EP1943178A1 - Fahrzeug und verfahren zur antriebs-regelung bei einem fahrzeug - Google Patents

Fahrzeug und verfahren zur antriebs-regelung bei einem fahrzeug

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Publication number
EP1943178A1
EP1943178A1 EP06762999A EP06762999A EP1943178A1 EP 1943178 A1 EP1943178 A1 EP 1943178A1 EP 06762999 A EP06762999 A EP 06762999A EP 06762999 A EP06762999 A EP 06762999A EP 1943178 A1 EP1943178 A1 EP 1943178A1
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EP
European Patent Office
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drive
controller
vehicle according
torque
speed
Prior art date
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EP06762999A
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Inventor
Markus Reichensperger
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP1943178A1 publication Critical patent/EP1943178A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1943178B1 publication Critical patent/EP1943178B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Active legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/07—Floor-to-roof stacking devices, e.g. "stacker cranes", "retrievers"
    • B66F9/072—Travelling gear therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/24—Electrical devices or systems

Definitions

  • the invention relates to a vehicle and a method for the drive control in a vehicle.
  • the invention is therefore the object of developing a vehicle such that a stable driving results.
  • the object is achieved in the vehicle according to the features specified in claim 1 and in the method according to the features indicated in claim.
  • Essential features of the invention in the vehicle are that it comprises two electric drives, which are connected for data transmission,
  • a controller of the second drive can be transmitted
  • Regulator can be determined by the speed and torque or values corresponding, dependent or connected
  • Torque or corresponding values of corresponding, dependent or associated sizes of the second drive are taken into account.
  • vehicles can be used, which have a lower drive and an upper drive, such as high-build stacker cranes or
  • In the invention are advantageously particularly high Can be used. Especially in such applications, a stable handling is important and it gets the advantage of the invention particular weight.
  • the drives contrary to the invention would be operated only in speed synchronous operation and the wheels are for example round and metallic, so may have slip, it could result that the mast connecting the two drives, ie the linkage, would have a non-disappearing variable inclination angle , It can also tilting vibrations of the mast occur.
  • a mast swing of the linkage connecting the drives can be reduced or even prevented by the inventive control.
  • the slave drive such as the upper drive of the vehicle
  • the speed and torque of the master drive for example, so the lower drive of the vehicle known. His own torque is also known to him.
  • the ideal distribution is when the lever arms, ie torques acting on the center of gravity, split up in such a way that no rotational movement of the connecting linkage is generated.
  • the slave adjusts the manipulated variable target speed accordingly, whereby the said equation is achieved as well as possible.
  • the drives each drive at least one slip-laden wheel, in particular generate the feed by wheels running on rails.
  • the advantage here is that the wheels are inexpensive and the speed known to the drive is converted into a precisely determinable peripheral speed.
  • the web speed of the touch point may be different from the peripheral speed when slip occurs.
  • the rails mentioned are provided, for example, for safe guidance of the vehicle. In particular, such is foreseeable above and below the vehicle.
  • the invention is also applicable to vehicles having differently arranged rails, such as right and left side of the vehicle. But it is also applicable to trackless systems in which slip wheels on a running surface, such as floor surface, side surface or ceiling surface roll.
  • speed and motor current of the first drive and motor current of the second drive are taken into account by the controller.
  • the advantage here is that the speed of the second drive is variable and can be specified as a manipulated variable.
  • a downstream speed controller then regulates the second drive to this desired setpoint speed. In this case, then sets a correspondingly changed torque and said lever law is essentially met, so that no rotation or rotational movement is triggered.
  • controller is a proportional controller, so P controller, or a Pl controller or a PID controller.
  • P controller or a Pl controller or a PID controller.
  • a control deviation is supplied to the P controller, PI controller or PID controller.
  • the setpoint speed specification for the second drive is such that, when the control deviation disappears, the peripheral speeds of the wheels, in particular also the path speed of the contact points of the wheels, are the same.
  • control deviation is a weighted difference of the motor currents, in particular according to the type (l_Slave_lst - ex l_Master_lst), where l_Slave_lst the actual motor current of the slave drive, ie the torque of the slave drive corresponds, c the weighting of the target torque ratio Both drives and l_ Masterjst the actual motor current of the master drive
  • the parameter c can also be obtained by other methods or control methods as a result of
  • the drives are connected via a linkage, in particular rigid.
  • a linkage in particular rigid.
  • the tracks of the wheels are spaced parallel to each other.
  • rails are used for a rail-mounted version.
  • metal rails and metal wheels can be used, including wheels that have a metallic tread. This can cause slip.
  • the invention is especially advantageous in such systems.
  • the center of gravity is variable during operation and the weight c of the target torque ratio of the two drives is adjusted and / or changed accordingly.
  • the inventions can be used in vehicles that include, for example, a Hubkorb or conveyor cage, which is movable in height.
  • the height of the center of gravity changes accordingly.
  • the torque distribution of the drives with respect to the center of gravity can now be taken into account with the parameter c. It is clear that everyone Drive generates a feed force.
  • the center of gravity can be taken as the zero vector for the space, ie as the origin of the coordinates. Then the torque results as a cross product of the respective location vector at the point of application of the feed force and the feed force of the respective drive.
  • the aim is to achieve a cancellation of the sum of all centering torques.
  • the parameter c is selected accordingly. If the center of gravity shifts during operation, in particular in its height, then the parameter c is changed accordingly, so that continues to act on the center of gravity no resulting torque.
  • the regulation is realized in such a way that it always tries to achieve this goal.
  • the vehicle is a rack conveyor vehicle, in particular a track-guided.
  • a rack conveyor vehicle in particular a track-guided.
  • the advantage here is that such storage and retrieval devices are used in the invention. Because these can have a large height of their mast, so the linkage, which connects the upper and lower end of the vehicle. Because of the high altitude, an upper and a lower drive is necessary. Both drives each drive wheels that run on a rail and are slippery. The principle possible mast swing is reduced by the invention or even completely prevented.
  • At least two drives are provided.
  • Torque or corresponding values of corresponding, dependent or associated sizes of the second drive are taken into account.
  • the advantage here is that instead of the torque and the motor current is used as a size. Because this is closely related to the torque and is simple and economically detectable. Instead of the speed, the angle can also be detected and used by differentiating in the controller.
  • parameters of the control method are changed depending on the position of the center of gravity.
  • FIG. 1 symbolically shows a device according to the invention comprising a master and a slave drive. Both are coupled via a linkage and each drive wheels, which may have relative to the tread, such as rail, slip.
  • the master drive has at least one wheel which runs on a rail laid on the ground.
  • the slave drive has a likewise slip-capable wheel 2, which runs on a track laid over the vehicle.
  • the diameters of the wheels 1 and 2 can be different and can also change during the service life, for example because of different degrees of wear.
  • the torque requirement of the drives M and S is determined. Then, the speed is adjusted or influenced so as to give an ideal force distribution.
  • the lever arms of the forces generated by the respective drives should be the same with respect to the center of gravity P.
  • the torque of the respective drive or a connected size is determined, such as force of the drive in the rail direction or the like.
  • the motor current of the electric motor of the drive can be determined. Because this is a directly related to the torque size, in particular over a wide range proportionally coherent size.
  • the speed of the slave drive is set to be synchronous with the speed of the master drive, but a correction value is added. This value is determined as a function of the torque of the slave and master drive.
  • a first simple implementation is thus provided in the slave drive controller which receives information about torque or motor current from the master drive, in particular via a communication medium, such as a fieldbus, such as CAN bus, Interbus or Profibus, Devicenet or Ethernet, or a wireless data transmission system such as Bluetooth or the like.
  • a communication medium such as a fieldbus, such as CAN bus, Interbus or Profibus, Devicenet or Ethernet, or a wireless data transmission system such as Bluetooth or the like.
  • the controller determines the desired speed of the slave in the following way:
  • N_Slave_Soll K x N_Master_lst + b x (l_Slave_lst - e x l_Master_lst)
  • N_Slave_Soll is the setpoint speed of the slave drive
  • N_Master_lst is the actual speed of the slave drive b the proportional portion of the P-controller
  • l_Slave_lst is the actual motor current of the slave drive, ie the torque of the slave drive
  • c is the weighting of the setpoint torque ratio of the two drives
  • l_ Masterjst the actual motor current of the master drive is, thus corresponds to the torque of the master drive.
  • the center of gravity P of the vehicle is at a constant height, H2.
  • further elements such as integrators or differential elements, are added. Precontrols are also successfully added.
  • the current measured value is filtered, in particular with a PT1 element, ie low-pass filtered.
  • the center of gravity depending on the position of the Hubkorbes or conveyor cage, which may include a load to be funded, in variable height.
  • the distances H1 and H2 are not constant.
  • the position of the center of gravity is then taken into account by a corresponding change in the value c.
  • the value c is provided for adaptation to variable center of gravity positions.
  • this can also be done by an electronic circuit. This can also be provided with appropriate sensors.
  • the general advantage of the invention is that a tilt sensor can be saved.
  • the expert can expand the principles accordingly and thus the target speed of the slave drive can be determined.
  • the motor current corresponds to the torque at the output of the electric motor and is used as the torque corresponding size by the controller in its control method.
  • the determined friction moments are taken into account. This includes not only the losses in the downstream transmission but also braking torques of connected brakes and the friction moments when implementing the rotational movement of the driven wheel on the rail, especially during slippage.
  • the described parameter c is adjusted accordingly.
  • these friction moments are determined in advance in a test procedure, that is to say before starting the method according to the invention. This can also be called a learning journey. In this way, the parameter c can be determined particularly well in advance.
  • the parameter c is varied during driving of the vehicle and thus found out the optimum value.
  • the minimization of the mast swing and the angle of inclination is used as an optimization criterion.

Landscapes

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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

Fahrzeug und Verfahren zur Antriebs-Regelung bei einem Fahrzeug
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Antriebs-Regelung bei einem Fahrzeug.
Aus der DE 198 49 276 C2 ist ein Regalförderfahrzeug bekannt, das kurvengängig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug derart weiterzubilden, dass ein stabiles Fahrverhalten resultiert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Fahrzeug nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Fahrzeug sind, dass es zwei elektrische Antriebe, die zur Datenübermittlung verbunden sind, umfasst,
wobei Drehzahl und Drehmoment oder Werte davon abhängiger oder verbundener Größen des ersten Antriebs, insbesondere Master-Antrieb, einem Regler des zweiten Antriebs übermittelbar sind,
wobei die D rehzahl vorgäbe für den zweiten Antrieb, insbesondere Slave-Antrieb, von dem
Regler bestimmbar ist, indem Drehzahl und Drehmoment oder Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener
Größen des ersten Antriebs und
Drehmoment oder entsprechende Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener Größen des zweiten Antriebs berücksichtigt werden.
Insbesondere sind bei der Erfindung Fahrzeuge verwendbar, die einen unteren Antrieb und einen oberen Antrieb aufweisen, wie beispielsweise hoch bauende Regalbediengeräte oder
Regalförderfahrzeuge. Bei der Erfindung sind vorteiligerweise besonders hohen Ausführungen einsetzbar. Gerade bei solchen Anwendungen ist ein stabiles Fahrverhalten wichtig und es bekommt der Vorteil der Erfindung besonderes Gewicht.
Wenn die Antriebe entgegen der Erfindung nur in drehzahlsynchroner Betriebsweise betrieben werden würden und die Räder beispielsweise rund und metallisch ausgeführt sind, also Schlupf aufweisen können, könnte sich ergeben, dass der die beiden Antriebe verbindende Mast, also das Gestänge, einen nichtverschwindenden veränderlichen Neigungswinkel aufweisen würde. Es können auch Neige-Schwingungen des Mastes auftreten.
Von Vorteil ist bei der Erfindung hingegen, dass durch die erfindungsgemäße Regelung ein Mastschwingen des die Antriebe verbindenden Gestänges verminderbar oder sogar verhinderbar ist. Denn dem Slave Antrieb, beispielsweise der obere Antrieb des Fahrzeuges, sind die Drehzahl und das Drehmoment des Master Antriebs, beispielsweise also der untere Antrieb des Fahrzeuges, bekannt. Sein eigenes Drehmoment ist ihm auch bekannt. Auf diese Weise kann er die Drehzahl des Slave-Antriebs derart bestimmen, dass im Ergebnis eine ideale Kraftaufteilung hergestellt wird. Die ideale Verteilung liegt nämlich dann vor, wenn die Hebelarme, also am Schwerpunkt angreifende Drehmomente, sich derart aufteilen, dass keine Drehbewegung des verbindenden Gestänges erzeugt wird.
Denn die vom Slave erzeugte Kraft F1 hat die Entfernung H1 vom Schwerpunkt und die vom Master erzeugte Kraft F2 hat die Entfernung H2. Wenn nun im Wesentlichen F1 x H1 = F2 x H2 erreicht wird, wird eine Drehschwingung und auch eine Drehung vermeidbar. Somit wird das Fahrverhalten stabiler.
Bei der Erfindung stellt der Slave die Stellgröße Solldrehzahl entsprechend ein, wodurch die genannte Gleichung möglichst gut erreichbar wird.
Als Antriebe werden Elektromotoren verwendet, die über ein zwischengeschaltetes Getriebe mindestens ein Rad antreiben. Wichtig ist auch, dass das Rad kein Zahnrad oder ein durch Reibung schlupffrei an die Lauffläche, wie Schiene oder dergleichen, gebundenes Rad ist, sondern ein schlupfbehaftetes. Beispielsweise sind solche Räder bei schienengebundene Transportsystemen bekannt. Die Anordnung ist also derart, dass ein Durchdrehen der Räder nicht sicher verhindert ist. Als vom Drehmoment abhängige oder verbundene Größe ist der Motorstrom des Elektromotors verwendbar, der bei regelbaren Antrieben dem Regelverfahren sowieso bekannt ist. Drehzahlen sind entweder bestimmbar durch mit dem Motor verbundene Winkelgeber oder mittels Regelverfahren, die die Drehzahl im Ergebnis bestimmen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung treiben die Antriebe jeweils zumindest ein schlupfbehaftetes Rad an, insbesondere den Vorschub durch auf Schienen laufende Räder erzeugen. Von Vorteil ist dabei, dass die Räder kostengünstig sind und die dem Antrieb bekannte Drehzahl in eine exakt bestimmbare Umfangsgeschwindigkeit umgesetzt wird. Die Bahngeschwindigkeit des Berührpunktes kann sich jedoch bei Auftreten von Schlupf von der Umfangsgeschwindigkeit unterscheiden. Die genannten schienen sind beispielsweise zum sicheren Führen des Fahrzeuges vorgesehen. Insbesondere ist oberhalb und unterhalb des Fahrzeuges eine solche vorsehbar. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf Fahrzeuge, die anders angeordnete Schienen aufweisen, wie beispielsweise rechts und links seitlich des Fahrzeuges. Sie ist aber auch anwendbar auf schienenlose Systeme, bei denen schlupfbehaftete Räder auf einer Lauffläche, wie Bodenfläche, Seitenfläche oder Deckenfläche abrollen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Drehzahl und Motorstrom des ersten Antriebs und Motorstrom des zweiten Antriebs berücksichtigt werden vom Regler. Von Vorteil ist dabei, dass die Drehzahl des zweiten Antriebs veränderbar ist und als Stellgröße vorgebbar ist. Ein nachgeordneter Drehzahlregler regelt dann den zweiten Antrieb auf diese gewünschte Solldrehzahl hin. Dabei stellt sich dann ein entsprechend geändertes Drehmoment ein und das genannte Hebelgesetz ist im Wesentlichen erfüllt, so dass keine Drehung oder Drehbewegung ausgelöst wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Regler ein Proportionalregler, also P-Regler, oder ein Pl-Regler oder ein PID-Regler. Von Vorteil ist dabei, dass bekannte einfach strukturierte Regler schnell und einfach einsatzfähig sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird dem P-Regler, Pl-Regler oder PID-Regler eine Regelabweichung zugeführt. Insbesondere ist die Solldrehzahlvorgabe für den zweiten Antrieb derart, dass bei verschwindender Regelabweichung die Umfangsgeschwindigkeiten der Räder, insbesondere also auch die Bahngeschwindigkeit der Berührpunkte der Räder, gleich sind. Von Vorteil ist dabei, dass bei korrektem Hebelgesetz ein exakt synchrones Abrollen der Räder erreicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelabweichung eine gewichtete Differenz der Motorströme, insbesondere nach der Art (l_Slave_lst - e x l_Master_lst), wobei l_Slave_lst der Ist-Motorstrom des Slave-Antriebs, also dem Drehmoment des Slave-Antrieb entspricht, c die Gewichtung des Solldrehmomentverhältnisses der beiden Antriebe und l_ Masterjst der Ist-Motorstrom des Master-Antriebs
Ist, also dem Drehmoment des Master-Antrieb entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass die Gewichtung die Position des Schwerpunktes abbildbar macht und somit entsprechend klar bestimmbar und vorgebbar ist. Auch bei veränderlichem Schwerpunkt ist also dieser Wert c berechenbar aus den Positionsdaten des Schwerpunktes. Die Berechnung der Position des
Schwerpunktes aus der Anordnung der bekannten Massen ist dem Fachmann ein Leichtes.
Daher ermöglicht die Erfindung sogar ein berechenbares Vorgeben diese Parameters. Der Parameter c kann aber auch durch andere Verfahren oder Regelverfahren als Ergebnis einer
Regelung bestimmt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antriebe über ein Gestänge verbunden, insbesondere starr. Von Vorteil ist dabei, dass große Kräfte auftreten können und die Regelbarkeit der Anordnung einfach ist und wenig schwingfähig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Spuren der Räder parallel voneinander beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass Schienen für eine schienengebundene Ausführung verwendbar sind. Insbesondere sind Metall-Schienen und Metall-Räder verwendbar, also auch Räder, die eine metallische Lauffläche aufweisen. Hierbei kann Schlupf auftreten. Die Erfindung wirkt aber gerade bei solchen Systemen besonders vorteilhaft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist während des Betriebs der Schwerpunkt veränderbar und die Gewichtung c des Solldrehmomentverhältnisses der beiden Antriebe wird entsprechend angepasst und/oder verändert. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindungen bei Fahrzeugen verwendbar ist, die beispielsweise einen Hubkorb oder Förderkorb umfassen, der in der Höhe verfahrbar ist. Somit ändert sich auch die Höhe des Schwerpunktes entsprechend. Bei der Erfindung kann nun mit dem Parameter c die Drehmomentverteilung der Antriebe bezüglich des Schwerpunktes berücksichtigt werden. Dabei ist klar, dass jeder Antrieb eine Vorschubskraft erzeugt. Der Schwerpunkt kann als Nullvektor für den Raum genommen werden, also als Koordinatenursprung. Dann ergibt sich das Drehmoment als Kreuzprodukt des jeweiligen Ortsvektors am Angriffspunkt der Vorschubkraft und der Vorschubkraft des jeweiligen Antriebs. Ziel ist es, ein Sich-Aufheben der Summe aller am Schwerpunkt angreifenden Drehmomente zu erreichen. Hierfür wird der Parameter c entsprechend gewählt. Wenn sich der Schwerpunkt während des Betriebes verschiebt, insbesondere in seiner Höhe, dann wird der Parameter c entsprechend verändert, so dass weiterhin auf den Schwerpunkt kein resultierendes Drehmoment wirkt. Die Regelung ist dabei derart realisiert, dass sie dieses Ziel stets zu erreichen versucht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Fahrzeug ein Regalförderfahrzeug, insbesondere ein spurgeführtes. Von Vorteil ist dabei, dass solche Regalbediengeräte verwendbar sind bei der Erfindung. Denn diese können eine große Höhe ihres Mastes aufweisen, also des Gestänges, welches das obere und untere Ende des Fahrzeuges verbindet. Wegen der großen Höhe ist ein oberer und ein unterer Antrieb notwendig. Beide Antriebe treiben jeweils Räder an, die auf einer Schiene laufen und schlupfbehaftet sind. Das prinzipiell mögliche Mastschwingen wird mittels der Erfindung reduzierbar oder sogar ganz verhinderbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei Antriebe vorgesehen,
wobei Drehzahl und Drehmoment oder Werte davon abhängiger oder verbundener Größen des ersten Antriebs einem Regler des zweiten Antriebs übermittelt werden,
wobei die Drehzahlvorgabe für den zweiten Antrieb von dem Regler bestimmt wird, wobei
Drehzahl und Drehmoment oder Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener
Größen des ersten Antriebs und
Drehmoment oder entsprechende Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener Größen des zweiten Antriebs berücksichtigt werden.
Von Vorteil ist dabei, dass statt des Drehmomentes auch der Motorstrom als Größe verwendbar ist. Denn dieser hängt mit dem Drehmoment eng zusammen und ist einfach und kostengünstig erfassbar. Statt der Drehzahl kann auch der Winkel erfasst werden und durch Differenzieren im Regler verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Parameter des Regelverfahrens abhängig von der Position des Schwerpunktes verändert. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Verfahren großer Lasten und somit wesentlicher Verschiebungen des Schwerpunktes Mastschwingungen verringerbar oder verminderbar sind.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bezugszeichenliste
1 Rad 2 Rad M Master S Slave P Schwerpunkt H1 Strecke H2 Strecke F1 Kraft F2 Kraft
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung symbolisch gezeigt, die einen Master und einen Slave-Antrieb umfasst. Beide sind über ein Gestänge gekoppelt und treiben jeweils Räder an, die relativ zur Lauffläche, beispielsweise Schiene, Schlupf aufweisen können.
Beispielhaft handelt es sich um ein Regalförderfahrzeug, wobei der Masterantrieb mindestens ein Rad aufweist, das auf einer am Boden verlegten Schiene verläuft. Der Slave- Antrieb weist ein ebenfalls schlupffähiges Rad 2 auf, das an einer über dem Fahrzeug verlegten Schiene verläuft.
Die Durchmesser der Räder 1 und 2 können verschieden sein und können sich auch während der Standzeit verändern, beispielsweise wegen unterschiedlich starker Abnutzung.
Wenn die Räder geometrisch genau bekannt wären und kein Schlupf vorhanden wäre, würde ein Synchronlauf der Antriebe M und S das Fahrzeug hervorragend gleichmäßig bewegen, insbesondere würde sich der Mast, also das Gestänge zwischen den beiden Antrieben nicht neigen. Bei Schlupf behafteten Rädern jedoch würde der Synchronlauf bewirken, dass ein schiefstehender Mast weiterhin schief bleibt. Außerdem können Schwingungen entstehen.
Bei der Erfindung hingegen wird der Drehmomentbedarf der Antriebe M und S ermittelt. Dann wird die Drehzahl derart eingestellt oder derart beeinflusst, dass sich eine ideale Kraftaufteilung ergibt. Dabei sollen die Hebelarme der von den jeweiligen Antrieben erzeugten Kräfte gleich sein bezüglich des Schwerpunktes P.
Beispielsweise soll zumindest ungefähr gelten H1 x F1 = H2 x F2. Somit erfährt der Schwerpunkt eine Gesamtkraft, die aus dem Hebelgesetz resultiert. Abweichungen werden erfindungsgemäß vermieden und somit auch Schwingungsgefahr reduziert. Insbesondere wird ein Aufschaukeln der Mastschwingungen vermieden. Die Kräfte F1 und F2 sind durch die Antriebe erzeugt, wobei die Drehmomente auf die Räder wirken und diese die Kräfte erzeugen.
Bei der Erfindung wird insbesondere das Drehmoment des jeweiligen Antriebes oder eine verbundene Größe bestimmt, wie Kraft des Antriebes in Schienenrichtung oder dergleichen. Beispielsweise ist auch der Motorstrom des Elektromotors des Antriebs bestimmbar. Denn dieser ist eine mit dem Drehmoment direkt zusammenhängende Größe, insbesondere über einen weiten Bereich proportional zusammenhängende Größe.
Die Drehzahl des Slave-Antriebs wird derart eingestellt, dass sie synchron zur Drehzahl des Masterantriebes verläuft, wobei allerdings ein Korrekturwert hinzugefügt wird. Dieser Wert wird als Funktion der Drehmomente des Slave- und Master-Antriebs bestimmt.
Eine erste einfache Realisierung ist also ein im Slave-Antrieb vorgesehener Regler, der Informationen über Drehmoment oder Motorstrom vom Master-Antrieb erhält, insbesondere über ein Kommunikationsmedium, wie beispielsweise ein Feldbus, wie CAN-Bus, Interbus oder Profibus, Devicenet oder Ethernet, oder ein kabelloses Datenübertragungssystem, wie Bluetooth oder dergleichen.
Der Regler bestimmt dann die Soll-Drehzahl des Slave in der folgenden Weise:
N_Slave_Soll = K x N_Master_lst + b x (l_Slave_lst - e x l_Master_lst)
Wobei N_Slave_Soll die Solldrehzahl des Slave-Antriebs
K ein Faktor, der identische Umlaufgeschwindigkeiten herstellt, wenn keine
Regelabweichung vorliegt, also der geklammerte Ausdruck Null ist,
N_Master_lst die Istdrehzahl des Slave-Antriebs b der Proportional-Anteil des P-Reglers wobei l_Slave_lst der Ist-Motorstrom des Slave-Antriebs, also dem Drehmoment des Slave- Antrieb entspricht, c die Gewichtung des Solldrehmomentverhältnisses der beiden Antriebe l_ Masterjst der Ist-Motorstrom des Master-Antriebs ist, also dem Drehmoment des Master-Antrieb entspricht.
Der Schwerpunkt P des Fahrzeuges ist in konstanter Höhe, H2. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Propotionalgliedes oder zusätzlich zu diesem weitere Glieder, wie Integrierglieder oder Differenzialglieder, hinzugefügt. Es sind auch Vorsteuerungen erfolgreich hinzufügbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Strommesswert gefiltert, insbesondere mit einem PT1 Glied, also tiefpassgefiltert.
In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Schwerpunkt je nach Lage des Hubkorbes oder Förderkorbes, der eine zu fördernde Last umfassen kann, in veränderlicher Höhe. Somit sind dann die Strecken H1 und H2 nicht konstant. Die Position des Schwerpunktes wird dann durch entsprechende Änderung des Wertes c berücksichtigt. Somit ist der Wert c zur Anpassung an veränderliche Schwerpunktpositionen vorgesehen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen kann dies auch durch eine elektronische Schaltung geschehen. Diese kann auch mit entsprechenden Sensoren versehen sein.
Allgemeiner Vorteil der Erfindung ist, dass ein Neigungssensor einsparbar ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind mehr als zwei Antriebe vorhanden, wobei der Fachmann die Prinzipien entsprechend erweitern kann und somit die Solldrehzahl des Slaveantriebs bestimmbar ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird als Drehmoment des Antriebs der um die Reibmomente verringerte wirkliche Wert des abtriebsseitigen Drehmoments für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Insbesondere entspricht bei weiteren Ausführungsbeispielen der Motorstrom dem Drehmoment am Ausgang des Elektromotors und wird als dem Drehmoment entsprechende Größe verwendet vom Regler in dessen Regelverfahren. Dabei werden dann die ermittelten Reibmomente berücksichtigt. Hierzu zählen nicht nur die Verluste im nachgeschalteten Getriebe sondern auch Bremsmomente verbundener Bremsen sowie die Reibungsmomente beim Umsetzen der rotatorischen Bewegung des angetriebenen Rades an der Schiene, insbesondere bei Schlupf. Der beschriebene Parameter c wird entsprechend angepasst. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden diese Reibmomente in einem Versuchsablauf vorab, also vor Starten des erfindungsgemäßen Verfahrens, ermittelt. Dies kann auch als Lernfahrt bezeichnet werden. Auf diese Weise ist der Parameter c besonders gut vorher bestimmbar.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Parameter c beim Fahren des Fahrzeuges durchvariiert und somit der optimale Wert herausgefunden. Dabei wird als Optimierungskriterium die Minimierung des Mast-Schwingens und des Neigungswinkels verwendet.

Claims

Patentansprüche:
1. Fahrzeug,
umfassend zwei elektrische Antriebe, die zur Datenübermittlung verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
Drehzahl und Drehmoment oder Werte davon abhängiger oder verbundener Größen des ersten Antriebs, insbesondere Master-Antrieb, einem Regler des zweiten Antriebs übermittelbar sind,
wobei die Drehzahlvorgabe für den zweiten Antrieb, insbesondere Slave-Antrieb, von dem Regler bestimmbar ist, indem
Drehzahl und Drehmoment oder Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener
Größen des ersten Antriebs und
Drehmoment oder entsprechende Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener Größen des zweiten Antriebs berücksichtigt werden.
2. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe jeweils zumindest ein schlupfbehaftetes Rad antreiben, insbesondere den Vorschub durch auf Schienen laufende Räder erzeugen.
3. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Drehzahl und Motorstrom des ersten Antriebs und Motorstrom des zweiten Antriebs berücksichtigt werden vom Regler.
4. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler einen Proportionalregler, also P-Regler, ist oder einen Pl-Regler oder einen PID- Regler.
5. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem P-Regler, Pl-Regler oder PID-Regler eine Regelabweichung zugeführt wird.
6. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solldrehzahlvorgabe für den zweiten Antrieb derart ist, dass bei verschwindender Regelabweichung die Umfangsgeschwindigkeiten der Räder, insbesondere also auch die Bahngeschwindigkeit der Berührpunkte der Räder, gleich sind.
7. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelabweichung eine gewichtete Differenz der Motorströme ist, insbesondere nach der Art (l_Slave_lst - e x l_Master_lst), wobei l_Slave_lst der Ist-Motorstrom des Slave-Antriebs, c die Gewichtung des Solldrehmomentverhältnisses der beiden Antriebe und l_ Masterjst der Ist-Motorstrom des Master-Antriebs Ist.
8. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe über ein Gestänge verbunden sind, insbesondere starr.
5 9. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spuren, insbesondere Schienen bei schienengebundener Ausführung, der Räder parallel voneinander beabstandet sind.
10 10. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder eine metallische Lauffläche aufweisen.
11. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, 15 dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Schwerpunkt veränderbar ist und die Gewichtung c des Solldrehmomentverhältnisses der beiden Antriebe entsprechend angepasst und/oder verändert wird.
20 12. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Regalförderfahrzeug ist, insbesondere spurgeführtes.
13. Verfahren zur Antriebs-Regelung bei einem Fahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Antriebe vorgesehen sind,
wobei Drehzahl und Drehmoment oder Werte davon abhängiger oder verbundener Größen des ersten Antriebs einem Regler des zweiten Antriebs übermittelt werden,
wobei die D rehzahl vorgäbe für den zweiten Antrieb von dem Regler bestimmt wird, wobei
Drehzahl und Drehmoment oder Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener
Größen des ersten Antriebs und
Drehmoment oder entsprechende Werte entsprechender, davon abhängiger oder verbundener Größen des zweiten Antriebs berücksichtigt werden.
14. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Parameter des Regelverfahrens abhängig von der Position des Schwerpunktes verändert werden.
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