ES2642489T3

ES2642489T3 - Sistema de control de inclinación de pala automático para una máquina de movimiento de tierras

Info

Publication number: ES2642489T3
Application number: ES11746053.5T
Authority: ES
Inventors: Hiroyuki Konno; Vernon Joseph Brabec; Renard Tomas Graham
Original assignee: Topcon Positioning Systems Inc
Current assignee: Topcon Positioning Systems Inc
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: EP2686491B1; EP2686491B9; CA2829336C; AU2011362599B2; CA2829336A1; AU2011362599A1; WO2012125134A1; EP2686491A1; DK2686491T3; US20120239258A1; US8738242B2

Description

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SISTEMA DE CONTROL DE INCLINACION DE PALA AUTOMATICO PARA UNA MAQUINA DE MOVIMIENTO

DE TIERRAS

descripciOn

Antecedentes de la invencion

La presente invencion se refiere generalmente a maquinas de movimiento de tierras y mas particularmente a un control de inclinacion de pala automatico.

Las maquinas de construccion denominadas maquinas de movimiento de tierras se usan para conformar una parcela de terreno en un perfil del suelo deseado. Ejemplos de maquinas de movimiento de tierras incluyen buldocers y motoniveladoras. Los buldocers se usan principalmente para el movimiento grueso de tierra: las motoniveladoras se usan principalmente para el control fino del perfil del suelo final. Los buldocers y las motoniveladoras estan equipados con una pala para mover tierra. La posicion de pala y la situacion de pala son ajustables. La posicion de pala puede especificarse mediante parametros tales como elevacion de pala y desplazamiento lateral de pala. La situacion de pala puede especificarse mediante parametros tales como angulo de basculacion de pala y angulo de inclinacion de pala.

La posicion de pala y la situacion de pala estan controladas a menudo manualmente por un operario de maquina. Para mejorar la precision y la velocidad de operacion, es deseable el control automatico. Se han empleado diversos sistemas de control automaticos. Estos vanan en complejidad, coste, numero de parametros controlados, tiempo de respuesta y precision. El documento US 2009/0069987 A1 da a conocer un metodo y un aparato para controlar el angulo de elevacion de pala y de inclinacion de pala de una pala empujadora. Las mediciones de angulo de elevacion y de inclinacion se calculan a partir de mediciones recibidas desde una antena de sistema satelite de navegacion global (GNSS) y una unidad de medicion inercial montada sobre la pala empujadora. La unidad de medicion inercial incluye tres acelerometros situados ortogonalmente y tres girometros proporcionales situados ortogonalmente. Las mediciones se procesan mediante algoritmos para calcular estimaciones de la elevacion de pala, la velocidad vertical de pala, el angulo de inclinacion de pala y la velocidad angular de inclinacion de pala. Estas estimaciones se proporcionan entonces como entradas para un algoritmo de control que proporciona senales de control para controlar un sistema hidraulico de empuje que controla la elevacion de pala y el angulo de inclinacion de pala.

Breve sumario de la invencion

La invencion se define en las reivindicaciones independientes 1,13 y 14. Se definen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes. Una pala montada sobre un vetnculo se controla automaticamente basandose en las mediciones recibidas desde un giroscopio de tres ejes y dos sensores de pendiente montados sobre la pala. Las mediciones del giroscopio de tres ejes incluyen mediciones de velocidad angular alrededor de tres ejes ortogonales. Las mediciones de los dos sensores de pendiente incluyen un angulo de inclinacion de pala y un angulo de basculacion de pala. Las mediciones del giroscopio de tres ejes y de los dos sensores de pendiente se combinan. El giroscopio de tres ejes y los sensores de pendiente no estan sincronizados. Los algoritmos para la combinacion apropiada de las mediciones representan la secuencia temporal de las mediciones. Una medicion de un sensor de pendiente no se combina con las mediciones del giroscopio de tres ejes si la medicion del sensor de pendiente es mas antigua que las mediciones del giroscopio de tres ejes. Una medicion de un sensor de pendiente tampoco se combina con las mediciones del giroscopio de tres ejes si la medicion del sensor de pendiente no es valida debido a perturbaciones mecanicas.

Una estimacion del angulo de inclinacion de pala se computa a partir de las mediciones combinadas apropiadamente. El angulo de inclinacion de pala se controla basandose en un angulo de inclinacion de pala de referencia y la estimacion computada del angulo de inclinacion de pala. Puede usarse un algoritmo de control derivado proporcional o un algoritmo de control proporcional.

Pueden almacenarse algoritmos de procesamiento de datos y algoritmos de control como codigo ejecutable por ordenador almacenado en un medio legible por ordenador y ejecutado por un sistema de computacion. Una senal de control emitida por el sistema de computacion puede controlar un sistema hidraulico que controla el angulo de inclinacion de pala.

Estas y otras ventajas de la invencion resultaran evidentes para los expertos habituales en la tecnica mediante la referencia a la descripcion detallada y a los dibujos adjuntos siguientes.

Breve descripcion de los dibujos

Las figura 1A y la figura 1B muestran una vista lateral y una vista desde arriba, respectivamente, de una motoniveladora;

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la figura 2 muestra sistemas de coordenadas de referencia;

la figura 3A y la figura 3B muestran la definicion de angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala, respectivamente;

la figura 4A y la figura 4B muestran dos configuraciones de montaje para una unidad de sensor;

la figura 5A muestra un esquema de un algoritmo derivado proporcional de control para el control de inclinacion de pala automatico;

la figura 5B muestra un esquema de un algoritmo de control proporcional para el control de inclinacion de pala automatico;

la figura 6A muestra un esquema de un modulo estimador de inclinacion de pala para un algoritmo derivado proporcional de control;

la figura 6B muestra un esquema de un modulo estimador de inclinacion de pala para un algoritmo de control proporcional;

de la figura 7A a la figura 7C muestran diagramas de flujo de un metodo para el procesamiento de sensor; y

la figura 8 muestra un esquema de un sistema de computacion para implementar un sistema de control de inclinacion de pala automatico.

Descripcion detallada

Las maquinas de movimiento de tierras, tales como buldocers y motoniveladoras, estan equipadas con una pala para mover tierra. La posicion de pala y la situacion de pala se controlan para conformar el suelo hasta un perfil deseado. La posicion de pala y la situacion de pala pueden controlarse manualmente por un operario de maquina o automaticamente por un sistema de control de pala automatico. A menudo, se usan combinaciones de control manual y automatico. Los parametros de pala situados bajo control automatico dependen de la aplicacion, tipo de maquina de movimiento de tierras, precision deseada, tiempo de respuesta, y la complejidad y coste del sistema de control automatico.

Para una motoniveladora, los parametros principales de pala que van a controlarse son el angulo de inclinacion de pala y la elevacion de pala. La figura 1A y la figura 1B muestran una vista lateral y una vista desde arriba, respectivamente, de una motoniveladora 100. La motoniveladora 100 incluye un motor 102, una cabina 104 y una estructura 106 de chasis frontal. El motor 102 esta ubicado en la parte posterior de la motoniveladora 100 y la estructura 106 de chasis frontal esta ubicada en la parte frontal de la motoniveladora 100. Un operario de maquina (no mostrado) se sienta en la cabina 104 y hace funcionar la motoniveladora 100.

Una barra 108 de enganche esta conectada a la estructura 106 de chasis frontal por medio de una union de rotula, y una pala 110 esta montada sobre la barra 108 de enganche. La barra de enganche tambien esta conectada a tres cilindros hidraulicos: el cilindro 112 de levantamiento derecho, el cilindro 114 de levantamiento izquierdo, y el cilindro 116 de desplazamiento central. Observese que: “derecho” y “izquierdo” se especifican con respecto al operario de maquina. Los tres cilindros hidraulicos estan conectados a la estructura 106 de chasis frontal por medio de un acoplamiento 118. El angulo de elevacion y el de inclinacion de la pala 110 se controlan mediante el centro 112 de levantamiento derecho y el centro 114 de levantamiento izquierdo. El cilindro 116 de desplazamiento central se usa para desplazar lateralmente la barra 108 de enganche en relacion con la estructura 106 de chasis frontal. El angulo de basculacion de la pala 110 se controla mediante un cuarto cilindro hidraulico, denotado como el cilindro 120 de control de angulo de basculacion de pala. El angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala se describen con mas detalle a continuacion.

La figura 2 muestra los marcos de referencia usados en los algoritmos de control descritos a continuacion. El marco

210 de navegacion es un sistema de coordenadas cartesianas usado como marco de navegacion local. El origen del marco 210 de navegacion se denota como 211 On, y los ejes se denotan como Norte-Este-Arriba (NEA). Los ejes NEA se denotan tambien como eje 212 Xn, eje 214 Yn, y eje 216 Zn, respectivamente. El plano Xn-Yn se denomina plano 202 de referencia local. El plano 202 de referencia local (tambien denominado plano de nivel local) y el origen

211 On se definen, por ejemplo, por un ingeniero de campo. Una practica comun es definir el plano 202 de referencia local de manera que el eje 216 Zn sea paralelo al vector de fuerza gravitacional local. En algunas practicas, el plano 202 de referencia local es tangente al elipsoide de la Tierra del Sistema geodesico mundial (WGS-84) o paralelo al plano tangente.

El marco 220 de pala es un sistema de coordenadas cartesianas fijado con respecto a la pala 110. El borde superior de la pala 110 se denota como el borde 110T superior de pala. El borde inferior de la pala 110 se denota como el borde 110B inferior de pala. El origen del marco 220 de pala se denota como 221 Ob, y los ejes se denotan como eje

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222 Xb, eje 224 Yb y eje 226 Zb. El sentido positivo del eje 222 Xb senala hacia fuera de la superficie frontal de la pala 110. Observese que tanto el marco 210 de navegacion como el marco 220 de pala siguen la regla de la mano izquierda.

Las razones de rotacion angular de pala alrededor del eje 222 Xb, el eje 224 Yb y el eje 226 Zb se denotan como 232 ox, 234 cay, y 236 oz, respectivamente. Para simplificar la notacion, se omite el subrndice b en las razones de rotacion angular de pala. La posicion del origen 221 Ob con respecto a la pala 110 se define por un usuario tal como un ingeniero de control. La orientacion del eje 222 Xb, el eje 224 Yb y eje 226 Zb con respecto a la pala 110 se define por un usuario. Normalmente, para simplificar las ecuaciones usadas en los algoritmos de control, es ventajoso alinear el eje 224 Yb en paralelo al borde 110B inferior de pala.

Se hace referencia a la figura 3A. El angulo de inclinacion de pala, denotado como a 302, se define como el angulo del borde 110B inferior de pala en relacion con la superficie 202 de referencia local en el marco 210 de navegacion.

Se hace referencia a la figura 3B. El angulo de basculacion de pala, denotado como p 304, se define como el angulo que se bascula el borde 110T superior de pala delante de o detras del borde 110B inferior de pala. El eje 226 Zb se alinea de manera que interseca con el borde 110B inferior de pala y el borde 110T superior de pala. El angulo 304 de basculacion de pala p es el angulo del eje 226 Zb con respecto al eje 216 Zn en el marco 210 de navegacion.

En una realizacion de un sistema de control de pala, el operario de maquina controla manualmente el angulo 304 de basculacion de pala p desplazando el cilindro 120 de control de angulo de basculacion de pala (la figura 1A) hacia delante y hacia atras, y un sistema de control de inclinacion de pala automatico automaticamente controla el angulo 302 de inclinacion de pala a. Observese que tanto el angulo 304 de basculacion de pala p como el angulo 302 de inclinacion de pala a puede variarse de manera intencionada durante una operacion de nivelacion.

Para controlar el angulo de inclinacion de pala bajo movimiento dinamico, es necesaria la estimacion precisa y rapida del angulo de inclinacion de pala. Se usan ampliamente sensores de pendiente para estimar el angulo de inclinacion de pala. En general, un sensor de pendiente mide un angulo de inclinacion con respecto a la superficie de referencia local detectando el vector de fuerza gravitacional local. Diversos tipos de sensores de pendiente estan disponibles; por ejemplo, sistemas microelectromecanicos (MEMS), transductores e inclinometros lfquidos.

Aunque los sensores de pendiente pueden proporcionar mediciones de angulo de inclinacion de pala precisas y estables, tienen dos importantes desventajas. En primer lugar, los sensores de pendiente muestran una respuesta lenta a cambios grandes y rapidos del angulo de inclinacion de pala. El tiempo de respuesta lento en la medicion de angulo de inclinacion de pala se debe a los filtros internos usados para reducir el ruido; estos filtros limitan el tiempo de respuesta y la velocidad de control. En segundo lugar, los sensores de pendiente funcionan apropiadamente solo en un intervalo limitado de movimiento dinamico. Tal como se comento anteriormente, los sensores de pendiente detectan el vector de fuerza gravitacional local para medir el angulo de inclinacion de pala. Sin embargo, un movimiento dinamico alto induce componentes de aceleracion adicionales en los sensores de pendiente. Estas componentes de aceleracion adicionales perturban la deteccion del vector de fuerza gravitacional local y dan como resultado errores en la medicion de angulo de inclinacion de pala. La vulnerabilidad a movimientos dinamicos altos degrada el rendimiento de los sistemas de control bajo movimientos dinamicos altos de la motoniveladora (u otra maquina de movimiento de tierras). Los movimientos dinamicos altos pueden resultar, por ejemplo, de un giro o frenado repentino.

En una realizacion, las desventajas de los sensores de pendiente se superan combinando sensores de pendiente con un giroscopio de tres ejes, que proporciona mediciones de rotacion angular de tres girometros proporcionales situados ortogonalmente. Un giroscopio de tres ejes puede montarse en diversas configuraciones: como unidad de tres ejes integrada, como combinacion de una unidad de eje unico y una unidad de dos ejes o como combinacion de tres unidades de eje unico. Un giroscopio de tres ejes proporciona generalmente mediciones de situacion con una alta velocidad de muestreo integrando las salidas de los tres girometros proporcionales situados ortogonalmente. Ejemplos de girometros proporcionales incluyen sistemas microelectromecanicos (MEMS) y unidades de fibra optica. Para maquinas de movimiento de tierras, las unidades MEMS son ventajosas debido a su robustez y bajo coste. Al contrario que para un sensor de pendiente, un giroscopio de tres ejes muestra significativamente menos retardo en la medicion de situacion, y la medicion de situacion no se degrada los por movimientos dinamicos que se producen durante el funcionamiento. Sin embargo, un giroscopio de tres ejes tiene una desventaja importante. Cualquier error de sensor se acumula en la computacion de la situacion, y errores de situacion son potencialmente ilimitados.

Integrando sensores de pendiente y un giroscopio de tres ejes, las mediciones de sensor de pendiente que tienen precision y estabilidad a largo plazo compensan los errores de giroscopio. A su vez, un giroscopio de tres ejes proporciona mediciones de situacion con pequenos retardos y altas velocidades de muestreo; estas mediciones de situacion mantienen alta precision a corto plazo independientemente del movimiento dinamico.

Ademas de la mejora en las mediciones de situacion, una combinacion de sensores de pendiente y un giroscopio de tres ejes permite a un sistema de control de inclinacion de pala automatico usar un algoritmo de control proporcional

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y derivado (PD). En una realizacion, un algoritmo de control PD usa parametros (comentados en detalle a continuacion) calculados a partir del angulo de inclinacion de pala medido por un sensor de pendiente, el angulo de basculacion de pala medido por un segundo sensor de pendiente, y las razones de rotacion angular de pala medidas por un giroscopio de tres ejes. La realimentacion de razon de rotacion angular de pala en el controlador aumenta ventajosamente la velocidad del control de angulo de inclinacion de pala al tiempo que mantiene la precision y la estabilidad. Tal como se describe a continuacion, se usan las mediciones de dos sensores de pendiente debido a que el acoplamiento entre el angulo de basculacion de pala y el angulo de inclinacion de pala al realizar transformaciones entre el marco de navegacion y el marco de pala.

En la realizacion mostrada en la figura 4A, una unidad 402 de sensor esta montada sobre la parte trasera de la pala 110. La unidad 402 de sensor incluye dos sensores de pendiente y un giroscopio de tres ejes (no mostrado). El primer sensor de pendiente esta montado de manera que mide el angulo 302 de inclinacion de pala aen el marco 210 de navegacion (figura 3A). El segundo sensor de pendiente esta montado de manera que mide el angulo 304 de basculacion de pala p en el marco 210 de navegacion (figura 3B). El giroscopio de tres ejes incluye tres girometros proporcionales situados ortogonalmente. El eje sensible del primer, el segundo y el tercer girometros proporcionales coincide con el eje 222 Xb, el eje 224 Yb y el eje 226 Zb, respectivamente, en el marco 220 de pala (figura 2). Los girometros proporcionales primero, segundo y tercero miden las razones de rotacion angular de pala 232 rox, 234 oy y 236 oz, respectivamente, en el marco 220 de pala.

En la realizacion mostrada en la figura 4B, la unidad 402 de sensor esta montada sobre un poste 404 unido a la pala 110. El poste 404 puede instalarse espedficamente para la unidad 402 de sensor. El poste 404 tambien puede usarse para el montaje de otros equipos de medicion. En el ejemplo mostrado en la figura 4B, una antena 406 esta montada sobre el poste 404. La antena 406 se usa para recibir senales de sistema satelite de navegacion global (GNSS) cuando un GNSS se emplea para medir la posicion de la pala 110. En otro ejemplo, un receptor optico (no mostrado) esta montado sobre el poste 404 cuando un sistema laser se emplea para medir la elevacion de la pala 110.

En el presente documento, un sensor fijado a la pala 110 se refiere a un sensor cuya posicion y situacion se fijan en relacion con el marco 220 de pala. Un sensor fijado a la pala 110 puede montarse directamente sobre la pala 110 (figura 4A) o montarse sobre un soporte unido de manera ngida a la pala 110 (por ejemplo, el poste 404 en la figura 4B). En la figura 4A y la figura 4B, los sensores de pendiente y el giroscopio de tres ejes se muestran como un unico conjunto, la unidad 402 de sensor. En otras realizaciones, los sensores de pendiente y el giroscopio de tres ejes estan configurados como conjuntos independientes. Si los sensores de pendiente ya estan fijados a la pala para un sistema de medicion o control, un giroscopio de tres ejes puede fijarse de manera independiente a la pala. Los costes por tanto pueden reducirse usando los sensores de pendiente existentes.

Se muestran diagramas esquematicos de un sistema de control de inclinacion de pala automatico segun una realizacion en la figura 5A y la figura 6A. La figura 5A muestra un esquema de un algoritmo de control proporcional y derivado (PD) para el angulo 302 de inclinacion de pala a. La senal 507 de control ua se introduce en un sistema 530 hidraulico que controla los cilindros hidraulicos en la motoniveladora 100 (figura 1A y figura 1 B). Los sistemas hidraulicos se conocen bien en la tecnica, y no se describen detalles en el presente documento. Tal como se comento anteriormente, el angulo de elevacion de pala y el angulo 302 de inclinacion de pala ase controlan mediante el cilindro 112 de levantamiento derecho y el cilindro 114 de levantamiento izquierdo. En general, tanto el cilindro 112 de levantamiento derecho como el cilindro 114 de levantamiento izquierdo puede ajustarse para controlar la elevacion de pala, y tanto el cilindro 112 de levantamiento derecho como el cilindro 114 de levantamiento izquierdo pueden ajustarse para controlar el angulo 302 de inclinacion de pala a. En una realizacion, un cilindro (denominado el cilindro de control de elevacion de pala) se usa para controlar la elevacion de pala y el otro cilindro (denominado el cilindro de control de angulo de inclinacion de pala) se usa para controlar el angulo 302 de inclinacion de pala a. En una convencion, el cilindro 112 de levantamiento derecho sirve como el cilindro de control de elevacion de pala y el cilindro 114 de levantamiento izquierdo sirve como el cilindro de control de angulo de inclinacion de pala; sin embargo, las funciones de los dos cilindros pueden intercambiarse.

En una realizacion, la senal 507 de control ua es una senal electrica que controla una valvula electricamente controlada en el sistema 530 hidraulico. El sistema 530 hidraulico controla el desplazamiento del cilindro 532 de control de angulo de inclinacion de pala que controla el angulo 302 de inclinacion de pala a de la pala 110. La unidad 402 de sensor fijada a la pala 110 envfa una senal 513 de sensor, una senal 515 de sensor y una senal 517 de sensor al modulo 540 estimador de inclinacion de pala. A continuacion, se describen detalles adicionales. El modulo 540 estimador de inclinacion de pala se refiere a un modulo funcional. La implementacion del modulo funcional se comenta a continuacion.

La senal 513 de sensor, la senal 515 de sensor y la senal 517 de sensor proporcionan mediciones sin procesar que incluyen errores. El modulo 540 estimador de inclinacion de pala realiza computaciones que reducen diversos errores. Las salidas del modulo 540 estimador de inclinacion de pala son la salida 531, que representa la estimacion de razon de rotacion angular de pala o x alrededor del eje 222 Xb, y la salida 533, lo que representa la estimacion

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de angulo de inclinacion de pala a . A continuacion, se comentan las estimaciones.

La senal 507 de control Ua se calcula tal como sigue. La entrada 501 aref representa el valor de referencia (deseado) del angulo de inclinacion de pala. La entrada 501 aref puede variarse de manera intencionada durante diferentes fases de una operacion de nivelacion. En una realizacion, aref 501 se introduce manualmente por un operario de maquina o un ingeniero de campo. En otra realizacion, se genera un modelo matematico del perfil de terreno deseado y los valores de aref 501 se computan automaticamente basandose en la posicion actual de pala en el modelo de terreno.

En la operacion 520, la estimacion 533 de angulo de inclinacion de pala a , computada mediante el modulo 540 estimador de inclinacion de pala, se resta del angulo 501 de inclinacion de pala de referencia aref para dar lugar al angulo 503 de inclinacion de pala error 8a. En la operacion 522, el angulo 503 de inclinacion de pala error 8a se multiplica por la ganancia de control proporcional Kp para dar lugar al producto 505 Kp8a. En la operacion 526, la estimacion 531 de razon de rotacion angular de pala o x alrededor del eje 222 Xb, computada mediante el modulo 540 estimador de inclinacion de pala, se multiplica por la ganancia de control de velocidad Kv para dar lugar al producto 535 KvO x En la operacion 524, el producto 535 KvO x, se resta del producto Kp8a 505 para dar lugar a la senal 507 de control ua. El objetivo del algoritmo de control PD es mantener el angulo 503 de inclinacion de pala error 8a dentro de los lfmites definidos por el usuario. Estos lfmites se definen, por ejemplo, por un ingeniero de campo o ingeniero de control.

Se hace referencia a la figura 6A. Se muestran la unidad 402 de sensor y el modulo 540 estimador de inclinacion de pala. La unidad 402 de sensor incluye un sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala, un sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala y un giroscopio 606 de tres ejes. Las mediciones emitidas por la unidad 402 de sensor se denominan mediciones sin procesar. El modulo 540 estimador de inclinacion de pala incluye un modulo 610 de procesamiento previo de sensor, un modulo 612 de procesamiento de sensor y un modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. El modulo 610 de procesamiento previo de sensor, el modulo 612 de procesamiento de sensor y el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro hacen referencia a modulos funcionales. La implementacion de los modulos funcionales se describe a continuacion.

El sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala mide el angulo de inclinacion de pala en el marco 210 de navegacion. La salida del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala se denota como angulo de inclinacion de pala apendiente. Debido a factores tales como errores de medicion y retardos de medicion, este valor sin procesar en general puede diferir del valor real del angulo 302 de inclinacion de pala a. Este valor sin procesar se transmite en la senal 513 desde sensor de la unidad 402 de sensor hasta el modulo 540 estimador de inclinacion de pala.

El sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala mide el angulo de basculacion de pala en el marco 210 de navegacion. La salida del sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala se denota como el angulo de basculacion de pala ppendente. Debido a factores tales como errores de medicion y retardos de medicion, este valor sin procesar en general puede diferir del valor real del angulo 304 de basculacion de pala p. Este valor sin procesar se transmite en la senal 515 de sensor desde la unidad 402 de sensor hasta el modulo 540 estimador de inclinacion de pala.

El giroscopio 606 de tres ejes mide las razones de rotacion angular de pala 232 rox, 234 oy y 236 oz alrededor del eje 222 Xb, el eje 224 Yb y el eje 226 Zb, respectivamente, en el marco 220 de pala (figura 2). Las razones de rotacion angular de pala sin procesar [denotadas como (ogir6metro,x, ®gir6metro,y, ®gir6metro,z)] se transmiten en la senal 517 de sensor desde la unidad 402 de sensor hasta la modulo 540 estimador de pala.

Los valores (ogir6metro,x, ®gir6metro,y,&gir6metro,z) se introducen en el modulo 610 de procesamiento previo de sensor, que computa estimaciones de los parametros que representan la situacion actual de pala. En una realizacion, se usan angulos de Euler (angulo de balanceo ^, angulo de cabeceo 0, y angulo de guinada Y) para representar la situacion actual de pala. En otra realizacion, un cuaternio se usa para representar la situacion actual de pala.

Los detalles de computacion de las estimaciones de los angulos de Euler se comentan a continuacion. La salida 601 del modulo 610 de procesamiento previo de sensor incluye la estimacion de angulo de balanceo computada fygimmetro y la estimacion de angulo de cabeceo computada 0g,r6metro; estos valores se introducen en el modulo 612 de procesamiento de sensor. En condiciones espedficas, tal como se comenta a continuacion, el modulo 612 de procesamiento de sensor combina la estimacion de angulo de balanceo computada fygimmetro y la estimacion de angulo de cabeceo computada 0gir6metro con el angulo de inclinacion de pala apendiente medido por el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala Ppendente medido por el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala. El modulo 612 de procesamiento de sensor computa la estimacion de angulo de inclinacion de pala a , la estimacion de razon de rotacion angular de pala de eje Xb o , la estimacion

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angulo de balanceo corregida $ , la estimacion angulo de cabeceo corregida 0 , la estimacion de desviacion de

girometro corregida de eje Xb G bx y la estimacion de desviacion de girometro corregida de eje Yb G by. A continuacion se describen detalles adicionales del modulo 612 de procesamiento de sensor.

La combinacion de los datos recogidos del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala, el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala y el giroscopio 606 de tres ejes pueden proporcionar correcciones para las estimaciones computadas del giroscopio 606 de tres ejes solo. Los valores corregidos se denominan estimaciones corregidas debido a que existen errores residuales; es decir, los valores corregidos en general pueden diferir de los valores reales. Las desviaciones de girometro hacen referencia a errores de compensacion en las mediciones del giroscopio 606 de tres ejes; la determinacion de las desviaciones de girometro se comenta en mas detalle a continuacion.

La salida 603 del modulo 612 de procesamiento de sensor representa las estimaciones corregidas $ , 0 , G bx y

G by; la salida 603 se realimenta al modulo 610 de procesamiento previo de sensor para mejorar la precision de estimaciones posteriores de fygirometro y Ogirometro. A continuacion se describen detalles adicionales del modulo 610 de procesamiento previo de sensor. La salida 605 del modulo 612 de procesamiento de sensor representa el valor

G bx; la salida 605 se introduce en el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. La salida 533 del modulo 612 de procesamiento de sensor representa la estimacion de angulo de inclinacion de pala a .

El modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro recibe el valor G bx del modulo 612 de procesamiento de sensor y el valor sin procesar ®girometro,x medido por el giroscopio 606 de tres ejes. La salida 531 del modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro representa la estimacion de razon de rotacion angular de pala o x. La

estimacion de razon de rotacion angular de pala o x se computa restando G bx de Ogirometro,x.

Las salidas del modulo 540 estimador de inclinacion de pala son la salida 533, que representa la estimacion de angulo de inclinacion de pala a , y la salida 531, que representa la estimacion de razon de rotacion angular de pala o x. Estos valores se usan en el algoritmo de control derivado y proporcional mostrado en la figura 5A, tal como se describe anteriormente.

Detalles de la del angulo de Euler en el modulo 610 de procesamiento previo de sensor se describen tal como sigue. El marco 220 de pala se genera a partir del marco 210 de navegacion (figura 2) a traves de rotaciones sucesivas de angulos, denominados angulos de Euler y denotados como angulo de balanceo $, angulo de cabeceo 0, y angulo de guinada Y:

(1) Comenzar con el marco 210 de navegacion inicial con ejes (Xn, Yn, Zn). Denotar este marco de referencia como RFq con ejes (X0 = Xn, Y0 = Yn,Z0 = Zn).

(2) Rotar RF0 alrededor del eje Z0 a traves del angulo Y. Denotar el marco de referencia resultante como RF1 con ejes (X1,Y1,Z1 = Z0).

(3) Rotar RF1 alrededor del eje Y1 a traves del angulo 0. Denotar el marco de referencia resultante como RF2 con ejes (X2,Y2=Y1,Z2).

(4) Rotar RF2 alrededor del eje X2 a traves del angulo $. Denotar el marco de referencia resultante como RF3, con (X3= X2, Y3,Z3)

Observese que: En las etapas (2) a (4), el origen de los marcos de referencia permanece fijado en 211 On (figura 2). El marco 220 de pala se genera a partir de RF3, trasladando el origen desde 211 On hasta 222 Ob. Sin embargo, dado que los algoritmos de control PD usan solo los angulos de Euler, puede dejarse de lado el traslado.

Usando estos angulos de Euler, el angulo de inclinacion de pala a y el angulo de basculacion de pala p se computan tal como sigue:

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Durante una operacion de nivelacion, en general, el angulo de inclinacion de pala real vana del angulo de inclinacion de pala de referencia. Los valores del angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala medidos por los sensores de pendiente y los valores de las razones de rotacion angular de pala medidos por el giroscopio de tres ejes en general son funciones de tiempo. Se muestrean mediciones de los sensores de pendiente y el giroscopio de tres ejes en tiempos espedficos. El numero de muestras por unidad de tiempo se denomina la velocidad de muestreo; y el intervalo de tiempo entre muestras sucesivas se denomina el intervalo de muestreo. Normalmente, la velocidad de muestreo del giroscopio de tres ejes es mayor que la velocidad de muestreo de los sensores de pendiente.

En el modulo 610 de procesamiento previo de sensor, los angulos de Euler se actualizan cada vez que se obtienen nuevas mediciones (muestras) del giroscopio 606 de tres ejes. Los angulos de Euler se computan basandose en el giroscopio de tres ejes mediciones tal como sigue. En primer lugar, se estiman los valores iniciales de los angulos de Euler y desviaciones en los girometros proporcionales en el giroscopio 606 de tres ejes. Para esta estimacion, el sistema de control requiere un determinado periodo de tiempo de inicializacion durante el cual la pala permanece sin movimiento. Teoricamente, debido a que la pala permanece sin movimiento, el giroscopio 606 de tres ejes debe emitir razones de rotacion angular de pala nulas durante este periodo (ignorando el efecto de la rotacion de la Tierra). Sin embargo, debido al ruido y la desviacion aleatorios, las mediciones tienen generalmente ruido y estan

desviadas. La estimacion de desviacion inicial en cada girometro proporcional (G bx,0 para el girometro de eje Xb,

G by,0 para el girometro de eje Yb y G bz,0 para el girometro de eje Zb) se estima promediando la razon de rotacion angular de pala mediciones sobre este periodo de inicializacion.

Las desviaciones pueden variar como una funcion de tiempo. La variacion es sustancial en los giroscopios de MEMS en particular. Para mejorar la precision de la estimacion de angulo de inclinacion de pala, por tanto, las desviaciones actuales se estiman mediante el modulo 612 de procesamiento de sensor, tal como se describe a continuacion.

La estimacion inicial del angulo de guinada (Ygirometro,o) puede establecerse en un valor arbitrario tal como cero debido a que el angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala son independientes del angulo de guinada, tal como se muestra en (E1) y (E2). La estimacion inicial del angulo de cabeceo (9g,rdmetro,o) se estima promediando las mediciones del sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala sobre el periodo de inicializacion. El valor inicial del angulo de balanceo (^girometro,o) se estima entonces segun la siguiente ecuacion:

imagen3

Donde a es el promedio de las mediciones del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala sobre el periodo de inicializacion.

Una vez que los valores iniciales de los angulos de Euler y las desviaciones de girometro se han establecido, las estimaciones de angulo de Euler se actualizan mediante un metodo que usa una matriz de rotacion. La matriz de rotacion Ct en el tiempo t se proporciona tal como sigue con las estimaciones de angulo de Euler (^gt,9gt, Ygt) en el tiempo t :

(E4)

C,=

cos(^ )cos(y4,) -cos(^,)sen(^)+sen(^,)sen^Jcos^,) sen(^)sen(y/,)+cos(^,)sen(6»?)cos(^,)

cos(^,) sen(^,) cos(^,) cos(^,) + sen(^„) sen(^,) sen^,) - sen(^) cos {y/g)+cos(^,) sen(<^, )sen(y/y)

-sen^) sen((Z)g,)cos((9r) cos(^,)cos(^,)

Se usa la siguiente notacion compacta: pgt = pgir6metro(t), donde pgt es una estimacion de una funcion arbitraria p computada a partir de los valores de (®gir6metro,x(t), ®gir6metroy(t), ®girometro,z(t)) emitidos por el giroscopio 606 de tres ejes en el tiempo t. En la notacion compacta, (®gir6metro,x(t),®gir6metro,y(t),®gir6metro,z(t)) se denotan como (Wgxt, Wgyt, (Ogzt). Las mediciones (wgxt, ®gyt, ogzt) se actualizan mediante el giroscopio 606 de tres ejes en instantes de tiempo discretos t =(...,?-2,?-1,?,?+1,?+2,....), donde t es el tiempo de sistema (por ejemplo, haciendo referencia a un reloj de

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sistema). Estos instantes de tiempo discretos se denominan tambien los momentos de muestreo del giroscopio 606 de tres ejes. El intervalo de tiempo entre los instantes de tiempo es el intervalo de muestreo At. Cada vez que se obtienen nuevas mediciones (®gxt,®gyt,®gzt) del giroscopio 606 de tres ejes, la matriz de rotacion se actualiza.

La actualizacion de la matriz de rotacion desde t hasta t+1 se calcula tal como sigue:

imagen4

donde I es la matriz identidad 3 x 3. a2 y [a x] se proporcionan tal como sigue:

imagen5

imagen6

Entonces, se computan nuevos angulos de Euler a partir de la nueva matriz de rotacion tal como sigue:

imagen7

donde Cj representa el elemento (ij) en la matriz de rotacion.

Tras actualizar los angulos de Euler, el modulo 610 de procesamiento previo de sensor emite las estimaciones de angulo de balanceo computadas fygirometro y la estimacion de angulo de cabeceo computada Qgirometro. A partir de estos dos valores, tal como se muestra a continuacion, la estimacion de angulo de inclinacion de pala a puede

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computarse. En principio, la precision de la estimacion de angulo de inclinacion de pala a puede mejorarse usando la estimacion de angulo de balanceo computada Qgirometro y la estimacion de angulo de cabeceo computada Ogirometro con el angulo de inclinacion de pala apendiente medido por el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala y el angulo de basculacion de pala ppendente medido por el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala (tal como se muestra a continuacion). En la practica, sin embargo, la combinacion de los datos no es sencilla debido a que los sensores no estan sincronizados y debido a que los sensores de pendiente no son precisos durante movimiento dinamico fuerte. Estos factores se comentan a continuacion.

En general, la velocidad de muestreo de un giroscopio de tres ejes es mas alta que la velocidad de muestreo de un sensor de pendiente. Ademas, en general, el giroscopio 606 de tres ejes, el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala y el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala no estan sincronizados. Si los datos del giroscopio 606 de tres ejes se combinan con datos obsoletos del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala o del sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala, se dan como resultado estimaciones que pueden tener grandes errores.

Tal como se comento anteriormente, los sensores de pendiente son vulnerables a movimientos dinamicos altos, mientras que los giroscopios de tres ejes son relativamente inmunes a movimientos dinamicos altos. Si los datos del giroscopio 606 de tres ejes se combinan con datos imprecisos del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala o el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala, las estimaciones resultantes pueden tener grandes errores.

Puede realizarse combinacion de sensores (combinacion de datos de multiples sensores) mediante diversos filtros. Tal como se comento anteriormente, la estimacion de angulo de inclinacion de pala a se computa a partir de la estimacion de angulo de balanceo computada Qgirometro y la estimacion de angulo de cabeceo computada Ogirometro. Por tanto, la precision de la estimacion de angulo de inclinacion de pala depende de la precision de Qgirometro y Ogirometro. La precision de Qgirometro y la precision de Ogirometro dependen de la precision de las estimaciones de desviacion de girometro. Ademas, la precision de la estimacion de razon de rotacion angular de pala depende

de la precision de la estimacion de desviacion de girometro Gbx. Para obtener una estimacion de angulo de

inclinacion de pala precisa y una estimacion de razon de rotacion angular de pala precisa, por tanto, la combinacion de sensores debe proporcionar correcciones precisas en la estimacion de angulo de balanceo computada Qgirometro, la estimacion de angulo de cabeceo computada Ogirometro, la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb, y la estimacion de desviacion de girometro de eje Yb.

Hay dos observaciones disponibles para el filtro de combinacion de sensores: el angulo apendiente de inclinacion de pala y el angulo ppendiente de basculacion de pala medido por el sensor de pendiente de angulo de inclinacion de pala y el sensor de pendiente de angulo de basculacion de pala, respectivamente. Por otra parte, hay cuatro parametros que deben estimarse mediante el filtro: las correcciones en la estimacion de angulo de balanceo computada, la estimacion de angulo de cabeceo computada, la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb, y la estimacion de desviacion de girometro de eje Yb. Por tanto, el filtro debe funcionar en modelos de sistema dinamicos simples o multiples que relaciona los errores en el angulo de balanceo, el angulo de cabeceo, la desviacion de girometro de eje Xb, y la desviacion de girometro de eje Yb con el angulo de inclinacion de pala y la pala angulo de basculacion. Filtros de Kalman o filtros de partfculas son ejemplos de filtros adecuados que se disenan basandose en un modelo de sistema dinamico.

De la figura 7A a la 7C muestran un diagrama de flujo de un algoritmo, segun una realizacion, realizada por el modulo 612 de procesamiento de sensor. Las marcas de referencia mostradas como caracteres alfabeticos dentro de un hexagono se usan para mantener la continuidad entre de la figura 7A a la figura 7C. Las marcas de referencia son marca A 701 de referencia, marca B 703 de referencia, marca C 705 de referencia, y marca D 707 de referencia. Las marcas de referencia se muestran en las figuras como ayudas visuales pero no estan incluidas explfcitamente en la descripcion a continuacion.

Se hace referencia a la figura 7A. En la etapa 702, la estimacion de angulo de balanceo computada Qgirometro(t) se introduce desde el modulo 610 de procesamiento previo de sensor. El procedimiento avanza entonces a la etapa 704, en la que se determina la disponibilidad de un nuevo valor de apendiente del sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala. El valor de Qgirometro(t) llega al modulo 612 de procesamiento de sensor at xt = t + 8Spp- donde Sspp es el retardo de procesamiento para el modulo 610 de procesamiento previo de sensor. El valor previo de Qgirometro (t-1) llega al modulo 612 de procesamiento de sensor at xt-1 = (t-1) + 8spp. Si un valor de apendiente llega en un tiempo xa', tal como xt-1 < xa ^ xt, entonces esta disponible un nuevo valor de apendiente. Para simplificar la notacion, el nuevo valor de apendiente se denomina apendiente(t) cuando la dependencia de tiempo se llama explfcitamente. Se mantiene una notacion similar para un nuevo valor de pendiente, tal como se comenta a continuacion.

En etapa 704, si un nuevo valor de apendiente no esta disponible, entonces el procedimiento avanza a la etapa 714 en

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la que el valor de ^girometro(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C. Si un nuevo valor de apendiente esta disponible, entonces el procedimiento avanza a la etapa 706 en la que se determina la aparicion de una perturbacion. Tal como se comento anteriormente, la medicion de un sensor de pendiente puede corromperse mediante perturbaciones tales como movimientos bruscos de la pala (que incluyen movimientos bruscos de toda la motoniveladora).

Pueden usarse diversos criterios para determinar cuando se produce una perturbacion lo suficientemente alta como para dar una medicion invalida de un sensor de pendiente. En una realizacion, se detecta una perturbacion si

> A a ,

pendiente, max . .

donde

previo de apendiente, y Aapendiente, max es un valor umbral definido por el usuario. Bajo funcionamiento normal, se espera que variaciones en apendiente esten dentro de un intervalo particular. Si el cambio en apendiente de una medicion a la siguiente es inesperadamente largo, entonces se sospecha la nueva medicion de

apendiente.

a s (z")-a (tpn)

pendiente'- (X ' pendiente' IX '

a

pendiente

(Tp)

S a '

es el valor

es el nuevo valor de apendiente,

En otra realizacion, se detecta una perturbacion si |ogir6metro,z(t)| > Qgirometro.z, donde Qgirometro,z es un valor umbral definido por el usuario. Un valor de |ogir6metro,z(t)| excesivamente alto puede resultar, por ejemplo, si la pala gira bruscamente o se voltea. En la figura 6A, la introduccion de Ogirometro.z en el modulo 612 de procesamiento de sensor no se muestra explfcitamente. El valor de Ogirometro.z puede introducirse del giroscopio 606 de tres ejes o pasarse a traves del modulo 610 de procesamiento previo de sensor.

Observese que pueden usarse combinaciones logicas de diferentes criterios para determinar una perturbacion. A

modo de ejemplo, se detecta una perturbacion si

Qgirometro.z.

a..(t£)

pendiente' (X7 nonrtionto' if y

pendiente'' OC ■

> A a

pendiente, max 1

o |®gir6metro,z(t)| >

En etapa 706, si se detecta una perturbacion, entonces se descarta el nuevo valor de apendiente, y el procedimiento avanza a la etapa 714, en la que el valor de ^girometro(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C. Si no se detecta una perturbacion, entonces se acepta el nuevo valor de apendiente, y el procedimiento avanza a la etapa 708, en la que se computa Zbaianceo(t), la medicion de filtro de Kalman en un tiempo t. Los detalles de etapa 708 se describen a continuacion. El procedimiento avanza entonces a la etapa 710, en la que se realiza una determinacion de perturbacion adicional. Si |zbalanced,t)| >Cpaianceo, donde Cbalanceo es un valor umbral definido por el usuario, entonces se detecta una perturbacion. En la realizacion mostrada en la figura 7A, la deteccion de perturbacion en la etapa 710 se realiza ademas de la deteccion de perturbacion en etapa 706. En una segunda realizacion, se omite la etapa 706, y solo se realizan la etapa 708 y la etapa 710 para la deteccion de perturbacion. En una tercera realizacion, se omiten la etapa 708 y etapa 710, y solo se realiza la etapa 706 para la deteccion de perturbacion.

En etapa 710, si se detecta una perturbacion, entonces el nuevo valor de apendiente se declara como invalido, y el procedimiento avanza a la etapa 714, en la que el valor de ^girometro(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C. Si no se detecta una perturbacion, entonces el nuevo valor de apendiente se declara como valido, y el procedimiento avanza

a la etapa 712. Las estimaciones corregidas, $ (t) y Gbx(t), se computan y emiten a la etapa 740 en la figura 7C. Los detalles de la etapa 712 se comentan a continuacion.

Se hace referencia a la figura 7B. El diagrama de flujo en la figura 7B es similar al diagrama de flujo en la figura 7A, excepto que la estimacion de angulo de cabeceo se procesa en vez de la estimacion de angulo de balanceo. En etapa 722, la estimacion de angulo de cabeceo computada 0girometro(t) se introduce desde el modulo 610 de procesamiento previo de sensor. El procedimiento avanza entonces a la etapa 724, en la que se determina la disponibilidad de un nuevo valor de ppendiente desde el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala. Los criterios para la disponibilidad de un nuevo valor de ppendiente son similares a los criterios mencionados anteriormente para la disponibilidad de un nuevo valor de apendiente. Si un nuevo valor de ppendiente no esta disponible, entonces el procedimiento avanza a la etapa 734, en la que el valor de 0girometro(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C.

Si un nuevo valor de ppendiente esta disponible, entonces el procedimiento avanza a la etapa 726, en la que se determina la aparicion de una perturbacion. Los criterios para detectar una perturbacion en mediciones de ppendiente son similares a los criterios mencionados anteriormente para detectar una perturbacion en mediciones de apendiente.

En etapa 726, si se detecta una perturbacion, entonces se descarta el nuevo valor de ppendente, y el procedimiento avanza a la etapa 734, en la que el valor de Ggirdmetrc(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C. Si no se detecta una

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perturbacion, entonces se acepta el nuevo valor de fipendente, y el procedimiento avanza a la etapa 728, en la que se computa Zcabecedt), la medicion de filtro de Kalman en un tiempo t. Los detalles de etapa 728 se describen a continuacion. El procedimiento avanza entonces a la etapa 730, en la que se realiza una deteccion de perturbacion adicional. Si |Zcabeceo(t)| > Cpabeceo, donde Qcabeceo es un valor umbral definido por el usuario, entonces se detecta una perturbacion. En la realizacion mostrada en la figura 7B, se realiza la deteccion de perturbacion en etapa 730 ademas de la deteccion de perturbacion en etapa 726. En una segunda realizacion, se omite la etapa 726, y solo se realizan la etapa 728 y la etapa 730 para la deteccion de perturbacion. En una tercera realizacion, se omiten la etapa 728 y etapa 730, y solo se realiza la etapa 726 para la deteccion de perturbacion.

En etapa 730, si se detecta una perturbacion, entonces el nuevo valor de fipendente se declara como invalido, y el procedimiento avanza a la etapa 734, en la que el valor de Ogimmetro(t) se emite a la etapa 740 en la figura 7C. Si no se detecta una perturbacion, entonces el nuevo valor de fipendiente se declara como valido, y el procedimiento avanza

a la etapa 732. Las estimaciones corregidas, 0 (t) y Gby (t), se computan y emiten a la etapa 740 en la figura 7C. Los detalles de etapa 732 se comentan a continuacion.

Se hace referencia a la figura 7C. En etapa 740, se selecciona un algoritmo de estimacion de inclinacion de pala (BSEA). La eleccion de BSEA depende de si un valor nuevo valido de apendiente esta disponible (figura 7A) y de si un valor nuevo valido de fipendiente esta disponible (figura 7B). Hay cuatro selecciones posibles:

Etapa 750: computa BSEA 1 (valor nuevo valido de apendiente no disponible, valor nuevo valido de fipendiente no disponible)

Etapa 760: computa BSEA 2 (valor nuevo valido de apendiente disponible, valor nuevo valido de fi pendiente no disponible)

Etapa 770: computa BSEA 3 (valor nuevo valido de apendiente no disponible, valor nuevo valido de fipendiente disponible)

Etapa 780: computa BSEA 4 (valor nuevo valido de apendiente disponible, valor nuevo valido de fi pendiente disponible).

A continuacion, los BSEA individuales se suman en primer lugar. Mas adelante, se comentan, detalles de los algoritmos para computar las estimaciones corregidas $ (t) , 0 (t), Gbx(t), y Gby (t) .

En BSEA 1, un valor nuevo valido de apendiente no esta disponible, y un valor nuevo valido de fipendiente no esta disponible. No se realiza ninguna combinacion de sensores. La estimacion de angulo de inclinacion de pala a (t) se computa a partir del faimmetro(t) y Ogimmetro(t):

imagen8

E10)

sen {6 (O)cos(0 (/))

m

jromolro

ONflMTO

atan

c«s (fL. (0) +sen (^U (O)serr (/))

Mmm

I ' V "*1

Ningun valor corregido de los parametros se realimentan al modulo 610 de procesamiento previo de sensor. Ningun valor corregido de la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb se introduce en el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. Puesto que ningun valor corregido de la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb se introduce en el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro, el modulo 614 de calibracion de desviacion

de girometro computa la estimacion de razon de rotacion angular de pala de eje Xb (t) de ®girometro,x(t) y el valor

previo de la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb, denominada Gbx(t-1):

imagen9

Observese que Gbx(t — 1) = Gbx,0 si la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb no se ha corregido previamente.

En BSEA 2, un valor nuevo valido de apendiente esta disponible, y un valor nuevo valido de fipendiente no esta disponible.

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Se realiza combinacion de sensores de fairometro, Ogimmetro, y apendiente. Se computa una estimacion corregida del angulo de balanceo, denominada $ (t) (los detalles se comentan a continuacion). Una estimacion corregida de la

estimacion de desviacion de girometro de eje Xb, denominada Gbx(t) , se computa (los detalles se comentan a continuacion). Las estimaciones corregidas $ (t) y Gbx(t) se realimentan al modulo 610 de procesamiento previo de sensor. La estimacion de angulo de inclinacion de pala a (t) se computa a partir de $ (t) y Ogirometro(t).

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La estimacion corregida Gbx(t) se introduce al modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. La estimacion de razon de rotacion angular de pala de eje Xb <Ox(t) se computa a partir de ogirometro,x(t) y Gbx(t) ;

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En BSEA 3, un valor nuevo valido de apendiente no esta disponible, y un valor nuevo valido de Apendiente esta disponible. Se realiza combinacion de sensores de (fygimmetro, Ogirometro, y Apendiente. Una estimacion corregida del angulo de cabeceo, denominado O(t), se computa (los detalles se comentan a continuacion). Una estimacion corregida de la

estimacion de desviacion de girometro de eje Yb, denominada Gby(t) se computa (los detalles se comentan a continuacion). Las estimaciones corregidas O (t) y Gby (t) se realimentan al modulo 610 de procesamiento previo de sensor. La estimacion de angulo de inclinacion de pala a (t) se computa a partir de $girometro(t) y O (t) :

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Ningun valor corregido de la estimacion de desviacion de girometro de eje Xb se introduce en el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. La estimacion de razon de rotacion angular de pala de eje Xb ®x(t) se

computa a partir de rngimmetm,x(t) y Gbx (t -1) :

imagen13

En BSEA 4, un valor nuevo valido de apendiente esta disponible, y un valor nuevo valido de Apendiente esta disponible. Se realiza combinacion de sensores de fygimmetm, Ogirometro, apendiente, y Apendiente. Las estimaciones corregidas $ (t),

O (t), Gbx(t), y Gby (t) se computan. Las estimaciones corregidas $ (t) , O (t), Gbx(t), y Gby (t) se realimentan al modulo 610 de procesamiento previo de sensor. La estimacion de angulo de inclinacion de pala a (t) se computa a partir de $(t) y O(t):

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La estimacion corregida Gbx(t) se introduce en el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro. La estimacion de razon de rotacion angular de pala de eje Xb (Ox(t) se computa a partir de mgirometro,x(t) y Gbx(t) :

imagen15

Tal como se comento anteriormente, computacion de los valores actuales de $girometro(t) y Ogirometro(t) en el modulo 610 de procesamiento previo de sensor usa el valor previo del angulo de balanceo, el valor previo del angulo de cabeceo, el valor de la estimacion de desviacion de angulo de balanceo, y el valor de la estimacion de desviacion de angulo de cabeceo. La precision de computar los siguientes valores de $girometrc(t + 1) y 0g,rometro(t+1) puede

mejorarse usando las estimaciones corregidas $ (t) , 0 (t), Gbx(t), y Gby (t) en vez de de $girometro(t),

Ogirometro(t), Gbx(t — 1) , y Gby (t — 1). Por tanto, el modulo 612 de procesamiento de sensor realimenta valores de

las estimaciones corregidas $ (t) ,0 (t), Gbx(t), y Gby (t), cuando estan disponibles, al modulo 610 de procesamiento previo de sensor.

En una realizacion, el modulo 612 de procesamiento de sensor usa dos filtros de Kalman extendidos (EKF) para combinar datos de sensores. El primer EKF computa la estimacion corregida de angulo de balanceo y la estimacion corregida de desviacion de angulo de balanceo (estimacion de desviacion de girometro de eje Xb corregida). El segundo EKF computa la estimacion corregida de un angulo de cabeceo y la estimacion corregida de desviacion de angulo de cabeceo (estimacion de desviacion de girometro de eje Yb corregida).

Los detalles del EKF para el angulo de balanceo y las estimaciones de desviacion de angulo de balanceos son los siguientes. El vector de estado Xbatanceo del EKF incluye el error de angulo de balanceo A$ y el error de desviacion de girometro de eje Xb AGbx:

imagen16

Para este vector de estado, puede darse un modelo de propagacion de estado como sigue:

imagen17

donde wbaianceo(t) es un vector de ruido de sistema 2x1 en un tiempo t en el que el primer elemento representa el ruido en el angulo de balanceo, y el segundo elemento representa el ruido en la razon de rotacion angular de balanceo.

Con el vector de estado xbaianceo(t) y las mediciones de sensor de pendiente apendiente(t), se forma un modelo de observacion como sigue:

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donde Rbaianceo(t) es el ruido de medicion en el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala. zbaianceo(t), la medicion de filtro de Kalman en un tiempo t, se computa con la siguiente ecuacion usando la estimacion ^girometro de angulo de balanceo computada y la estimacion Ogirometro de angulo de cabeceo computada, computada en el modulo 610 de procesamiento previo de sensor y el angulo de inclinacion de pala apendiente medido mediante el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala:

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sen («U.(0)cos(6|.„.(/))

i/cos2(^—.('))+sen|2 (O)sen2 (0)

balanceo

a, (t)

pendientev /

Representando estos modelos en una forma general de filtro de Kalman, puede realizarse un EKF que estima el error de angulo de balanceo A0 y el error de desviacion de girometro de eje Xb AGbx usando mediciones de sensor de pendiente.

Con el vector de estado estimado en el EKF, el angulo de balanceo y la desviacion de girometro de eje Xb se corrigen como sigue:

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Gb(t) = Gb(t-l) + AGb(t).

(E23)

Del mismo modo, pueden derivarse los modelos para el EKF para el angulo de cabeceo. El vector de estado (xcabeceo) para este EKF incluye el error de angulo de cabeceo A0 y el error de desviacion de girometro de eje Yb AGby. El modelo de propagacion de estado se da entonces como sigue:

imagen21

donde wcabeceo(t) es un vector de ruido de sistema 2x1 en un tiempo t en el que el primer elemento representa el ruido en el angulo de cabeceo, y el segundo elemento representa el ruido en la razon de rotacion angular de cabeceo. Con el sensor de pendiente de angulo de basculacion de pala medicion (ppendente), se forma el modelo de observacion como sigue:

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donde Rcabeceo(t) es el ruido de medicion en el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala. zcabeceo(t), la medicion de filtro de Kalman en un tiempo t, se computa con la siguiente ecuacion usando la estimacion de angulo de cabeceo computada Ogirometro computada en el modulo 610 de procesamiento previo de sensor y la pala angulo de basculacion ppendente medida por el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala:

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representando estos modelos en una forma general de filtro de Kalman, puede realizarse un EKF que estima el error de angulo de cabeceo A0 y el error de desviacion de girometro de eje Yb AGby usando mediciones de sensor de pendiente.

Con el vector de estado estimado en el EKF, se corrigen el angulo de cabeceo y la desviacion de girometro de eje Yb como sigue:

0(0 = 0 (O-A0(O

N ' girometro N x '

Gby(t) = Gby(t-l) + AGby(t).

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(E28)

En la realizacion descrita anteriormente, la orientacion de pala se representa mediante angulos de Euler. En otra realizacion, la orientacion de pala se representa mediante un cuaternion. Al contrario que con angulos de Euler, el cuaternion es una representacion de situacion de cuatro parametros con los que el sistema de coordenadas del marco 210 de navegacion puede transformarse en el sistema de coordenadas del marco 220 de pala (figura 2). El cuaternion en el instante de tiempo actual puede propagarse al cuaternion en el siguiente instante de tiempo mediante el uso de mediciones (rngirometro,x, rngirometro.y, fflgirometro.z) del giroscopio 606 de tres ejes (vease la figura 6A). La representacion de situacion mediante un cuaternion y el metodo de propagacion que usa mediciones de giroscopo se conocen bien en la tecnica. Un experto en la tecnica puede disenar realizaciones de un modulo de procesamiento previo de sensor y un modulo de procesamiento de sensor para un cuaternion similar a aquellos descritos anteriormente para angulos de Euler.

En las realizaciones descritas anteriormente, el sistema de coordenadas del marco 210 de navegacion se transforma en el sistema de coordenadas del marco 220 de pala a traves de angulos de Euler o un cuaternion. En otras realizaciones, el sistema de coordenadas del marco 220 de pala se transforma en el sistema de coordenadas del marco 210 de navegacion a traves de angulos de Euler o un cuaternion.

La figura 5A y la figura 6A muestran un esquema de un algoritmo de control proporcional y derivado. Para algunas aplicaciones, puede usarse un algoritmo de control proporcional. Por ejemplo, si las especificaciones para la superficie graduada acabada no son tan estrictas, puede usarse un sistema de control de inclinacion de pala automatico una complejidad menor y coste mas bajo. La figura 5B y la figura 6B muestran un esquema de un algoritmo de control proporcional. Tal como se muestra en la figura 5B, para un algoritmo de control proporcional, se omite el bucle derivado en la figura 5A (operacion 526 y operacion 524). La senal de control Ua es entonces igual al producto KpZa 505. En la figura 6B, se omite el modulo 614 de calibracion de desviacion de girometro, puesto que la estimacion 531 de razon de rotacion angular de pala de eje Xb (Ox no se necesita para el algoritmo de control proporcional.

Puesto que el sistema de control de inclinacion de pala automatico descrito en el presente documento es independiente de la elevacion de pala, el sistema de control de inclinacion de pala automatico puede anadirse a las motoniveladoras existentes sin sustituir o modificar los sistemas de control de elevacion existentes. Aunque la motoniveladora 100 (figura 1A y figura 1B) se uso como ejemplo espedfico de una maquina de movimiento de tierras, las realizaciones del sistema de control de inclinacion de pala automatico descritas en el presente documento pueden usarse por otra maquina de movimiento de tierras, tales como buldocers. En general, un experto en la tecnica puede desarrollar realizaciones del sistema de control de inclinacion de pala automatico descrito en el presente documento para el control de inclinacion automatica de una implementacion montada en un vetnculo, en el que puede especificarse la situacion de la implementacion con respecto a un plano de referencia local mediante un angulo de inclinacion de implementacion y un angulo de basculacion de implementacion. Por ejemplo, las realizaciones del sistema de control de inclinacion de pala automatico descritas en el presente documento pueden usarse para el control de inclinacion automatica de una maestra en un pavimentador. En general, en el presente documento, el termino “pala” se refiere a una pala o una implementacion similar a la pala tal como una maestra.

En la figura 5A, la senal 507 de control Ua se introduce en el sistema 530 hidraulico, que controla el desplazamiento del cilindro 532 de control de angulo de inclinacion de pala. Tal como se comento anteriormente, el sistema 530 hidraulico tambien puede controlar el angulo de inclinacion de pala controlando el desplazamiento de dos cilindros de control hidraulicos (el cilindro 112 de levantamiento derecho y el cilindro 114 de levantamiento izquierdo mostrados en la figura 1A y la figura 1B). Un experto en la tecnica puede desarrollar realizaciones del sistema de control de inclinacion de pala automatico para otros sistemas de accionamiento. Por ejemplo, la senal 507 de control ua puede introducirse en un sistema de control electronico que acciona un motor electrico que a su vez acciona un engranaje, tornillo, piston, o arbol de accionamiento a traves de un acoplamiento apropiado. En general, la senal 507

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de control ua se introduce en un sistema de accionamiento de angulo de inclinacion de pala, que controla un accionador de control de angulo de inclinacion de pala acoplado de manera operativa a la pala 110. Un accionador tambien se denomina actuador.

Una realizacion de un sistema 800 computacional para implementar un sistema de control de angulo de inclinacion de pala automatico se muestra en la figura 8. El sistema 800 computacional, por ejemplo, puede instalarse en la cabina 104 de la motoniveladora 100 (figura 1 A y figura 1 B). Un experto en la tecnica puede construir el sistema 800 computacional a partir de diversas combinaciones de hardware, firmware, y software. Un experto en la tecnica puede construir el sistema 800 computacional a partir de diversos componentes electronicos, incluyendo uno o mas micropocersadores con fines generales, uno o mas procesadores de senal digital, uno o mas circuitos integrados de aplicacion espedfica (ASIC), y uno o mas matrices de compuerta programable por campo (FPGA).

El sistema 800 computacional incluye un ordenador 802, que incluye una unidad 804 de procesamiento central (CPU), memoria 806, y un dispositivo 808 de almacenamiento de datos. El dispositivo 808 de almacenamiento de datos incluye al menos un medio legible por ordenador persistente, no transitorio y tangible, tal como memoria de semiconductor no volatil, un disco duro magnetico, o una memoria de solo lectura de disco compacto.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 810 de entrada/salida de usuario, que interconecta el ordenador 802 a los dispositivos 830 de entrada/salida de usuario. Ejemplos de dispositivos 830 de entrada/salida de usuario incluyen un teclado, un raton, un terminal de acceso local, y un elemento de visualizacion de video. Los datos, incluyendo un codigo ejecutable por ordenador, pueden transferirse a y desde el ordenador 802 a traves de la interfaz 810 de entrada/salida de usuario.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 822 de red de comunicaciones, que interconecta el ordenador 802 con una red de comunicaciones. Ejemplos de la red de comunicaciones incluyen una red de area local y una red de area ancha. Un usuario puede acceder al ordenador 802 a traves de un terminal de acceso remoto (no mostrado) que comunica con la red de comunicaciones. Los datos, incluyendo el codigo ejecutable por ordenador, pueden transferirse a y desde el ordenador 802 a traves de la interfaz 822 de red de comunicaciones.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 812 de sensor de pendiente de angulo de inclinacion de pala, que interconecta el ordenador 802 con el sensor 602 de pendiente de angulo de inclinacion de pala.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas un sensor de pendiente de angulo de basculacion de pala interface 814, que interconecta el ordenador 802 con el sensor 604 de pendiente de angulo de basculacion de pala.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 816 de giroscopio de tres ejes, que interconecta el ordenador 802 con el giroscopio 606 de tres ejes.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 818 de sistema hidraulico, que interconecta el ordenador 802 con el sistema 530 hidraulico.

El sistema 800 computacional puede incluir ademas una interfaz 820 de sensores auxiliares, que interconecta el ordenador 802 con sensores 830 auxiliares. Ejemplos de sensores 830 auxiliares incluyen un receptor de sistema de satelite de navegacion global y un receptor optico.

Cada una de las interfaces descritas anteriormente puede hacer funcionar diferentes medios ffsicos. Ejemplos de medios ffsicos incluyen cables, fibras opticas, optica por el espacio libre, y ondas electromagneticas (normalmente en el intervalo de radiofrecuencia y comunmente denominado como interfaz inalambrica).

Como bien se conoce, un ordenador funciona bajo el control de un software informatico, que define el funcionamiento global del ordenador y aplicaciones. La CPU 804 controla el funcionamiento global del ordenador y aplicaciones ejecutando instrucciones de programa informatico que definen el funcionamiento global y aplicaciones. Las instrucciones de programa informatico pueden almacenarse en el dispositivo 808 de almacenamiento de datos y cargarse en la memoria 806 cuando se desea una ejecucion de las instrucciones de programa. Los algoritmos de control de angulo de inclinacion de pala automatico se muestran esquematicamente en la figura 5A, la figura 5B, la figura 6A, y la figura 6B puede definirse mediante las instrucciones de programa informatico almacenadas en la memoria 806 o en el dispositivo 808 de almacenamiento de datos (o en una combinacion de la memoria 806 y el dispositivo 808 de almacenamiento de datos) y controlarse mediante la CPU 804 que ejecuta las instrucciones de programa informatico. Por ejemplo, las instrucciones de programa informatico pueden implementarse como codigo ejecutable por ordenador programado por un experto en la tecnica para realizar algoritmos. Por consiguiente, ejecutando las instrucciones de programa informatico, la CPU 804 ejecuta los algoritmos de control de angulo de inclinacion de pala automatico mostrados esquematicamente en la figura 5A, la figura 5B, la figura 6A, y la figura 6B.

La descripcion detallada anterior debe entenderse como que cada punto es ilustrativo y a modo de ejemplo, pero no restrictivo, y el alcance de la invencion dada a conocer en el presente documento no debe determinarse a partir de la

descripcion detallada, sino a partir de las reivindicaciones como interpretadas segun la amplitud total permitida por las leyes de patente. Debe entenderse que las realizaciones mostradas y descritas en el presente documento solo son ilustrativas de los principios de la presente invencion y que pueden implementarse diversas modificaciones por los expertos en la tecnica si apartarse del alcance de la invencion como confieren las reivindicaciones adjuntas. Los 5 expertos en la tecnica pueden implementar otras combinaciones de caractenstica sin apartarse del alcance de la invencion como confieren las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

Metodo para controlar una pala montada en un vetnculo, comprendiendo el metodo las etapas de:

recibir en un primer tiempo una primera estimacion de angulo de balanceo computada y una primera estimacion de angulo de cabeceo computada, en el que la primera estimacion de angulo de balanceo computada y la primera estimacion de angulo de cabeceo computada estan basadas, al menos en parte, en una primera medicion de velocidad angular alrededor de un primer eje, una segunda medicion de velocidad angular alrededor de un segundo eje, y una tercera medicion de velocidad angular alrededor de un tercer eje de un giroscopio de tres ejes montado en la pala, en el que el primer eje, el segundo eje, y el tercer eje son ortogonales;

recibir en un segundo tiempo una segunda estimacion de angulo de balanceo computada y una segunda estimacion de angulo de cabeceo computada, en el que la segunda estimacion de angulo de balanceo computada y la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada estan basadas, al menos en parte, en una cuarta medicion de velocidad angular alrededor del primer eje, una quinta medicion de velocidad angular alrededor del segundo eje, y una sexta medicion de velocidad angular alrededor del tercer eje del giroscopio de tres ejes montado en la pala; estando caracterizado el metodo por

recibir en un tercer tiempo una medicion de angulo de inclinacion de pala de un sensor de pendiente de angulo de inclinacion de pala montado en la pala;

recibir en un cuarto tiempo una medicion de angulo de basculacion de pala de un sensor de pendiente de angulo de basculacion de pala montado en la pala;

determinar si se satisface una primera condicion de tiempo, en el que la primera condicion de tiempo se representa mediante:

el tercer tiempo es mayor que el primer tiempo y menor que o igual al segundo tiempo;

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo:

determinar si la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida es valida;

determinar si se satisface una segunda condicion de tiempo, en el que la segunda condicion de tiempo se representa mediante:

el cuarto tiempo es mayor que el primer tiempo y menor que o igual al segundo tiempo;

despues de determinar que se satisface la segunda condicion de tiempo:

determinar si la medicion de angulo de basculacion de pala recibida es valida; y

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida es valida, la segunda condicion de tiempo se satisface y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida es valida:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida, la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:

despues de determinar que no se satisface la primera condicion de tiempo y no se satisface la segunda condicion de tiempo:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida y la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida;

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida no es valida y no se satisface segunda condicion de tiempo:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida y la segunda estimacion de angulo de cabeceo

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computada recibida;

despues de determinar que no se satisface la primera condicion de tiempo, se satisface la segunda condicion de tiempo, y el angulo de basculacion de pala recibido no es valido:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida y la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida; y

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida no es valida, se satisface la segunda condicion de tiempo, y el angulo de basculacion de pala recibido no es valido:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida y la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida es valida, y no se satisface la segunda condicion de tiempo:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida, la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida y la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida; y

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida es valida, se satisface la segunda condicion de tiempo, y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida no es valida:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basada, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida, la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida y la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:

despues de determinar que no se satisface la primera condicion de tiempo, se satisface la segunda condicion de tiempo, y el angulo de basculacion de pala recibido es valido:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida, la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida; y

despues de determinar que se satisface la primera condicion de tiempo, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida no es valida, se satisface la segunda condicion de tiempo y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida es valida:

computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en la segunda estimacion de angulo de balanceo computada recibida, la segunda estimacion de angulo de cabeceo computada recibida y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:

recibir un angulo de inclinacion de pala de referencia; y

controlar el angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en el angulo de inclinacion de pala de referencia recibido y la estimacion del angulo de inclinacion de pala computada.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:

recibir un angulo de inclinacion de pala de referencia;

computar una estimacion de la cuarta velocidad angular basandose, al menos en parte, en la cuarta medicion de velocidad angular, la quinta medicion de velocidad angular, la sexta medicion de velocidad angular, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida y la medicion de angulo de basculacion de pala recibida; y

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controlar el angulo de inclinacion de pala basandose, al menos en parte, en el angulo de inclinacion de pala de referencia recibido, la estimacion del angulo de inclinacion de pala computada y la estimacion computada de la cuarta velocidad angular.
7. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la etapa de computar una estimacion del angulo de inclinacion de pala comprende las etapas de:

determinar una primera estimacion de una desviacion de la cuarta medicion de velocidad angular;

determinar una primera estimacion de una desviacion de la quinta medicion de velocidad angular;

computar una primera estimacion de un angulo de balanceo basandose, al menos en parte, en la cuarta medicion de velocidad angular, la quinta medicion de velocidad angular, la sexta medicion de velocidad angular, la primera estimacion determinada de la desviacion de la cuarta medicion de velocidad angular y la primera estimacion determinada de la desviacion de la quinta medicion de velocidad angular; y

computar una primera estimacion de un angulo de cabeceo basandose en la primera medicion de velocidad angular, la segunda medicion de velocidad angular, y la tercera medicion de velocidad angular, la primera estimacion determinada de la desviacion de la primera medicion de velocidad angular y la primera estimacion determinada de la desviacion de la segunda medicion de velocidad angular.
8. Metodo segun la reivindicacion 7, que comprende ademas la etapa de:

computar una estimacion corregida del angulo de balanceo, una estimacion corregida del angulo de cabeceo, una estimacion corregida de la desviacion de la cuarta medicion de velocidad angular, y una estimacion corregida de la desviacion de la quinta medicion de velocidad angular basandose en la cuarta medicion de velocidad angular, la quinta medicion de velocidad angular, la tercera medicion de velocidad angular, la medicion de angulo de inclinacion de pala recibida, la medicion de angulo de basculacion de pala recibida, la primera estimacion determinada de la desviacion de la cuarta medicion de velocidad angular y la primera estimacion determinada de la desviacion de la quinta medicion de velocidad angular.
9. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el vehuculo comprende una maquina de movimiento de tierras.
10. Metodo segun la reivindicacion 9, en el que la maquina de movimiento de tierras comprende una

motoniveladora.
11. Metodo segun la reivindicacion 9, en el que la maquina de movimiento de tierras comprende un buldocer.
12. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la pala comprende una maestra y el vetuculo comprende un pavimentador.
13. Aparato que comprende medios para realizar el metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
14. Programa informatico para ensenar a un ordenador a realizar el metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
15. Medio legible por ordenador que almacena el programa informatico segun la reivindicacion 14.