssignal und das abgetastete Drucksignal werden über die
Datenbusse 54 bzw. 56 zu der elektronischen Regeleinrichtung 58 übertragen.
Unter Verwendung der abgetasteten Sensorinformation berechnet die
elektronische Regeleinrichtung 58 ein digitales Regelsignal.
Das digitale Regelsignal gelangt über den Datenbus 60 zu
dem DAC 62, wo das digitale Signal in ein analoges Regelsignal
umgewandelt wird, das über
die Verbindung 64 zu dem elektronischen Ventil 40 übertragen
wird.
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Die
Regeleinrichtung 58 könnte
zum Beispiel eine digitale Verarbeitungsschaltung sein, wie z. B. die
Schaltung Intel 87C196CA, gekoppelt mit einem 12-Bit-ADC. Weiterhin
würde der
DAC 62 normalerweise eine geeignete Verstärkungs-
und Trennschaltung aufweisen, um den zugehörigen DAC und das elektronische
Ventil zu schützen.
Alternativ könnte der
DAC 62 entfallen, indem die Regeleinrichtung 58 so
programmiert wird, dass sie ein impulsbreitenmoduliertes (PWM) Signal
erzeugt. Das Ventil 40 würde dann ein PWM-Ventil sein, dass
mit einem PWM-Signal steuerbar ist.
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Das
elektronische Ventil 40 regelt den Fluss der Hydraulikflüssigkeit
in das hydraulische Stellorgan 24 und davon heraus, wodurch
bewirkt wird, dass sich die Säule 23 des
Stellorgans in den Zylinder des Stellorgans 24 oder aus
ihm heraus bewegt. Die Hydraulikflüssigkeit wird dem elektronischen Ventil 40 zugeführt. Die
Flüssigkeit
entstammt der Hydraulikflüssigkeitsquelle 30 und
fließt
durch die Zuführungsleitung 34 zu
der Pumpe 36, welche die Hydraulikflüssigkeit durch die Leitung 38 in
das elektronische Ventil 40 drückt. Das elektronische Ventil 40 regelt
den Eintritt und den Austritt der Hydraulikflüssigkeit zu dem (aus dem) hydraulischen
Stellorgan 24. Das elektronische Ventil 40 regelt
sowohl den Flussweg für
die Hydraulikflüssigkeit
als auch das Durchflussvolumen der Hydraulikflüssigkeit. Das elektronische
Ventil 40 leitet die Hydraulikflüssigkeit entweder in die Leitung 42 und
aus der Leitung 44 heraus oder in die Leitung 44 und
aus der Leitung 42 heraus, je nach der beabsichtigten Bewegungsrichtung
des Stellorgans 24. Das analoge Regelsignal, das von dem
Bus 64 empfangen wird, weist das elektronische Ventil 40 an,
sowohl die Flussrichtung der Hydraulikflüssigkeit als auch das Durchflussvolumen der
Flüssigkeit
zu regeln. So können
zum Beispiel sowohl das Flüssigkeitsrichtungssignal
als auch das Durchflussvolumensignal von dem DAC 62 erzeugt werden.
Das Flüssigkeitsrichtungssignal
kann an einer E/A-Einrichtung 65 der Regeleinrichtung 58 erzeugt
werden, und wenn ein PWM-Ventil verwendet wird, kann das dem Ventil
zugeführte
PWM-Signal ebenfalls an einer E/A-Einrichtung erzeugt werden. Die überschüssige Hydraulikflüssigkeit
wird durch das elektronische Ventil 40 durch die Rückflussleitung 32 zurück zu der
Hydraulikflüssigkeitsquelle 30 geleitet.
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Gemäß 3 umfasst
die Regeleinrichtung 58 einen Sollwertrechner 70,
einen Druckregler 74, einen nichtlinearen Wandler 78,
einen Drucksollwertsignal-Bus 72 und einen Idealdruck-Regelsignal-Bus 76.
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Die
Eingangsseite der elektronischen Regeleinrichtung 58 ist
mit den Datenbussen 54 und 56 verbunden. Die Datenbusse 54 und 56 sind
mit dem Sollwertrechner 70 verbunden. Der Druckregler 74 ist mit
dem Datenbus 56 und mit dem Sollwertrechner 70 über die
Drucksollwertsignal-Verbindung 72 verbunden. Die Idealdruck-Regelsignal-Verbindung 76 verbindet
den Druckregler 74 mit dem nichtlinearen Wandler 78.
Der nichtlineare Wandler 78 verbindet die Ausgangsseite
der elektronischen Regeleinrichtung 58 mit dem Datenbus 60.
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Der
Sollwertrechner 70 berechnet den Drucksollwert, der von
der elektronischen Regeleinrichtung 58 verwendet wird,
um den Druck der Hydraulikflüssigkeit
in dem Stellorgan 24 relativ konstant zu halten. Um den
richtigen Drucksollwert zu berechnen, werden Informationen von sowohl
dem Druck-Messgrößenumformer 46 als
auch von dem Positions-Sensor 48 zu dem Drucksollwertrechner über den
Datenbus 56 bzw. 54 übertragen. Der Ausgang des
Sollwertrechners 70 ist ein Drucksollwertsignal, das über den
Bus 72 zu dem Druckregler 74 gelangt. Der Druckregler 74 verwendet
Informationen von dem Drucksollwertrechner 70 und von dem Druck-Messgrößenumformer 46,
die über
den Datenbus 56 geleitet werden, um ein Idealdruck-Regelsignal
zu berechnen. Das Idealdruck-Regelsignal wird über den Bus 76 zu
dem nichtlinearen Wandler 78 geleitet. Der nichtlineare
Wandler 78 gibt ein abgetastetes Signal über den
Datenbus 60 aus.
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Gemäß 4 umfasst
der Sollwertrechner 70 die Verstärker 80, 92 und 94,
einen Spannungsverschiebungs-Wandler 82, einen Positions-Sollwert-Speicher 86,
eine Differenzierungsverbindung 88, eine Totzonen-Nichtlinearitäts-Schaltung 90,
einen Einzelpol-Tiefpassfilter 98, eine Summierverbindung 102,
einen Positionsfehlersignal-Bus 89 und die Signalbusse 84, 93, 96 und 100.
Der Druckregler 74 umfasst eine Differenzierungs-Verbindung 104,
eine Zustands-Einschätzungs-Schaltung 108,
eine Differenzierverstärkungsschaltung 112,
eine Proportional-Verstärkungsschaltung 116,
eine Summier-Verbindung 120, einen Fehlersignal-Bus 106,
eine Verbindung für
die zeitliche Veränderung
des Druckfehlersignals 110 und die Signalverbindungen 114 und 118.
Der nicht lineare Wandler 78 umfasst einen Drucksignal-Ansteuerspeicher 122,
eine Summier-Verbindung 124,
eine Schaltung für
die Coulomb'sche
Reibung 128, eine Sättigungsschaltung 132,
einen Verstärker 136 und
die Signalbusse 126, 130 und 134.
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Die
Datenbusse 54 und 56 sind mit der Eingangsseite
des Sollwertrechners 70 verbunden. Der Datenbus 54 ist
mit der Verstärkung 80 verbunden. Der
Ausgang des Verstärkers 80 ist
mit dem Wandler 82 verbunden. Der Ausgang des Wandlers 82 und der
Speicher 86 sind mit der Differenzierverbindung 88 verbunden.
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Der
Sollwertrechner 70 empfängt
ein Signal von dem Positionssignal-Datenbus 54. Dieses
Signal wird durch den Verstärker 80 verstärkt, um
ein Signal zu empfangen, das dem Wandler 82 zugeführt wird, welcher
das Signal so wandelt, dass es der Verschiebung der Hebearme 22 entspricht
(zum Beispiel proportional dazu). Das gewandelte Signal wird mit
dem Positionssollwert verglichen, der mit dem Speicher 86 an
der Differenzierverbindung 88 gewählt wird, um ein Fehlersignal
zu erzeugen. Das Fehlersignal wird der Totzonen-Nichtlinearität 90 zugeleitet, welche
einen Nullausgang zur Verfügung
stellt, wenn sich die Position der Hebearme 22 innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches des Sollwerts befindet (z. B. zwei Grad).
Somit sichert die Totzonen-Nichtlinearität, dass die Positionsregelung
nicht durch die von der Druckregelung erzeugten kleinen Bewegungen
gestört
wird. Der Signal-Ausgang durch die Totzonen-Nichtlinearitäts-Schaltung 90 wird
durch den Verstärker 92 verstärkt, der
in der vorliegenden Ausführung
auf 0,02 eingestellt ist. Der Verstärker 92 modifiziert
das Signal, damit es dem Stellorgan-Druck entspricht, wenn es der
Differenzierverbindung 102 zugeführt wird, wie es nachfolgend
ausführlicher
erläutert
wird.
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Der
Sollwertrechner 70 empfängt
weiterhin ein abgetastetes Drucksignal von dem Datenbus 56. Das
abgetastete Drucksignal wird durch den Verstärker 94 vervielfacht.
Dieses Signal wird über
den Bus 96 zu dem Einzelpol-Tiefpassfilter 98 übertragen,
der in der vorliegenden Ausführung
eine Grenzfrequenz von 0,1 Hz hat. Die Signale von dem Tiefpassfilter 98 und
dem Verstärker 92 gelangen über die
Busse 100 bzw. 93 zu der Summierverbindung 102,
wo sie addiert werden, um ein Drucksollwertsignal zu erzeugen und
werden dem Druckregler 74 zugeleitet.
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Der
Drucksignal-Datenbus 54 und der Drucksollwertsignal-Bus 72 sind
mit der Eingangsseite des Druckreglers 74 verbunden. Die
Busse 54 und 72 sind mit der Summierverbindung 104 verbunden. Die
Ausgangsverbindung 106 der Summierverbindung 104 ist
geteilt und mit der Zustands-Einschätzungsschaltung 108 und
mit der Proportionalverstärkungsschaltung 116 verbunden.
Der Bus 110 der Zustands-Einschätzungsschaltung 108 ist
mit dem Differenzierverstärker 112 verbunden.
Der Bus 114 des Verstärkers 112 und
der Bus 118 des Proportionalverstärkers 116 sind mit
der Summierverbindung 120 verbunden, welche mit dem Idealdruck-Regelsignal-Bus 76 verbunden
ist.
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Der
Druckregler 74 empfängt
das abgetastete Drucksignal über
den Datenbus 56 und das berechnete Drucksollwertsignal über den
Bus 72. Die beiden Signale werden unter Verwendung der
Differenzierverbindung 104 verglichen, welche ein Druck-Fehlersignal
erzeugt, das dem Proportionalverstärker 116 und der Zustands-Einschätzungs-Schaltung 108 zugeführt wird.
Die Zustands-Einschätzungs-Schaltung 108 berechnet
eine Schätzung
der zeitlichen Änderung
des Druck-Fehlersignals. Dieses Signal wird dem Differenzierverstärker 112 zugeführt (z.
B. Verstärkung
von 5 zu 1), welcher das Signal vervielfacht und es der Summierverbindung 120 zuführt. Der
Proportionalverstärker 116 (z.
B. Verstärkung
von 40 zu 1) vervielfacht das Signal und leitet das vervielfachte
Signal der Summierverbindung 120 zu. Die über die
Busse 118 und 114 zu der Verbindung 120 übertragenen
Signale werden beide durch die Summierverbindung 120 addiert,
um das Idealdruck-Regelsignal zu erzeugen, das dem nichtlinearen
Wandler 78 über
den Bus 76 zugeführt
wird.
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Der
Druckregelsignal-Bus 76 ist mit der Eingangsseite der nichtlinearen
Konversionsschaltung 78 verbunden. Der Bus 76 und
der Verschiebungsspeicher 122 sind beide mit der Sumrierverbindung 124 verbunden.
Der Ausgangsbus 126 der Summierverbindung 124 ist
mit dem Coulomb'schen
Reibungselement 128 verbunden und das Coulomb'sche Reibungselement 128 ist
mit dem Sättigungselement 132 verbunden.
Die Ausgangsverbindung 134 koppelt das Sättigungselement 132 mit dem
Verstärker 136,
der mit dem Regelsignal-Datenbus 60 verbunden ist.
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Der
Zweck der nichtlinearen Konversionsschaltung 78 ist, das
Idealdruck-Regelsignal in ein Ventil-Befehlssignal umzuwandeln,
welches die nichtlinearen Effekte des Ventils 40 einschließlich von
Reibungsverlusten und Sättigung,
bei welcher das Ventil einen annähernd
maximalen Hydraulikflüssigkeits-Durchsatz
hat, berücksichtigt.
Die Schaltung 78 fügt
an der Summierverbindung 124 das Idealdruck-Regelsignal
dem durch die Schaltung 122 festgesetzten Wert hinzu. Der
Zweck der Vorverzerrung ist das Erzeugen eines Kein-Fluss-Befehls,
welcher der Mittelstellung des Ventils entspricht. Die Summierverbindung 124 überträgt über den
Bus 126 ein Signal zu der Coulomb'schen Reibungsschaltung 128.
Die Coulomb'sche
Reibungsschaltung 128 kompensiert die Totzone des elektronischen
Ventils 40 und modifiziert das Signal, das auf der Totzone
basiert. Die Schaltung 128 fügt den positiven Signalen eine
positive Verschiebung und den negativen Signalen eine negative Verschiebung
hinzu. Die Coulomb'sche
Reibungsschaltung 128 überträgt über die Verbindung 130 ein
Signal zu dem Sättigungselement 132.
Das Sättigungselement 132 modelliert
die maximalen und minimalen Flussbegrenzungen des elektronischen
Ventils 40 und begrenzt das Signal wenn es Flusswerten
außerhalb
der maximalen und minimalen Flusswerte des Ventils entspricht. Das Sättigungselement 132 überträgt über die
Verbindung 134 ein Signal zu dem Verstärker 136, welcher den
abgetasteten Ventilbefehl erzeugt, der über den Regelsignal-Datenbus 60 übertragen
wird. In der bevorzugten Ausführung
sind die Schaltungen 70, 74 und 78 mit
einem programmierten Mikroprozessor implementiert. Daher würde vor
der Verstärkung durch
den Verstärker 136 das
Fluss-Regelsignal dem DAC 62 zugeführt werden.
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Der
Tiefpassfilter 98 ist nicht auf einen Filter mit einer
Grenzfrequenz von 0,1 Hz beschränkt,
sondern erfordert lediglich einen Filter mit einer Grenzfrequenz,
die wesentlich unter der Eigenresonanzfrequenz des Fahrzeug-Reifen-Systems
liegt. Der Tiefpassfilter 98 ist auch nicht darauf beschränkt, ein
Einpolfilter zu sein, sondern er kann ein Filter mit mehreren Polen
sein. Die Verstärkungswerte
und Verschiebungskonstanten sind nicht auf die vorher beschriebenen
Werte beschränkt,
sondern können
auf alle Werte eingestellt werden, die das Ziel erreichen, den Druck
des hydraulischen Stellorgans im Wesentlichen konstant zu halten,
während
das Werkzeug in einer altgemein festgestellten Position gehalten
wird. Der Positions-Sensor unterstützt das Begrenzen des Werkzeugs
auf relativ kleine Verschiebungen und kann er ein Drehpotentiometer
sein, ist aber nicht darauf beschränkt, welches die Winkelposition
der Hebearme misst, oder ein linearer Spannungsverschiebungs-Messgrößenumformer
(LVDT), der das Ausfahren oder Einziehen der Welle des Stellorgans 23 misst.
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Die
Art von Arbeitsfahrzeugen und Baggern, auf welche die beschriebene
Fahrtregelung angewendet werden kann, umfasst Grabenbagger, Schneepflüge, Krane, Frontschaufellader,
Traktoren einschließlich
Werkzeuge, wie zum Beispiel Pflüge für Erdarbeiten,
Radlader (siehe 1) und andere Bau- oder Nutzfahrzeuge,
die ein Werkzeug, eine Ausleger oder einen Mast aufweisen, der relativ
zu dem Fahrzeugrahmen bewegbar ist, ist jedoch nicht auf sie beschränkt. Das
Fahrt-Regelsystem ist nicht auf ein Paar von Hebearmen 22,
wie bei dem Radlader 10 beschränkt, sondern es kann auch für Fahrzeuge
mit einem Vielfachen von Hebearmen oder mit einem einzigen Hebearm
Anwendung finden, wie zum Beispiel auf einen Grabenbagger oder einen Kran.
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Die
Betätigungsvorrichtungen,
die verwendet werden, um die Werkzeuge zu bewegen, werden verwendet,
um ein Springen und Nicken des Fahrzeuges durch entsprechendes Bewegen
des Werkzeugs relativ zu dem Fahrzeugrahmen zu dämpfen. Das Fahrt-Regelsystem kann
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Die
in 2 dargestellte elektronische Regeleinrichtung 58 ist
ein programmierter Mikroprozessor, kann jedoch auch aus einer anderen
elektronischen Schaltung bestehen, einschließlich einer Analogschaltung,
die ein korrektes Regelsignal zu dem elektronischen Ventil 40 liefert,
um den Druck in dem hydraulischen Stellorgan 24 im Wesentlichen konstant
zu halten. Das Programmieren der Mikroprozessoren ist nicht auf
die vorher beschriebenen Verfahren beschränkt. Es kann ein geeignetes
Regelschema verwendet werden, welches das ziel erreicht, den Hydraulikzylinderdruck
konstant zu halten. Solche Regeltechniken sind, jedoch nicht einschränkend, die
klassische Regelung, Optimalregelung, Fuzzy-Logik-Regelung, Zustand-Rückkopplungs-Regelung,
lernfähige
Neuralnetz-Regelung, Adaptiv-Regelung, Widerstandsfähigkeits-Regelung,
stochastische Regelung, Proportional-Differential-Regelung (PD-Regelung)
und Proportional-Integral-Differential-Regelung
(PID-Regelung).
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Aus
dem Vorhergehenden ist zu erkennen, dass zahlreiche Modifikationen
und Variationen durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.