DK148558B - Automatisk hastighedsstyreanlaeg - Google Patents

Description

i 148558

Den foreliggende opfindelse angår et automatisk ' hastighedsstyreanlæg til styring af hastigheden af et køretøj omfattende en komparator til sammenligning af signaler, der henholdsvis repræsenterer den virkelige og den ønskede 5 hastighed for således at frembringe et fejlsignal, der har fortegn og størrelse afhængigt af fortegnet og størrelsen af den eventuelle hastighedsfejl mellem dem, et udgangsarrangement, der reagerer på fejlsignalet og er i stand til at frembringe et første eller et andet styreudgangssignal lo afhængigt af, om den virkelige hastighed er større eller mindre end den ønskede hastighed, et hastighedskorrektionsarrangement, der er indrettet til at frembringe en hastighedskorrektion i afhængighed af størrelsen af det modtagne styreudgangssignal for således at søge at reducere hastig-15 hedsfejlen til nul, og modificeringskredsløb, som er indrettet til at modificere forholdet mellem·hastighedsfejlen og hastighedskorrektionen.

Et problem, som kan opstå ved automatiske hastighedsstyreanlæg til styring af hastigheden af vejkøretøjer er 2o "pendling", dvs. tendensen af et sådant anlæg til at forårsage, at den virkelige køretøjshastighed svinger forbi den ønskede hastighed. Når et sådant oversving sker, vender styrevirkningen, som udøves af anlægget, og den virkelige hastighed kan derpå svinge forbi den ønskede hastighed igen, 25 men i den modsatte retning og således forårsage pendling.

På grund af den store mangfoldighed af forhold, hvorunder et vejkøretøj kan arbejde, er det vanskeligt at udforme et sådant anlæg, så at dette problem undgås.

En kendt form for automatisk hastighedsstyreanlæg 3o til styring af hastigheden af et køretøj, og som beskæftiger sig med pendlingsproblemet er udformet som angivet indledningsvis. Eksempler på et sådant kendt anlæg er vist i USA patentskrift nr. 3.793.622 og 3.82o.624. I disse anlæg bliver acceleration og deceleration til en ny ønsket værdi 35 midlertidigt begrænset i størrelse med henblik på at frembringe en jævn overgang til den nye ønskede værdi.

Disse anlæg har imidlertid den ulempe, at de uundgåeligt reducerer anlæggets reaktionshastighed.

2 148558

Den foreliggende opfindelse behandler oversvingsproblemet på en anden måde. Mere specifikt behandler opfindelsen problemet ved at detektere det virkelige oversving og ved i afhængighed af detekteringen af det virkelige over-5 sving at bevirke en midlertidig forøgelse i styrevirkningen med henblik på at forhindre yderligere oversving.

Dette opnås ved et hastighedsstyreanlæg af den indledningsvis angivne art, der ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved,at modificeringskredsløbet omfatter kredsløb, lo som er indrettet til, umiddelbart efter at hastighedsfejlen har skiftet fortegn i en bestemt retning, at modificere det nævnte tilsvarende styreudgangssignal for derved at tilvejebringe en midlertidig ændring i middelniveauet af dette styreudgangssignal for således at forøge den derved 15 tilvejebragte hastighedskorrektion.

3 148558

Et elektrisk anlæg til automatisk styring af et vejkøretøj til at køre ved en indstillet hastighed, der kan vælges af føreren, og som udgør en udførelsesform ifølge opfindelsen, skal herefter forklares nærmere under 5 henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram over anlægget, fig. 2 bølgeformer, som forekommer i anlægget, og fig. 3 et skematisk kredsløbsdiagram over en del af anlægget.

lo Som vist i fig. 1 afledes et signal, som repræsen terer hastigheden af køretøjet ved hjælp af en pick-up 1o, der kan være i form af en transducer, såsom en magnetisk transducer, der afføler rotation af køretøjets kardanaksel. Pick-up'en 1o frembringer impulser ved en frekvens, der 15 afhænger af køretøjets vejhastighed, og disse formes til en firkantbølge i et formningskredsløb 12 og anvendes til at styre en monostabil multivibrator 14, som derfor frembringer impulser med konstant bredde ved en frekvens, som afhænger af vejhastigheden. Et udglatningskredsløb 16 ud-2o glatter impulserne til en ensrettet spænding, der har en værdi, som afhænger af vejhastigheden (i dette eksempel er det således indrettet, at den er omvendt afhængig af vej-hastigheden). Et filter .18 fjerner det meste af pulsationen af denne spænding for at frembringe et udgangssignal, 25 som føres til den første indgang på en komparator 2o og tillige til et differentiationskredsløb 22, som føder den samme indgang på komparatoren. Virkningen af differentiationskredsløbet 22 er at forstærke signalet, som føres til komparatoren 2o fra filtret 18, når en pludselig ændring 3o optræder i filterudgangen. Formålet hermed er at søge at stabilisere styresystemet.

Signalet, som føres til den første indgang på komparatoren 2o betegnes nedenfor som Vs og er omvendt afhængig af køretøjets vejhastighed.

4 148558

For at kunne vælge den ønskede vejhastighed for køretøjet har føreren et styreorgan 23, ved hjælp af hvilket han kan indstille et indstillingskredsløb 24 (f.eks. et spændingsdelernetværk) for at frembringe et ønsket ha-5 stighedssignal Vr på en ledning 26. Signalet Vr føres til den anden indgang på komparatoren 2o. Udgangssignalet på komparatoren 2o er derfor et fejlsignal Ve, hvis fortegn og størrelse er afhængig af fortegn og størrelse af forskellen mellem den ønskede hastighed Vr og den virkelige lo hastighed Vs. Signalet Ve føres til en udgangsstyreenhed 3d for at indstille udgangseffekten af køretøjets motor i en retning og med en værdi, således at køretøjets hastighed bringes til den ønskede værdi Vr, ved hvilken værdien af fejlen eller afvigelsen går mod nul.

15 Fig. 3 viser det elektriske kredsløb i udgangssty reenheden 3o. Fig. 3 viser også udgangskomparatoren 2o og . accelerations-decelerationskredsløbet 79 i fig. 1,men resten af kredsløbet i fig. 1 er udeladt for tydelighedens skyld.

Signalet Ve føres til den positive indgang på hver 2o af to komparatorer 34 og 36 sammen med udgangssignalet fra en savtakgenerator 38, som frembringer en elektrisk bølgeform med trekantet form, der skråner mellem faste grænser, og som derfor adderes til fejlsignalet Ve for at frembringe et resulterende signal Vc på den første indgang på hver 25 komparator.

- Den negative indgang på hver komparator modtager et respektivt referenceniveau. Som vist er hver negative indgang på komparatoren forbundet med et punkt på en spændingsdeler omfattende modstande 4o,42 og 44, så at kompara-3o toren 34 sammenligner Vc med et relativt højt referenceniveau Vh, som modtages over en modstand 46, medens komparatoren 36 sammenligner Vc med et relativt lavt referenceni-véau VI, som modtages over en modstand 48.

Endvidere kan imidlertid værdien af referencesig-35 nalet Vh varieres ved hjælp af en komparator 5o og et skiftekredsløb 52 på den nedenfor forklarede måde.

Fig. 2 viser funktionen af komparatorerne 34 og 5 148558 36 og viser referenceniveauerne Vh og VI, som føres til -komparatorerne 34 og 36. Indledningsvis skal der ses bort fra virkningerne af komparatoren 5o og skiftekredsløbet 52, og det skal derfor antages, at både Vh og VI er faste.

5 Ved 2A er vist signalet Vc under omstændigheder, hvor køretøjshastigheden er over den ønskede værdi, og dette er derfor en situation, hvor Ve ligger tydeligt over sin nulværdi. Virkningen heraf er, at spidserne af Vc stiger over Vh og bringer komparatoren 34 til at frembringe en lo følge af udgangsimpulser 2D i fig. 2 på en ledning 54 ved savtakfrekvensen, som driver et udgangskredsløb 56, hvis funktion søger at reducere udgangseffekten af køretøjsmotoren. I løbet af denne tid frembringer komparatoren 36 et kontinuert udgangssignal, som holder et udgangskredsløb 6o 15 på en indstilling, hvor det ikke søger at forøge motorens effekt.

Ved 2B i fig. 2 er vist signalet Vc, når køretøjshastigheden er under den ønskede værdi, hvilket er en situation, hvor Ve er tydeligt under nulværdien. Dalene på 2o Vc falder derfor under referenceværdien VI, og komparatoren 36 frembringer udgangsimpulser (2E i fig. 2) på ledningen 58, som driver udgangskredsløbet 6o og bringer det til at forøge motorens effekt. Komparatoren 34 frembringer ikke noget udgangssignal på dette tidspunkt, og udgangsen-25 heden 56 holdes derfor på en indstilling, hvor den ikke søger at formindske motorens effekt.

Ved 2C i fig. 2 antages køretøjets hastighed at være på den korrekte værdi, og signalet Vc ligger helt mellem de øverste og nederste referenceværdier Vh og VI. Kom-3o paratoren 34 frembringer derfor ikke noget udgangssignal, og komparatoren 36 frembringer det ovennævnte kontinuerte udgangssignal, og motorens effekt holdes konstant.

Når der er en hastighedsfejl, vil arbejde-hvileforholdet, ved hvilke det pågældende udgangskredsløb 56 el-35 ler 6o (afhængigt af om køretøjets hastighed er over eller under den ønskede hastighed) drives, afhænge af størrelsen af hastighedsfejlen.

Udgangskredsløbene 56 og 6o kan styre motorens ef- 148558 6 .

fekt på.en hvilken som helst passende måde, såsom ved at· styre motorens gasspjæld eller indsprøjtningspumpetandstang, når der er tale om en dieselmotor, ved hjælp af et egnet elektrisk, mekanisk eller trykluftdrevet eller andet led-5 system. Alene som eksempel kan der henvises til britisk patentskrift nr. 1.386.961, hvor der er vist nogle mulige måder at styre motorens effekt på.

Funktionen og virkningen af komparatoren 5o og skiftekredsløbet 52 skal nu betragtes nærmere.-lo Komparatoren 5o modtager signalet Vs og tillige over en modstand 61 signalet Vr. Den har en tilbagekoblingsmodstand 62 og er over en kondensator 64 forbundet med den ene indgang på skiftekredsløbet 52, hvis anden indgang holdes på et fast potential ved hjælp af modstande 15 66 og 68." Skiftekredsløbet 52 er forbundet med den negati ve indgang på komparatoren 34 over en diode 7o og en modstand 72.

Kondensatoren 64 er også forbundet med forbindelsespunktet mellem to dioder 74 og 76, der er forbundet mel-2o lem nul volt forsyningsledningen og en udgangsledning 77 fra et accelerations-decelerationsdétekteringskredsløb 79 (der reagerer på signalet Vs), og dette forbindelsespunkt er forbundet med forbindelsespunktet mellem to modstande 78 og 8o.

25 Udgangsledningen 54 fra komparatoren 34 er forbun det med . ledningen som fører Vr til komparatoren 5o over en diode 82.

Ved forklaring af virkemåden af komparatoren 5o og skiftekredsløbet 52 skal det indledningsvis antages, at.

3o skiftekredsløbet 52 er afbrudt, så at dioden 7o er forspændt således, at den er ikke ledende.

Formålet med komparatoren 5o er at forøge længden af de første impulser, som frembringes af komparatoren 34 på ledningen 54, når køretøjets hastighed vokser og svin-35 ger op over den ønskede hastighed. Komparatoren 5o vil f. eksv komme i funktion, efter at føreren har tilbagestillet det ønskede hastighedssignal Vr for at forlange en hø- 7 148558 jere køretøjshastighed/ og hvis han har frakoblet systemet for at bringe køretøjets hastighed til at falde betydeligt og derpå har tilladt systemet at overtage styringen igen og bringe hastigheden op til den ønskede værdi. Ind-5 ledningsvis vil værdien af signalet Vc være en sådan, at komparatoren 34 ikke vil frembringe noget udgangssignal, og komparatoren 36 vil arbejde således, at den holder motorens effekt på maksimum. Når køretøjets hastighed stiger mod den ønskede værdi, vil signalet Vc stige og passere lo gennem situationen vist ved 2B i fig. 2 og forårsage, at det tidligere kontinuerlige udgangssignal, som frembringes af komparatoren 36, bliver pulserende med aftagende arbej-de-hvile-forhold og således forhindre en forøgelse af motorens effekt. Da gasspjældet imidlertid stadig er fuldt 15 åbent, vil køretøjets hastighed fortsætte med at stige,og til slut vil en spids af signalet Vc skære referenceniveauet Vh som vist ved P i fig. 2.

Frem til dette tidspunkt vil Vs være større end Vr på indgangen af komparatoren 5o,og denne vil ikke 2o frembringe noget udgangssignal. Når den første spids på Vc imidlertid skærer referenceniveauet Vh, vil der frembringes en impuls af komparatoren 34, som vil overføres af dioden 82 for at forøge Vr op over Vs, og komparatoren 5o vil derfor skifte om og frembringe et udgangssignal for 25 at omskifte skiftekredsløbet 52. Dioden 7o vil derfor lede, og resultatet heraf er, at referenceniveauet Vh sænkes til Vh' som vist punkteret ved X i fig. 2. Virkningen heraf er, at den første impuls, som frembringes af komparatoren 34, forlænges. Denne impuls føres naturligvis også til 3o udgangsenheden 56 og frembringer derfor en større formindskelse af motorens effekt end normalt for at forhindre en yderligere forøgelse af køretøjets hastighed og reducere oversving af den indstillede hastighed.

Referenceniveauet på komparatoren 34 vil forblive 35 på det lavere niveau Vh', så længe køretøjet fortsætter med at accelerere. Så snart køretøjet ophører med at accelerere, vil ledningen 77 imidlertid blive negativ og gøre 8 148558 dioden 74 ledende. Indgangssignalet på skiftekredsløbet ' 52 vil derfor blive negativt, og skiftekredsløbet vil afbryde og således føre referenceniveauet på indgangen af komparatoren 34 tilbage til Vh.

5 Komparatoren 5o vil skifte tilbage til sin oprin delige tilstand, når Vs stiger op over Vr med mere end en lille forudindstillet værdi.

Når referenceniveauet reduceres til Vh' som beskrevet ovenfor, vil referenceniveauet VI på komparatoren lo 36 også blive reduceret over modstandene 46 og 48, men ikke med så meget som Vh.

Om ønsket kan komparatoren 36 tilvejebringes med en komparator og et skiftekredsløb svarende til komparatoren 5o og skiftekredsløbet 52 og arbejde på en tilsvarende 15 måde for således at hæve VI lidt i tilfælde af, at køretøjets hastighed falder under det krævede niveau. Virkningen heraf ville derfor være en forlængelse af udgangsimpulserne, som frembringes af komparatoren 36, medens referenceniveauet var på det nye niveau og således forøge motorens 2o effekt for derved at forhindre yderligere fald i hastighed og reducere oversving af den indstillede hastighed. Referenceniveauet skulle skiftes tilbage til niveauet VI, når køretøjet ophørte med at decelerere.

I fig. 3 er vist en afbryder 84, som er indrettet 25 til at lukkes, når føreren træder koblingen ud. Lukning af denne afbryder fører et højt niveau til referenceindgangene på. komparatorerne 34 og 36 over dioder 86 og 88. Dette bringer føreren til at have fuld kontrol over motorens hastighed over gaspedalen med henblik på at accelerere moto-3o ren under gearskiftning.

Claims (3)

148558 Patentkrav.

1. Automatisk hastighedsstyreanlæg til styring af hastigheden af et køretøj omfattende en komparator (2o) til sammenligning af signaler, der henholdsvis repræsente- 5 rer den virkelige og den ønskede hastighed for således at frembringe et fejlsignal, der har fortegn og størrelse afhængigt af fortegnet og størrelsen af den eventuelle hastighedsfejl mellem dem, et udgangsarrangement (34,36), der reagerer på fejlsignalet og er i stand til at frembrin-lo ge et første eller et andet styreudgangssignal afhængigt af, om den virkelige hastighed er større eller mindre end den ønskede hastighed, et hastighedskorrektionsarrangement (56,6o), der er indrettet til at frembringe en hastighedskorrektion i afhængighed af størrelsen af det modtagne sty-15 reudgangssignal for således at søge at reducere hastighedsfejlen til nul, og modificeringskredsløb (5o,52), som er indrettet til at modificere forholdet mellem hastighedsfejlen og hastighedskorrektionen, kendetegnet ved, at modificeringskredsløbet omfatter kredsløb (5o,52), 2o som er indrettet til, umiddelbart efter at hastighedsfejlen har skiftet fortegn i en bestemt retning, at modificere det nævnte tilsvarende styreudgangssignal for derved at tilvejebringe en midlertidig ændring i middelniveauet af dette styreudgangssignal for således at forøge den derved 25 tilvejebragte hastighedskorrektion.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved et annulleringskredsløb (79), der er indrettet til at ophæve virkningen af modificeringskredsløbet (50,52), så snart køretøjet ophører med at ændre hastighed efter æn- 3o dringen af fortegnet af hastighedsfejlen.

3. Anlæg ifølge krav 2, og hvor hvert styreudgangssignal omfatter et respektivt impulstog, hvis middelniveau bestemmer størrelsen af styreudgangssignalet, kendetegnet ved, at hvert impulstog omfatter impulser med 35 fast amplitude og variabelt arbejde-hvile-forhold, og at modificeringskredsløbet (5o,52) arbejder ved at forøge længden af i det mindste den første impuls af impulstoget svarende til det modificerede styreudgangssignal.