ES2201747T3 - Procedimiento para la generacion de trayectorias de acoplamiento, que puede utilizarse para guiar un vehiculo a una trayectoria final predeterminada. - Google Patents
Procedimiento para la generacion de trayectorias de acoplamiento, que puede utilizarse para guiar un vehiculo a una trayectoria final predeterminada.Info
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Abstract
Procedimiento para la producción de al menos una trayectoria de acoplamiento para guiar un vehículo a una trayectoria final predeterminada, con: (a) Una producción de datos (16) mediante una unidad (13) dinámica de trayectorias, los cuales están en correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento. (b) Un mando de la unidad (13) dinámica de trayectorias, mediante una unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias. (c) Una transmisión de los datos (16) que están en correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento, desde la unidad (13) dinámica de trayectorias a la unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias, para la formación de un circuito regulador cerrado. (d) Un cálculo de magnitudes (5) de la trayectoria final en un módulo (15) de conversión que está unido con la salida de la unidad (13) dinámica de trayectorias, las cuales son derivadas de características geométricas de los datos de la trayectoria final, y (e) Una alimentación al menos por fases, de una parte de las magnitudes (5) de la trayectoria final, como magnitudes de entrada a la unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias.
Description
Procedimiento para la generación de trayectorias
de acoplamiento, que puede utilizarse para guiar un vehículo a una
trayectoria final predeterminada.
La invención se refiere a un procedimiento para
la generación de trayectorias de acoplamiento, que puede utilizarse
para guiar un vehículo a una trayectoria final predeterminada, y a
un sistema de generación de trayectorias para la realización de
este procedimiento.
En la guía automática de la trayectoria de
vehículos, en la que el vehículo se guía automáticamente con ayuda
de sensores a lo largo de una trayectoria final multidimensional
cualquiera, el vehículo hay que llevarlo frecuentemente en una fase
anterior, primero a esta trayectoria final. Esto puede conseguirse,
por una parte mediante mando manual del vehículo desde la posición
actual a la trayectoria final, con o sin especificaciones, o
mediante una guía automática a la trayectoria final. No obstante, en
los dos casos es necesaria una trayectoria de acoplamiento, a lo
largo de la cual se guía el vehículo desde la posición actual sin
pasarse, a la trayectoria final, teniendo que situarse en especial
la entrada en la trayectoria final, en la zona de la gobernabilidad
del vehículo.
En aeronáutica se conocen trayectorias de
acoplamiento que llevan el avión automáticamente a una trayectoria
rectilínea final o teórica de vuelo.
Además, se desarrollaron sistemas de generación
de trayectorias para la producción de trayectorias de acoplamiento a
trayectorias finales curvas. La generación de la trayectoria de
acoplamiento se lleva aquí componiendo la trayectoria de
acoplamiento a partir de elementos geométricos de la trayectoria. Un
inconveniente de este procedimiento es que este procedimiento hace
necesario un gasto computacional relativamente grande y, por tanto,
de aparatos, cuando deba de asegurarse que el procedimiento pueda
generar una trayectoria de acoplamiento para cada dirección de
movimiento y posición inicial, en cada caso con relación a la
trayectoria final. Otro inconveniente es que en este estado actual
de la técnica, tiene que generarse toda la trayectoria de
acoplamiento hasta su embocadura en la trayectoria final, antes de
que el mismo vehículo se encuentre en la fase de acoplamiento,
puesto que sólo entonces puede asegurarse que la trayectoria de
acoplamiento es eficiente.
Es una misión de la invención, crear un
procedimiento y un sistema para la generación de trayectorias
eficientes de acoplamiento, que parten de cualesquiera situaciones
iniciales, a trayectorias finales predeterminadas que están
ciertamente situadas dentro de los límites físicos del vehículo, por
lo demás, no obstante, son independientes del vehículo, debiendo de
ser el gasto computacional y, por tanto, de aparatos, lo menor
posible. En especial, la trayectoria generada de acoplamiento debe
de estar libre de acodamientos, y prestar atención a los límites de
potencia y carga del vehículo (por ejemplo, límites de aceleración
transversal). Una misión de la invención es también crear un
procedimiento o un sistema de generación de trayectorias para la
producción de trayectorias de acoplamiento, en el que las
trayectorias de acoplamiento se transformen, sin pasarse, en las
trayectorias finales.
Otra misión de la invención es crear un
procedimiento o un sistema para la generación de trayectorias de
acoplamiento para trayectorias finales mono o multidimensionales, en
especial curvadas de cualquier modo, que estén provistas también
con factores de evaluación o parámetros, variables a lo largo de su
recorrido, para tener en cuenta, por ejemplo, puntos de vista
temporales o zonas preferentes de acoplamiento.
Esta misión se resuelve con las notas
características de la parte significativa de la reivindicación 1.
Otras formas de realización de la invención están indicadas en las
reivindicaciones secundarias.
Las condiciones geométricas de la trayectoria de
acoplamiento, que son independientes del vehículo, se representan
aquí en un modelo dinámico. Este modelo se regula especificando un
objetivo de regulación. El objetivo de regulación puede describirse
aquí mediante la medida de llevar al valor cero la distancia de la
trayectoria de acoplamiento a la trayectoria final, o mediante una
medida similar.
Una ventaja de la invención es que la generación
de trayectorias está sincronizada ni más ni menos que la regulación
de trayectorias conectada a continuación de esta, de manera que la
generación de trayectorias confeccione los puntos discretos
calculados de la trayectoria de acoplamiento en la regulación de
trayectoria con el ritmo secuencial en la que la regulación de
trayectorias necesita éste.
Otra ventaja de la invención es que, a partir de
la generación de trayectorias, junto a los puntos de la trayectoria
de acoplamiento, pueden tomarse también aún otras señales como, por
ejemplo, el ángulo de la trayectoria de acoplamiento o la
aceleración transversal del vehículo sobre la trayectoria de
acoplamiento. Tales señales tomadas adicionalmente, pueden ponerse
a disposición también de otros módulos o sistemas, por ejemplo, de
la regulación de trayectorias. Con estas señales puede conseguirse
también un efecto de control piloto, con el que puede facilitarse
la regulación de trayectorias. Así es posible también suministrar a
la regulación de trayectorias, la trayectoria de acoplamiento, no
en forma de puntos de posición sino, por ejemplo, en forma de juegos
de datos que contengan ángulos de dirección y velocidades.
También es posible, en fases de la generación de
trayectorias de acoplamiento en las que la generación de
trayectorias puede transcurrir simplificada, sin desconectar partes
de la misma, correspondientes a pérdidas de seguridad, o sin
conectar, además, partes en otras fases, según sea necesario,
puesto que la regulación de trayectorias permanece no afectada por
ello.
Haciendo que con el sistema de generación de
trayectorias según la invención, puedan generarse trayectorias de
acoplamiento, que desemboquen sin pasarse en la trayectoria final,
es posible en especial utilizar también el sistema de generación de
trayectorias para aviones, para la generación de trayectorias de
acoplamiento, en trayectorias de vuelo rasante, predeterminadas o
asimismo generadas, puesto que con éstas, con una regulación
correspondiente de la trayectoria, se impide que el avión llegue a
la proximidad del suelo.
A continuación se describe la invención de la
mano de las figuras adjuntas. Se muestran:
- Figura 1, una representación funcional del
sistema de guía de trayectorias según la invención, con la
generación de trayectorias y la regulación de trayectorias.
- Figura 2, un esquema funcional de la generación
de trayectorias según la invención.
- Figura 3, una representación a título de
ejemplo, de una trayectoria final horizontal, así como de la
trayectoria de acoplamiento determinada para ella.
- Figura 4, una representación a título de
ejemplo, de una trayectoria final fijada sólo en su recorrido en
altura, así como de la trayectoria de acoplamiento determinada para
ella.
- Figura 5, la estructura de la generación de
trayectorias según la invención, para un caso de aplicación en el
que una trayectoria de acoplamiento que discurre en el plano
vertical, se genera en una trayectoria final dada como recorrido en
altura, y
- Figura 6, la estructura de la generación de
trayectorias según la invención, para otro caso de aplicación en el
que una trayectoria de acoplamiento que discurre en el plano
horizontal, se genera en una trayectoria final que discurre asimismo
en el plano horizontal.
La figura 1 muestra un sistema 1 de guía de
trayectorias, con un módulo de generación de trayectorias o una
generación 3 de trayectorias, y un módulo de regulación de
trayectorias o una regulación 7 de trayectorias. La generación 3 de
trayectorias comprende módulos para la realización al menos de un
régimen de trabajo, con el que, bajo condiciones límite que están
predeterminadas con el régimen de trabajo, se determina al menos
una trayectoria de acoplamiento a una trayectoria final asimismo
predeterminada. La generación 3 de trayectorias recibe como
magnitudes de entrada alimentadas manualmente o desde otros módulos,
magnitudes 4a de inicialización, y desde luego preferentemente
magnitudes de estado del vehículo, en determinados casos una
especificación 4b del régimen de trabajo cuando la generación de
trayectorias comprenda más de un régimen de trabajo, así como
especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final, necesarias
según el régimen de trabajo. Estos datos 4a, 4b, 4c pueden ser
alimentados a la generación 3 de trayectorias, alternativamente
también durante el proceso de la generación 3 de trayectorias por
otro módulo unido con la misma. Como magnitudes de salida, la
generación 3 de trayectorias envía datos 6 de trayectorias de
acoplamiento a la regulación 7 de trayectorias. La regulación 7 de
trayectorias tiene la función de mantener el vehículo en la
trayectoria determinada de acoplamiento, incluso bajo la influencia
de magnitudes perturbadoras exteriores que actúen sobre el
vehículo. La regulación 7 de trayectorias envía a su vez magnitudes
8 de ajuste, como datos de salida, a los sistemas de ajuste no
representados en las figuras, para la maniobra del vehículo a lo
largo de la trayectoria de acoplamiento determinada según la
invención.
La figura 2 representa la generación 3 de
trayectorias según la invención. Esta comprende un dispositivo de
regulación o una regulación 11 dinámica de trayectorias, que
proporciona los datos 12 a una dinámica de trayectorias o una unidad
13 dinámica de trayectorias, desde la que a su vez se suministran
datos 14 a un dispositivo para el cálculo de datos de la
trayectoria final, o un módulo 15 de conversión. Por la unidad 13
dinámica de trayectorias se suministran datos 16 de realimentación,
y por el módulo 15 de conversión, datos 17 de realimentación, a la
regulación 11 dinámica de trayectorias. Como magnitudes de entrada,
la regulación 11 dinámica de trayectorias, recibe de un módulo
exterior del sistema 1 de guía de trayectorias, en su caso los datos
4b del régimen de trabajo, así como las especificaciones 4c
teóricas de la trayectoria final, y del módulo 15 de conversión,
los datos 5 de la trayectoria final. La dinámica 13 de trayectorias
recibe, junto a los datos 12 que llegan de la regulación 11
dinámica de trayectorias, los datos 4a de inicialización, pudiendo
alimentarse también los últimos al comienzo del proceso de
generación de trayectorias, al dispositivo 11 de regulación, o
también al módulo 15 de conversión. Los datos 6 que van a la
regulación de trayectorias, pueden componerse a partir de los datos
14 para el módulo de conversión y/o de otros datos 14a procedentes
de la dinámica de trayectorias.
En la figura 3 está representada la trayectoria
20 final que discurre en un plano horizontal, y la posición 21
actual instantánea del vehículo, determinada al comienzo del
proceso de generación de trayectorias con ayuda de un análisis
sensorial según el estado actual de la técnica, cuya posición está
situada a una distancia 27a de la trayectoria 20 final. Con el
símbolo 29a de referencia está designado un sistema estacionario de
coordenadas, con las coordenadas x, y, z, a las que pueden referirse
las magnitudes computacionales geométricas de la generación 3 de
trayectorias. La generación 3 de trayectorias calcula, sobre la
base de la selección correspondiente del régimen de trabajo, una
trayectoria 25 de acoplamiento que discurre asimismo en el plano
horizontal, y que desemboca en la trayectoria 20 final en el punto
27 de
\hbox{desembocadura}.
En la figura 4 se muestra un ejemplo para una
trayectoria final unidimensional y una trayectoria de acoplamiento,
habiéndose provisto los datos análogos a los mostrados en la figura
3, con los mismos símbolos de referencia. El recorrido en altura
mostrado en la figura 4 es la trayectoria 20 final conocida antes
del proceso de generación de trayectorias y que se alimenta en los
datos correspondientes a la generación 3 de trayectorias, a cuya
trayectoria final hay que guiar un avión con una altura 24 inicial a
lo largo de la trayectoria 25 a calcular de acoplamiento, sobre la
base del correspondiente régimen seleccionado de trabajo. La
distancia en altura existente al comienzo, está designada con el
símbolo 27b de referencia. Con el símbolo 29b de referencia está
designado un sistema de coordenadas, apropiado para este caso de
aplicación.
Las magnitudes 4a de inicialización, que se
necesitan en especial para la inicialización de la dinámica 13 de
trayectorias, son magnitudes actuales o magnitudes de estado del
vehículo al comienzo del proceso de generación de trayectorias, y
pueden comprender, por ejemplo, la posición horizontal, la altura
instantánea sobre el suelo o una magnitud de dirección, así como
una combinación de estas magnitudes y una combinación de estas
magnitudes con otras magnitudes. Estas se determinan mediante un
análisis sensorial no representado, según el estado actual de la
técnica, al comienzo del proceso de generación de trayectorias, o
se presentan en este instante de otra manera. Las magnitudes 4a de
inicialización las necesita la dinámica 13 de trayectorias antes del
proceso de la generación de trayectorias, puesto que las funciones
de la dinámica 13 de trayectorias, como por ejemplo integradores,
necesitan valores iniciales para el proceso de generación. Es
función del régimen de trabajo o de la forma de realización de la
generación 3 de trayectorias, qué coordenadas actuales y en qué
forma se necesitan estas por la dinámica 13 de trayectorias. En una
forma de realización de una generación 3 de trayectorias para una
trayectoria 25 de acoplamiento según la figura 3, las magnitudes 4a
exigidas de inicialización, se componen en la posición actual, en
forma de las correspondientes coordenadas x - y, de la velocidad,
así como de una dirección instantánea de marcha del vehículo en el
plano x - y.
Los datos 5 de la trayectoria final, que son
suministrados por el módulo 15 de conversión al regulador 11
dinámico de trayectorias, son datos que describen la marcha
instantánea de aquel punto o zona de la trayectoria 20 final, que es
relevante para la correspondiente fase iterativa o ciclo de
generación de trayectorias. Qué punto o zona es relevante en un
ciclo del proceso de generación de trayectorias, es función de cómo
está definida en un régimen de trabajo de la generación 3 de
trayectorias, la distancia 27a, 27b de la posición 21 actual a la
trayectoria 20 final en la respectiva fase iterativa, o de otros
puntos de vista, como por ejemplo, especificaciones en relación con
el posible punto de desembocadura. Los datos 5 de la trayectoria
final, pueden comprender las respectivas coordenadas de la
trayectoria final, así como la primera, segunda y ulterior
derivada, o derivadas con respecto a la longitud del arco en la
correspondiente zona de la trayectoria de acoplamiento, o sea, por
ejemplo, la dirección y curvatura de la trayectoria 20 final en
estas coordenadas, así como incluir magnitudes derivadas. En lugar
de derivadas con respecto a la longitud del arco, estas pueden ser
también derivadas con respecto a las trazas de la trayectoria en
determinados planos coordenados (por ejemplo, traza de la
trayectoria de vuelo en el plano coordenado x - y) o derivadas en
determinados ejes coordenados, o similares. Como magnitudes
derivadas se toman en consideración para las magnitudes citadas, de
preferencia las componentes de la velocidad o de la aceleración
transversal del vehículo en la correspondiente zona de la
trayectoria final, variables en su caso a lo largo de la
trayectoria 20 final y, por ejemplo, definidas transversalmente a la
dirección de la trayectoria final, las cuales pueden derivarse con
respecto a una velocidad del vehículo, medida o supuesta. Qué datos
5 de la trayectoria final son suministrados por el módulo 15 de
conversión al regulador 11 dinámico de trayectorias, no sólo es
función del régimen elegido de trabajo, sino también de la zona
para la que se calculan los puntos de la trayectoria de
acoplamiento en la respectiva fase iterativa. Así en la fase final
de la determinación de la trayectoria 25 de acoplamiento, en el caso
normal se procesan en el regulador 11 dinámico de trayectorias
todos los datos de las realimentaciones 16, 17, así como todos los
datos 5 de la trayectoria final que están disponibles. Por el
contrario, posiblemente en la fase inicial de la determinación de la
trayectoria de acoplamiento, para una distancia relativamente
grande del vehículo a la trayectoria 25 de acoplamiento, por el
regulador 11 dinámico de trayectorias, de los datos 5 de la
trayectoria final sólo se utiliza un conjunto parcial de todos los
datos de la trayectoria final, como por ejemplo, las coordenadas de
la trayectoria final y su primera derivada, la dirección de la
trayectoria final, pero no su segunda derivada.
La dinámica 13 de trayectorias produce en cada
fase iterativa, a partir de los datos 12 que forman los datos de
entrada de la dinámica 13 de trayectorias, la determinación de
datos 14 geométricos específicos de la trayectoria de acoplamiento,
por ejemplo, en forma de las coordenadas del punto de la
trayectoria de acoplamiento, calculado en una fase iterativa. Los
datos 12 de entrada de la dinámica 13 de trayectorias hay que
definirlos según el caso de aplicación y el régimen de trabajo. Por
ejemplo, para ello está prevista la aceleración transversal del
vehículo. La dinámica 13 de trayectorias comprende de preferencia
integradores con los que se integran los datos 12 para formar los
datos 14 que corresponden a las respectivas coordenadas a determinar
de la trayectoria de acoplamiento. La dinámica 13 de trayectorias
puede comprender, además, uno o varios elementos amplificadores o
limitadores, así como todavía otros componentes. Con los elementos
limitadores pueden tenerse en cuenta límites físicos del vehículo en
la trayectoria 25 de
acoplamiento.
acoplamiento.
En cada fase iterativa de la generación 3 de
trayectorias se determina al menos un juego de coordenadas de la
trayectoria de acoplamiento, por ejemplo, en forma de tres
coordenadas de la trayectoria de acoplamiento, o el ángulo necesario
de la trayectoria de acoplamiento y la velocidad de la trayectoria
de acoplamiento, u otra combinación apropiada de variables. Esto se
lleva a cabo de preferencia en un espacio de tiempo mientras el
vehículo se mueve sobre la trayectoria de acoplamiento.
Alternativamente a ello, también podría producirse la trayectoria de
acoplamiento, antes de que el vehículo se mueva sobre esta. Esto
puede ser conveniente cuando el vehículo se encuentra en este
espacio de tiempo, en una posición fija respecto a la trayectoria
final, por ejemplo, en una posición estacionaria de un vehículo
espacial con relación a una estación espacial.
La regulación 11 dinámica de trayectorias,
procesa especificaciones 4b del régimen de trabajo,
especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final, en cada caso
según el caso de aplicación, magnitudes 4a de inicialización, así
como los datos 5 de la trayectoria final, que llegan del módulo 15
de conversión y los datos 16, 17 de realimentación. Las
especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final se forman de
preferencia a partir, o bien de la distancia teórica a la que se
asigna en especial el valor cero, o bien de los datos de la
trayectoria final pertenecientes a la distancia 27a, 27b. Los datos
5 de la trayectoria final se establecen mediante la distancia que
se define para cada régimen de trabajo, entre el respectivo punto
de la trayectoria de acoplamiento y la trayectoria final, o el
correspondiente punto de la trayectoria final, o las
correspondientes coordenadas de la trayectoria final y sus
derivadas o la velocidad transversal y aceleración transversal del
vehículo sobre la trayectoria final, que se deducen de la velocidad
supuesta del vehículo. Los datos 16 de realimentación comprenden
datos de la trayectoria de acoplamiento, en especial su dirección,
sus coordenadas y la derivada de la dirección de la trayectoria de
acoplamiento, por ejemplo, con respecto a la longitud del arco, y en
su caso, otras derivadas. Los datos 17 de realimentación comprenden
datos que también contienen datos de la trayectoria de
acoplamiento, y adicionalmente también pueden basarse en datos de
la trayectoria final, como por ejemplo, la distancia 27a, 27b del
último punto producido de la trayectoria de acoplamiento a la
trayectoria final. La regulación 11 dinámica de trayectorias, puede
comprender un módulo (no representado) que se cuida de que solamente
se procesen partes de estos datos. La regulación 11 dinámica de
trayectorias puede comprender, además, un control piloto. Un
control piloto semejante administra como datos de control previo,
tan sólo especificaciones teóricas y ninguna realimentación 16, 17,
o sea, ninguna información sobre los datos de la trayectoria de
acoplamiento, y puede contener en especial conocimientos adicionales
sobre la dinámica de trayectorias. Los datos del control piloto se
procesan o producen dentro de la regulación 11 dinámica de
trayectorias, y se alimentan en un lugar subsiguiente dentro de la
regulación 11 dinámica de trayectorias, al circuito regulador
mediante una operación matemática, por ejemplo, de adición.
De la mano de la figura 3, se explica a
continuación el funcionamiento del sistema 3 de generación de
trayectorias según la invención:
Al comienzo de la generación de trayectorias está
predeterminada una trayectoria 20 final, y el vehículo se encuentra
en una posición 21 actual determinada con ayuda de un análisis
sensorial no representado, y que está situada a una distancia
cualquiera de la trayectoria 20 final. En función de esto y de otras
magnitudes influyentes, se selecciona manual o automáticamente, en
tanto que estén previstos varios regímenes de trabajo en la guía 1
de trayectorias, un determinado régimen de trabajo, por ejemplo,
para un recorrido en altura como trayectoria final, el régimen de
trabajo "trayectoria vertical unidimensional de acoplamiento",
o un régimen de trabajo para la generación de una trayectoria 25 de
acoplamiento bidimensional, a una trayectoria 20 final
bidimensional. Entonces la información sobre el régimen de trabajo
se transmite y especifica al sistema 3 de generación de
trayectorias.
Después de la elección de un régimen de trabajo
puede ser necesario especificar según el régimen de trabajo, un
objetivo apropiado de regulación. Este es generado entonces, o bien
por el regulador 11 dinámico de trayectorias, o bien se suministra
a éste sobre la base de una entrada manual o por otro módulo
correspondiente. El objetivo de regulación es de preferencia en
determinados regímenes de trabajo, la magnitud cero para la
distancia a alcanzar en el punto de desembocadura todavía a
determinar, entre trayectoria 25 de acoplamiento y trayectoria 20
final, o el objetivo de regulación se fija mediante las coordenadas
de la trayectoria 20 final, que son decisivas en la determinación de
la distancia a la trayectoria 20 final, del punto de la trayectoria
de acoplamiento producido actualmente.
Sobre la base de la trayectoria 20 final y de la
posición 21 actual, se determina la situación relativa de la
posición 21 actual del vehículo con relación a la trayectoria 20
final, o sea, la distancia. Para la determinación de la situación
relativa del vehículo con relación a la trayectoria 20 final, se
define la distancia 27a, 27b durante o en el transcurso del
proceso. La distancia 27a, 27b puede estar definida partiendo de la
posición 21 actual, como la línea de la distancia 27a más corta a
la trayectoria 20 final. Para la determinación de la distancia 27a
más corta, puede estar previsto que en cada ciclo se determine la
distancia entre las coordenadas del punto de la trayectoria de
acoplamiento, determinado en el ciclo precedente, a todas las
coordenadas de la trayectoria final, o a un grupo de coordenadas de
la trayectoria final, después de lo cual se calcula la distancia
más corta, así como el punto correspondiente de la trayectoria
final, o una cantidad parcial de puntos de la trayectoria final. No
obstante, también puede preverse otro procedimiento para la
definición y para la determinación de la respectiva distancia. Por
ejemplo, puede ser conveniente, para la generación de una
trayectoria 25 de acoplamiento a una trayectoria 20 final fijada
solamente en su recorrido en altura, calcular la distancia como la
diferencia de alturas entre el punto de la trayectoria de
acoplamiento, determinado en el ciclo precedente, y el punto de la
trayectoria final, situado verticalmente encima. También pueden ser
convenientes otras definiciones de la distancia 27a, 27b, por
ejemplo, para tener en cuenta zonas en las que la trayectoria 25 de
acoplamiento no deba desembocar en la trayectoria 20 final. Además,
también en el caso en el que la citada distancia más corta entre la
posición 21 actual del vehículo y la trayectoria 20 final, sea
inferior a un valor predeterminado o a determinar en la generación
3 de trayectorias, está previsto otro tipo de determinación de la
distancia: Se utilizará entonces como distancia la distancia mínima
a la recta de unión de dos puntos contiguos de la trayectoria
final, o la distancia a una curva que pase por los puntos
relevantes de la trayectoria final.
Antes del proceso de la generación de la
trayectoria de acoplamiento, este tiene que inicializarse. Para
ello se suministran magnitudes 4a de inicialización, en especial a
la dinámica 13 de trayectorias, pero también al dispositivo 11 de
regulación, o también al módulo 15 de conversión. Las magnitudes 4a
de inicialización son normalmente magnitudes de estado del vehículo,
y datos generales que son apropiados para inicializar los
integradores y en su caso, otras funciones de la dinámica 13 de
trayectorias, de manera que se asigne a estas funciones un valor que
sea relevante para la primera fase iterativa.
Utilizando los datos de la trayectoria 20 final y
de la posición 21 actual, el sistema 3 de generación de
trayectorias, genera una trayectoria 25 de acoplamiento con una
amplitud especificada de fase. Como amplitud de fase está prevista
una amplitud de fase temporal, que corresponde a la frecuencia del
ordenador para la regulación de la trayectoria. Aquí en cada ciclo
de cálculo se procesan primeramente en el regulador 11 dinámico de
trayectorias, los datos 5 de la trayectoria final previstos para el
ciclo respectivo, y los datos 16, 17 de realimentación. Los datos 5
de la trayectoria final, alimentados al regulado 11 dinámico de
trayectorias, se calculan en el módulo 15 de conversión, es decir,
convertidos en especial en los datos geométricos necesarios para el
regulador dinámico de trayectorias. Los datos 12 determinados en el
regulador 11 dinámico de trayectorias, se alimentan a la dinámica
13 de trayectorias, y mediante la dinámica 13 de trayectorias se
procesan para formar datos 14. En cada ciclo, los datos 14
corresponden a las coordenadas 6 de la trayectoria de acoplamiento,
a suministrar a la regulación 7 de trayectorias.
Qué datos 5 de la trayectoria final son
suministrados por el módulo 15 de conversión, y qué datos 16, 17 de
realimentación, por la dinámica 13 de trayectorias o por el módulo
15 de conversión, al regulador 11 dinámico de trayectorias, o son
procesados por este, es función por una parte, del caso de
aplicación, y por otra parte, de la zona de la trayectoria 20 final
a determinar. No obstante, según la invención, en cada caso según
la exigencia en la generación 3 de trayectorias, pueden estar
previstas al menos temporalmente, derivadas tanto en los datos 5 de
la trayectoria final y/o en los datos 16, 17 de realimentación,
magnitudes de velocidad, de aceleración, así como terceras
derivadas o superiores, formadas con respecto al tiempo, o con
respecto al recorrido, de la trayectoria 20 final, o de la
trayectoria 25 de acoplamiento.
Independientemente de esto, si mediante los datos
5 de la trayectoria final o los datos 16, 17 de realimentación, se
alimentan magnitudes de velocidad o de aceleración, o magnitudes de
otras derivadas, al dispositivo 11 de regulación, no tiene que
estar activo siempre simultáneamente el procesamiento de los datos 5
de la trayectoria final y de los datos 16, 17 de realimentación en
el dispositivo 11 de regulación. En una forma preferente de
realización de la invención, se activa el procesamiento de estos
datos en el dispositivo 11 de regulación, en cada caso según la
marcha instantánea del proceso de acoplamiento, es decir, según
cómo discurren relativamente entre sí, la trayectoria 25 de
acoplamiento y la trayectoria 20 final. En el caso normal, el
procesamiento de la curvatura de la trayectoria final como elemento
de los datos 5 de la trayectoria final, se lleva a cabo, por
ejemplo, primeramente en la fase final del acoplamiento, es decir,
poco antes de que el vehículo llegue a la trayectoria 20 final.
Gracias al procesamiento de los datos 5 de la trayectoria final en
el dispositivo 11 regulador, puede conseguirse que la trayectoria 25
de acoplamiento, desemboque sin pasarse en la trayectoria 20
final.
Puede estar previsto que con la generación 3 de
trayectorias, puedan generarse varios tipos de trayectorias 25 de
acoplamiento, por ejemplo, junto a trayectorias 25 de acoplamiento,
unidimensionales, también bidimensionales y tridimensionales.
Adicionalmente a las dimensiones espaciales, también pueden
generarse todavía para las trayectorias de acoplamiento, otras
dimensiones, por ejemplo, mediante la generación de un discurso
variable adicional de la velocidad, en lugar de una velocidad
constante. En el ejemplo preferente de realización, antes del
proceso de generación, hay que seleccionar el correspondiente
régimen de trabajo. Con ello puede generarse también
automáticamente la especificación 4c teórica de la trayectoria
final, ligada al régimen de trabajo, por ejemplo, un objetivo de
regulación o una especificación de trayectoria teórica. No
obstante, también puede estar previsto que esté especificado el
objetivo de regulación, por ejemplo, mediante una entrada
manual.
El sistema descrito para la generación de una
trayectoria 25 de acoplamiento, puede utilizarse en general para
cualquier vehículo móvil en el espacio, que deba de guiarse a una
trayectoria 20 final. Aquí se toman en consideración, junto a
aeronaves, también vehículos terrestres como, por ejemplo, autos,
así como barcos o vehículos espaciales.
La disposición de las unidades representadas en
las figuras, como por ejemplo, el dispositivo 11 de regulación
dinámica de trayectorias, la unidad 13 dinámica de trayectorias, o
el dispositivo 15 para el cálculo de magnitudes de la trayectoria
final, representa una disposición funcional, que es independiente de
en qué módulos se implementen en las respectivas unidades del
ordenador.
Según la invención pueden estar encadenadas unas
con otras varias generaciones 3 de trayectorias, e intercambiarse
unas con otras, bien simultáneamente, bien en una secuencia
temporal.
Además, la generación 3 descrita de trayectorias
pude ampliarse también, análogamente a la generación de trayectorias
de acoplamiento, con más de dos dimensiones. Por ejemplo, puede
generarse una trayectoria de acoplamiento, descrita con las tres
coordenadas espaciales. Además, puede generarse como otra dimensión
respecto a las dimensiones espaciales, un desarrollo variable de
velocidad o transcurso del tiempo.
A continuación, de la mano de las figuras 5,6, se
describen casos de aplicación de la generación 3 de trayectorias
según la invención, teniendo los componentes que correspondan
funcionalmente a los componentes descritos de la mano de las
figuras 1 a 4, los mismos símbolos de referencia.
En la figura 5 se describe el caso de aplicación,
en el que para un avión se genera una trayectoria 25 vertical de
acoplamiento a un recorrido en altura especificado como trayectoria
20 final. Así pues, la trayectoria 25 de acoplamiento y el recorrido
especificado en altura, son trayectorias unidimensionales.
Para arrancar el proceso de generación de
trayectorias, la dinámica 13 de trayectorias recibe las magnitudes
4a de inicialización, aquí concretamente la altura en el momento
cero, así como su derivada con respecto al tiempo, y el dispositivo
11 de regulación, la especificación 4b del régimen de trabajo, así
como las especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final.
Los datos 5 de la trayectoria final,
suministrados por el módulo 15 de conversión al dispositivo 11 de
regulación, y relevantes para el respectivo ciclo de cálculo,
pueden comprender la posición de la trayectoria final, aquí pues la
altura correspondiente del recorrido 51 en altura, la velocidad
vertical de la trayectoria final, o la dirección de la trayectoria
final, por ejemplo, con relación a la trayectoria 52 de
acoplamiento, en especial la pendiente momentánea de la trayectoria
final, la aceleración de la trayectoria final o la curvatura 53 de
la trayectoria final en la dirección de la trayectoria de
acoplamiento, y la variación de la aceleración 54 de la trayectoria
final en la dirección de la trayectoria de acoplamiento, con
respecto al tiempo o al recorrido, suministrándose, en cada caso
según el régimen de trabajo, o también la fase del proceso de
generación, uno o varios de los datos 51, 52, 53, 54 en un ciclo de
cálculo, al dispositivo 11 de regulación.
Además, en el caso de aplicación de la figura 5,
la componente 56a de la aceleración o de la curvatura de la
trayectoria 25 de acoplamiento, la componente 56b de la velocidad
de la trayectoria 25 de acoplamiento, así como la altura 57 de la
trayectoria final, forman la realimentación 16, que es suministrada
por la dinámica 13 de trayectorias al dispositivo 11 de regulación.
La realimentación 17, los nuevos datos generales, que se derivan
tanto de la trayectoria final, como también de la trayectoria de
acoplamiento, como por ejemplo, la distancia entre la trayectoria
final y la trayectoria de acoplamiento, no se necesitan en este
caso.
Los datos 14 calculados en cada ciclo de cálculo
por la dinámica 13 de trayectorias, se forman en el caso de
aplicación de la figura 5, mediante las coordenadas 60 de la altura
de la trayectoria 25 de acoplamiento. Como se representa en la
figura 5, las coordenadas 60 de la altura se suministran en cada
ciclo a la regulación 7 de trayectorias, con la que se guía el
avión a lo largo de la trayectoria 25 generada de acoplamiento. Por
otra parte, las coordenadas 60 de la altura se hacen seguir al
módulo 15 de conversión, que entre otras cosas, con ayuda de la
geometría de la trayectoria final, y de la velocidad característica
del avión para el respectivo ciclo de cálculo, calcula los datos 5
de la trayectoria final, o los datos 51, 52,
53, 54.
53, 54.
El dispositivo 11 de regulación procesa en cada
ciclo de cálculo, la posición 51 en cada momento relevante de la
trayectoria final, de la que se resta en el punto o en un punto
diferenciador o sumador 61, la altura 57 respectivamente relevante
de la trayectoria 25 de acoplamiento. Después del punto 61 pueden
estar previstos elementos reguladores según el estado actual de la
técnica. En el caso dado de aplicación según la figura 5, está
previsto un amplificador 62.
Después del elemento 62 de retransmisión, en otro
punto diferenciador o sumador 64, se resta la componente 56b de la
velocidad de la trayectoria 25 de acoplamiento, de la velocidad 52
vertical de la trayectoria final. A continuación se procesa una vez
más la magnitud reguladora producida entonces, mediante un
amplificador 65 y en su caso mediante un limitador 66, así como en
cada caso según el ejemplo de aplicación, otros elementos de
retransmisión según el estado actual de la técnica. Entonces la
señal así generada se aplica en el punto 67 con la aceleración o
curvatura 53 de la trayectoria final, y opcionalmente se resta la
componente 56a de la aceleración o de la curvatura. La magnitud
reguladora entonces generada, se procesa después, mediante al menos
un amplificador 68 y opcionalmente mediante un limitador 69
subsiguiente, tras lo cual se suma la variación 54 de la
aceleración. La señal entonces generada forma los datos 12 que en
el caso de aplicación según la figura 5, forman los datos de entrada
para la dinámica 13 de trayectorias.
La elaboración descrita de los datos 56a, 56b, 57
de realimentación y de los datos 5 ó 51, 52, 53, 54 de la
trayectoria final, no tiene que efectuarse completamente en cada
ciclo. Según la fase de la generación de trayectorias, también
pueden suministrarse en un ciclo, tan sólo uno, dos o tres datos
51, 52, 53, 54 de la trayectoria final, o sea, un conjunto parcial
de los mismos, y asimismo un conjunto parcial, por ejemplo, sólo una
de las realimentaciones 16, 17 ó 56a, 56b, 57, al dispositivo 11 de
regulación. La señal 56b es tomada por un punto detrás del
limitador 76, desde el punto 75b.
La dinámica 13 de trayectorias puede comprender
un filtro 71 opcional de la aceleración, que integra los datos 12
de entrada, y alimenta un elemento 72 limitador. Con el elemento 72
limitador pueden tenerse en cuenta valores de aceleración en
relación con la trayectoria 25 de acoplamiento. La señal 73 que
abandona el elemento 72 limitador, se realimenta como componente
56a de aceleración o de curvatura de la trayectoria 25 de
acoplamiento al dispositivo 11 de regulación. La señal 73
corresponde a un valor de aceleración transversal de la trayectoria
25 de acoplamiento, sobre la base de una velocidad supuesta del
avión o de una doble derivada de la trayectoria 25 de acoplamiento
con respecto al tiempo o al recorrido. Después la señal 73 se
integra dentro de la dinámica 13 de trayectorias, mediante un
integrador 74, y de este modo procesa una señal 75 que corresponde
a la primera derivada del recorrido en altura de la trayectoria de
acoplamiento con respecto al tiempo. La señal 75b se realimenta como
componente 56b de la velocidad de la trayectoria 25 de acoplamiento
al dispositivo 11 de regulación, y por otra parte, se alimenta a
otro elemento 76 limitador. A través del elemento 76 limitador puede
tenerse en cuenta en la dinámica 13 de trayectorias una velocidad
ascensional máxima en la altura que está especificada para el
vehículo. Cuando se activa la limitación 76 se suministra una señal
77 correspondiente al integrador 74, que contiene límites más
estrechos de ella. La señal que sale del elemento 76 limitador se
integra mediante otro integrador 78 para formar las coordenadas 60
en altura, que por una parte se suministran a la regulación 7 de
trayectorias, y por otra parte al módulo 15 de conversión.
Los elementos funcionales individuales del
dispositivo 11 de regulación y de la dinámica 13 de trayectorias,
así como la fijación de sus parámetros, se deducen del caso
específico de aplicación, y también de la fase correspondiente. Por
ejemplo, se deducen los parámetros para los amplificadores 62 y 65,
en especial, por dos exigencias: Por una parte debe de estar el
amortiguamiento del circuito 11 regulador para impedir que se pase
la trayectoria de acoplamiento. Por otra parte puede fijarse la
frecuencia propia del circuito regulador aproximándose la
trayectoria 25 de acoplamiento más rápidamente a la trayectoria 20
final, para una frecuencia propia superior. Los límites físicos del
vehículo se reproducen en los limitadores 66 y 76 no lineales, que
pueden preverse opcionalmente en el dispositivo 11 de regulación y
en la dinámica 13 de trayectorias. Las coordenadas 60 en altura,
que se suministran a la regulación 7 de trayectorias, pueden hacerse
seguir, por ejemplo, en forma de la velocidad 75b vertical en
combinación con la velocidad predeterminada, o en forma de datos de
posición para la trayectoria 25 de acoplamiento. A partir de un
determinado instante del proceso de acoplamiento, es decir, cuando
se desciende por debajo de una determinada distancia a la
trayectoria final, se desactivan todas las limitaciones no
lineales, y el circuito regulador conserva características
lineales. De este modo y en unión con un amortiguamiento ajustado
con el valor 1, se genera una trayectoria 25 de acoplamiento que se
aproxima también sin pasarse a la trayectoria 20 final para un
recorrido curvo opcional de esta, y desemboca en ella. La diferencia
de alturas o la diferencia de la tasa de ascenso entre la
trayectoria 25 de acoplamiento y la trayectoria 20 final, se
reducen permanentemente -a causa del amortiguamiento 1- y
monótonamente, hasta el valor cero. A causa de los dos integradores
instalados en serie y para una trayectoria final sin saltos en las
tasas de ascenso, la trayectoria de acoplamiento tampoco tiene
saltos ningunos en la tasa de ascenso, es decir, está libre de
acodamientos. Con ayuda de una limitación para la distancia entre
trayectoria 25 de acoplamiento y trayectoria 20 final, puede
establecerse cuándo la trayectoria 25 de acoplamiento alcanza la
trayectoria 20 final. Cuando se ha llegado a este instante, puede
desconectarse la generación 3 de trayectorias y se transfiere la
trayectoria 20 final a la regulación 7 de trayectorias. Mediante la
inicialización con los datos medidos al comienzo para las
especificaciones 4c de la trayectoria final, en el caso propuesto de
aplicación son estas la altura y la tasa de ascenso, puede
conseguirse que la generación 3 de trayectorias esté lista para
arrancar en cualquier situación inicial posible del vehículo.
En la figura 6 se describe otro caso de
aplicación de la generación de trayectorias según la invención, en
el que se genera una trayectoria 25 horizontal de acoplamiento a
una trayectoria 20 final que discurre horizontal. Este caso de
aplicación puede referirse tanto a aviones, como también a
vehículos terrestres o barcos. En este caso se trata de una
generación bidimensional. En la generación 3 de trayectorias según
la invención de la figura 6, están previstos asimismo, un
dispositivo 11 de regulación, una dinámica 13 de trayectorias y un
módulo 15 de conversión, suministrándose datos 5 de la trayectoria
final, desde el módulo 15 de conversión al dispositivo 11 de
regulación, y recibiendo el dispositivo 11 de regulación, datos 16
de realimentación de la dinámica 13 de trayectorias, así como datos
17 de realimentación del módulo 15 de conversión. Para la
inicialización del proceso se alimentan a la dinámica 13 de
trayectorias, magnitudes 4a de inicialización, que entre otra cosas
sirven como valores de partida para los integradores allí
previstos. Además, para comenzar el proceso se alimentan al
dispositivo 11 de regulación, datos 4b del régimen de trabajo y
especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final. Las
especificaciones 4c teóricas de la trayectoria final, reciben en el
caso de aplicación según la figura 6, de preferencia el valor cero
para la distancia teórica entre la trayectoria 25 de acoplamiento y
la trayectoria 20 final.
Los datos 5 de la trayectoria final en el caso de
aplicación según la figura 6, son de preferencia la componente 101a
angular de la trayectoria final en el sistema 29a de coordenadas
x-y (figura 3), o la componente 101 de velocidad de
la trayectoria final, respectivamente en la dirección de la
trayectoria 25 de acoplamiento, la componente de aceleración
transversal de la trayectoria final, o la componente 102 de la
curvatura de la trayectoria final en la dirección de la trayectoria
25 de acoplamiento, y la variación de la componente de la
aceleración transversal de la trayectoria final o la componente 103
de la curvatura de la trayectoria final, respectivamente en la
dirección de la trayectoria 25 de acoplamiento, refiriéndose la
variación, con respecto al tiempo o al recorrido de la trayectoria
final. Además, en el caso presente de aplicación, para la
realimentación 16, se designa la aceleración transversal o curvatura
105 de la trayectoria de acoplamiento, así como el ángulo 106 de la
dirección de la trayectoria de acoplamiento, en el sistema 29a de
coordenadas x-y, con el símbolo 106a de referencia,
o se forma la velocidad 106 de la trayectoria de acoplamiento, por
ejemplo, en la dirección de la trayectoria 20 final, mientras que
para la realimentación 17 se utiliza la distancia 27a entre la
trayectoria 20 final y la trayectoria 107 de acoplamiento, teniendo
que definir la distancia en cada caso según el caso de aplicación y
la fase de generación.
Dentro del dispositivo 11 de regulación se restan
los datos para la distancia 107, de la especificación 4c de la
trayectoria final, en el punto 111. La señal entonces generada se
alimenta a un amplificador 112 y después a un elemento 113
limitador. Después se suma a la señal reguladora el ángulo 101 de
la dirección de la trayectoria final, y se resta el ángulo 106 de
la dirección de la trayectoria de acoplamiento. Después de un
procesamiento inmediato de la señal reguladora con un amplificador
115, se suma a la señal la componente 102 de la aceleración
transversal de la trayectoria final, y opcionalmente se resta la
aceleración transversal o curvatura 105. A continuación la señal
reguladora puede procesarse mediante otros elementos 118 de
transmisión, por ejemplo, mediante otro amplificador y elemento
limitador. Finalmente todavía se suma opcionalmente la variación de
la componente de la aceleración transversal de la trayectoria final
o de la componente 103 de la curvatura de la trayectoria final.
Esto forma pues los datos 12 que se suministran a la dinámica 13 de
trayectorias.
La estructura descrita del dispositivo 11 de
regulación puede comprender también varios elementos de
transmisión, o presentar también una pequeña cantidad de los
mismos. También pueden estar integradas en el dispositivo 11 de
regulación, estructuras adicionales según el estado actual de la
técnica, por ejemplo, un dispositivo de control piloto para
acelerar la regulación.
Además, tampoco tienen que suministrarse al
dispositivo 11 de regulación, todos los datos 5 ó 101, 102, 103 de
la trayectoria final en un ciclo de cálculo. Según cada caso de
aplicación, y fase del proceso de generación, puede alimentarse
ninguna o un conjunto parcial de las magnitudes 101, 102, 103 al
dispositivo 11 de regulación.
En la dinámica 13 de trayectorias, se alimenta la
señal opcionalmente a un dispositivo 120 dinámico, y a
continuación, según el caso de aplicación, a otros elementos 121 de
transmisión. La señal 123 entonces generada para el ángulo de
dirección de la trayectoria de acoplamiento, forma entonces los
datos 16 de realimentación o la dirección o velocidad 106 de la
trayectoria de acoplamiento, que se suministran al dispositivo 11
de regulación. Después de este punto de ramificación, está prevista
una reticulación 127 cinemática. Esta reelabora la dirección o
velocidad 123 de la trayectoria de acoplamiento en la dirección de
la trayectoria final en las derivadas con respecto al tiempo de las
magnitudes de las correspondientes coordenadas bidimensionales. En
la reticulación 127 cinemática se realizan pues en lo esencial,
operaciones geométricas. Los datos 127a para la primera dimensión o
coordenada, se alimentan a un elemento 128a integrador, y los datos
127b para la segunda dimensión o coordenada, a un integrador 128b,
con lo que las magnitudes reguladoras reciben un valor que
corresponde a las coordenadas de la trayectoria de acoplamiento y
que se suministran a la regulación 7 de trayectorias. Estos datos
se alimentan, además, al módulo 15 de conversión, que en el caso
presente de aplicación efectúa el cálculo de las componentes de la
distancia, de las componentes angulares, y de las componentes de la
curvatura y las componente de la aceleración transversal, de la
trayectoria 20 final y, por tanto, calcula los datos 5 ó 101, 102,
103 de la trayectoria final.
El proceso de la generación de trayectorias, se
lleva a cabo de preferencia en varias fases. En cada caso según el
caso de aplicación y según la fase para la que la generación 3 de
trayectorias genera los datos para la trayectoria 25 de
acoplamiento, pueden no funcionar en el dispositivo 11 de
regulación y/o en el módulo 15 de conversión, bucles individuales
de regulación, o sea, por ejemplo, no se utiliza ninguna
realimentación de la distancia 107, datos 5 individuales de la
trayectoria final, por ejemplo, ninguna componente 102 de la
aceleración transversal o de la curvatura, de la trayectoria
final.
Qué fases dentro de un proceso de generación de
trayectorias, y qué conmutaciones pueden preverse en una fase
próxima, se describen a continuación a título de ejemplo, con
relación al caso de aplicación según la figura 6:
La conmutación a la fase siguiente se efectúa
allí de preferencia, según la distancia existente en un ciclo de
cálculo, entre las coordenadas de la trayectoria de acoplamiento y
las coordenadas de la trayectoria final. Aquí se toma para la
distancia de preferencia la distancia más corta entre las
coordenadas relevantes en un ciclo de cálculo de la trayectoria 25
de acoplamiento y la trayectoria 20 final.
La primera fase se activa entonces aquí, en caso
de que el vehículo tenga una distancia mayor de un valor
predeterminado a la trayectoria final, por ejemplo, 1000 m. En esta
primera fase no está en funcionamiento la generación 3 completa de
trayectorias según la invención. Por el contrario se lleva a cabo
solamente, una regulación de la dirección de la trayectoria final
del vehículo, y precisamente, por ejemplo, perpendicular a la
trayectoria final. Aquí se suma a la componente 101 angular de la
trayectoria final, el valor \pm90 grados, no se realimentan la
componente 102 de la aceleración transversal de la trayectoria
final y la realimentación 17 ó 107, mientras que se realimenta la
dirección 106 de la trayectoria de acoplamiento.
En la segunda fase que entra cuando el vehículo
tiene una distancia a la trayectoria final, menor que el valor
predeterminado, el vehículo gira hacia dentro en la dirección de la
trayectoria 20 final. Así pues en esta segunda fase, la regeneración
3 de trayectorias según la invención tampoco está asimismo
completamente en funcionamiento, y tan sólo se realimentan la
componente 101 angular de la trayectoria final -evidentemente sin
una aplicación de \pm90 grados- y la dirección 106 de la
trayectoria de acoplamiento.
La tercera fase comienza cuando el vehículo ha
tomado una dirección que está situada como máximo en un ángulo
determinado respecto al sector relevante de la trayectoria 20 final.
En este caso se suministran primeramente los datos 4a, 4b, 4c al
módulo correspondiente de la generación 3 de trayectorias, para
activar este. Preferentemente se interconectan entonces por etapas o
completos, los datos 5 ó 101, 102, 103 de la trayectoria final, así
como los datos 16, 17 ó 105, 106, 107 de realimentación,
realimentándose globalmente también una cantidad parcial de los
datos 101, 102, 103 de la trayectoria final, y de los datos 106,
107 de realimentación.
La generación 3 de trayectorias trabaja en la
tercera fase hasta que la distancia entre la trayectoria 25 de
acoplamiento y la trayectoria 20 final haya alcanzado un valor
límite predeterminado. En este momento arranca la cuarta fase del
proceso de generación de trayectorias. En esta fase se suministran
entonces los datos de la trayectoria 20 final, directamente a la
regulación 7 de trayectorias, es decir, puede desactivarse la
generación 3 de trayectorias.
Para la producción de una trayectoria
tridimensional de acoplamiento, pueden interconectarse juntas las
generaciones de trayectorias según las figuras 5 y 6. Aquí es
necesario un limitador 76 con valores límite, mediante los cuales
los ascensos de la componente vertical de la trayectoria de
acoplamiento, sean suficientemente pequeños, de manera que la
velocidad no se modifique en la traza horizontal, demasiado
intensamente. Luego puede tomarse la velocidad en el plano
horizontal como constante, de manera que se consiga una
interconexión de las dos generaciones de trayectorias según las
figuras 5 y 6 con proporcionalmente poco gasto en
modificaciones.
Para la generación multidimensional de
trayectorias, es decir, teniendo en cuenta más de una dimensión
para la trayectoria de acoplamiento, por ejemplo, mediante la
inclusión de recorridos adicionales, por ejemplo, de velocidad o de
aceleración, pueden también combinarse varios procedimientos o
sistemas según las figuras 1 y 2, ó varios ejemplos de realización
descritos de la mano de las figuras 5 y 6. En la combinación se
producen flujos de señales y datos, en especial, entre las
correspondientes magnitudes físicas.
Se subraya que como datos 5 de la trayectoria
final, también pueden preverse solamente algunos de los datos 51,
52, 53, 54 ó 101, 102, 103 de la trayectoria final o combinaciones
de los datos de la trayectoria final, representados en las figuras
5 y 6, ó magnitudes equivalentes a los mismos matemática o
físicamente.
Puesto que en la invención, en el dispositivo 11
de regulación, los componentes no lineales en la última fase de
aproximación de la trayectoria 25 de acoplamiento se omiten en la
trayectoria 20 final, el dispositivo 11 de regulación descrito
precedentemente, puede designarse como basándose en un método no
lineal de diseño. Una estructura correspondiente del dispositivo 11
de regulación, se infiere de las representaciones de las figuras 5
y 6. No obstante, por el contrario, el dispositivo 11 de regulación
puede estar formado también de otra manera. En especial, el
dispositivo 11 de regulación puede estar realizado basándose en
métodos no lineales de diseño, es decir, también en la última fase
de aproximación de la trayectoria 25 de acoplamiento a la
trayectoria 20 final, es pues la regulación no lineal.
Claims (8)
1. Procedimiento para la producción de al menos
una trayectoria de acoplamiento para guiar un vehículo a una
trayectoria final predeterminada, con:
- (a)
- Una producción de datos (16) mediante una unidad (13) dinámica de trayectorias, los cuales están en correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento.
- (b)
- Un mando de la unidad (13) dinámica de trayectorias, mediante una unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias.
- (c)
- Una transmisión de los datos (16) que están en correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento, desde la unidad (13) dinámica de trayectorias a la unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias, para la formación de un circuito regulador cerrado.
- (d)
- Un cálculo de magnitudes (5) de la trayectoria final en un módulo (15) de conversión que está unido con la salida de la unidad (13) dinámica de trayectorias, las cuales son derivadas de características geométricas de los datos de la trayectoria final, y
- (e)
- Una alimentación
al menos por fases, de una parte de las magnitudes (5) de la
trayectoria final, como magnitudes de entrada a la unidad (11) de
regulación de la dinámica de
\hbox{trayectorias}.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque como magnitudes (5) de la trayectoria
final, está prevista la posición (51) de la trayectoria final, o la
distancia a la trayectoria (20) final, de la trayectoria (25) de
acoplamiento.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque como magnitudes (5) de la trayectoria
final, está prevista la componente (101) angular de la trayectoria
final, o la componente (51, 101) de la velocidad de la trayectoria
final, o la dirección (51) de la trayectoria final, respectivamente
en la dirección de la trayectoria (25) de acoplamiento.
4. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
magnitudes (5) de la trayectoria final, está prevista la aceleración
de la trayectoria final, o la curvatura (53; 102) de la trayectoria
final, o sus componentes en la dirección de la trayectoria (25) de
acoplamiento.
5. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
magnitudes (5) de la trayectoria final, están previstas una
variación de la aceleración (53; 103) de la trayectoria final, o una
variación de la curvatura (103) de la trayectoria final.
6. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
trayectoria (6, 25) multidimensional de acoplamiento, se suministra
a una regulación (7) de trayectorias, en forma de datos de
posición.
7. Sistema para la producción de al menos una
trayectoria (25) de acoplamiento para guiar un vehículo a una
trayectoria (20) final, comprendiendo el
\hbox{sistema}:- -
- Una unidad (13) dinámica de trayectorias para la producción de datos (16) que están en una correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento.
- -
- Una unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias, que con la unidad (13) de la dinámica de trayectorias, para la regulación de la misma, forma mediante al menos una rama de realimentación, un circuito regulador cerrado, realimentándose a través de la rama de realimentación, datos (16) que están en correlación funcional con datos de la al menos una trayectoria (25) de acoplamiento.
- -
- Un módulo (15) de conversión unido con la unidad (13) dinámica de trayectorias, para la determinación de magnitudes (5) de la trayectoria final, que son derivadas de características geométricas de los datos de la trayectoria final, presentando el módulo (15) de conversión una salida unida con la entrada de la unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias, para la alimentación al menos por fases de las magnitudes (5) de la trayectoria final, como magnitudes de entrada para la unidad (11) de regulación de la dinámica de trayectorias.
8. Sistema para la producción de trayectorias
multidimensionales de acoplamiento, en el que están acoplados
juntos varios de los sistemas según la reivindicación 7.
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