DE19629542A1 - Einsatzgebietprofilbasiertes Steuersystem und Steuerverfahren für ein Erdbewegungswerkzeug - Google Patents
Einsatzgebietprofilbasiertes Steuersystem und Steuerverfahren für ein ErdbewegungswerkzeugInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für ein
Erdbewegungswerkzeug bzw. eine Erdbewegungseinrichtung
für eine Erdbewegungsmaschine und insbesondere auf eine
Einrichtung und ein Verfahren, welches eine automatische
Steuerung des Erdbewegungswerkzeuges, ansprechend auf
sich verändernde Bodenprofile, gestattet.
Es ist vorteilhaft für ein Erdbewegungswerkzeug einer
Erdbewegungsmaschine, wie beispielsweise einem Ketten
bzw. Raupen-/Rad-Bulldozer, daß er in einer Weise betrie
ben wird, die die größte Produktivität zur Folge hat. Oft
ist die manuelle Steuerung eines Erdbewegungswerkzeuges,
wie beispielsweise einer Bulldozerschaufel ineffizient,
insbesondere über eine Zeitperiode, wenn der Bediener mü
de wird. Eine maximale Produktivität kann erreicht werden
durch Maximieren der "Zugleistung" bzw. "Räumleistung"
(draft power) der Erdbewegungsmaschine. Die Räumleistung
bzw. Zugleistung ist die Rate der tatsächlich nützlichen
Arbeit, die beim Bewegen des Bodens verrichtet wird, und
die als das Produkt der Zug- bzw. Räumkraft des Erdbewe
gungswerkzeuges und der Bodengeschwindigkeit der Erdbewe
gungsmaschine definiert ist.
Im Beispiel eines Bulldozers ist die Zug- bzw. Räumkraft
(draft force) die Kraft auf der Schaufel. Die maximale
Räumleistung wird erreicht, wenn sich der Bulldozer mit
einer optimalen Bodengeschwindigkeit im Verhältnis mit
der Räumkraft bewegt. Zum typischen Bulldozerbetrieb ge
stattet eine Bodengeschwindigkeit von 1,6 mph eine opti
male Leistung und einen optimalen Wirkungsgrad. Die Be
diener haben keine direkte Bodengeschwindigkeitsrückkop
pelung und können nicht die Belastung auf der Schaufel
sehen. Dementsprechend steuern die Bediener oft den Bull
dozer nach ihrem Gefühl für Schlupf- und Motordrehzahl.
Die Verwendung von Schlupf als ein Rückkoppelungs- bzw.
Feedbackmechanismus ist nicht wirkungsvoll, da Schlupf
erst auftritt, wenn die Produktivität schon verloren ge
gangen ist. Bediener, die sich auf ihr Gefühl für
Schlupfrückkoppelung verlassen, tendieren dazu, den Bull
dozer bei einer niedrigeren Rate bzw. Geschwindigkeit zu
betreiben, als benötigt wird, um maximale Leistung und
Effizienz bzw. Wirkungsgrad zu erreichen. Auf der anderen
Seite tendieren Bediener, die sich auf die Motordrehzahl
verlassen, dazu, den Bulldozer mit einer schnelleren Rate
bzw. Geschwindigkeit laufen zu lassen, als benötigt wird,
um maximale Leistung und Wirkungsgrad zu erreichen.
Es werden oft Schwierigkeiten bei der Steuerung des Erd
bewegungswerkzeuges angetroffen, wenn unterschiedliche
Bodenprofile von der Erdbewegungsmaschine angetroffen
werden. Die Position des Erdbewegungswerkzeuges muß ver
ändert werden, so daß es nicht seine angesammelte Last
bzw. Beladung fallen läßt und auch nicht zu tief schnei
det bzw. räumt, und immer noch einen glatten Schnitt bzw.
Räumvorgang erzeugt. Zusätzlich ist es wichtig, um den
maximalen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten, daß der Bedie
ner oder das Steuersystem fähig ist, zwischen unter
schiedlichen Bodenprofilen zu unterscheiden, wie bei
spielsweise Hügel, Felsen und Neigungsveränderungen.
Es sind Steuersysteme entwickelt worden, die Information
zum Steuern der Schaufel während verschiedener Arbeitszu
stände liefern. Jedoch steuern die automatischen Steuer
systeme des Standes der Technik nicht adäquat die Klin
gen- bzw. Schaufelposition, um einen maximalen Wirkungs
grad bei der Vielzahl von Bodenprofilen zu erreichen, die
im Betrieb angetroffen werden. Beispielsweise offenbart
das US-Patent Nr. 4,630,685 von Huck u. a. (das ′685-
Patent) eine Vorrichtung bzw. Einrichtung, um ein Erdbe
wegungswerkzeug zu steuern, und zwar unter Verwendung von
Ringgeschwindigkeit. Das ′685-Patent ist ein sehr grund
legendes System, bei dem die Bodengeschwindigkeit und die
Winkelgeschwindigkeit direkt die Betätigungsvorrichtung
steuern, ohne eine eingreifende Schleife bzw. einen Re
gelkreis auf die Werkzeugposition. Der Mangel bzw. das
Fehlen einer Werkzeugpositionssteuerschleife und das Ver
lassen auf die Winkelgeschwindigkeit hat einen niedrige
ren Betriebswirkungsgrad zur Folge, wenn die Erdbewe
gungsmaschine verschiedene Bodenprofile antrifft.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines
oder mehrere der Probleme, wie oben dargelegt, zu über
winden.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung ist ein automatisches
Steuersystem für ein Erdbewegungswerkzeug einer Erdbewe
gungsmaschine vorgesehen. Das automatische Steuersystem
weist folgendes auf: einen Hebebetätiger bzw. eine Hebe
betätigungsvorrichtung, einen Bodengeschwindigkeitssen
sor, einen Winkelratensensor, Hebepositionsabfühlmittel,
Schlupfdetektiermittel, Neigungsdetektiermittel, Mittel
zum Bestimmen der Position des Erdbewegungswerkzeuges und
zum Erzeugen eines Werkzeugpositionssignals, Einstellmit
tel für die gewünschte bzw. Soll-Bodengeschwindigkeit und
Werkzeugsteuermittel zum Berechnen einer Positionsände
rung des Erdbewegungswerkzeuges und zum Ausgeben eines
Hebebetätigungsvorrichtungsbefehlssignals.
Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung ist ein Ver
fahren zur automatischen Steuerung eines Erdbewegungs
werkzeuges einer Erdbewegungsmaschine vorgesehen. Das
Verfahren weist folgende Schritte auf: Detektieren einer
wahren bzw. Ist-Bodengeschwindigkeit der Erdbewegungsma
schine, Bestimmen der Neigung, auf der die Erdbewegungs
maschine arbeitet, Abfühlen der Winkelrate, Abfühlen der
Position der Hebebetätigungsvorrichtung, Bestimmen eines
Schlupfratenwertes, Bestimmen der Position des Erdbewe
gungswerkzeuges und Erzeugen eines Werkzeugpositions
signals, Einstellen einer vorbestimmten Soll-
Bodengeschwindigkeitseinstellung und Berechnen einer Po
sitionsveränderung des Erdbewegungswerkzeuges und Ausge
ben eines Hebebetätigungsvorrichtungsbefehlssignals.
Fig. 1 ist ein Diagramm der Erdbewegungsmaschine.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Bodenge
schwindigkeit gegenüber der Werkzeugleistung.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des automatischen Steuer
systems für das Erdbewegungswerkzeug der Erdbe
wegungsmaschine.
Fig. 4A ist eine Seitenansicht der Erdbewegungsmaschi
ne, die sich während eines Schnittes bzw. einer
Schubbewegung nach vorne neigt.
Fig. 4B ist eine Seitenansicht der Erdbewegungsmaschi
ne, die sich während eines Schnittes bzw. einer
Schubbewegung nach hinten neigt.
Mit Bezug auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Drauf
sicht einer Erdbewegungsmaschine 10 mit einem Erdbewe
gungswerkzeug 12. Das Erdbewegungswerkzeug 12 wird ver
wendet, um Erde oder Mutterboden zu bewegen.
Zu Veranschaulichungszwecken ist die Erdbewegungsmaschine
10 als ein Bulldozer 14 der Ketten- bzw. Raupenbauart ge
zeigt und das Erdbewegungswerkzeug 12 ist als eine Bull
dozerschaufel 16 gezeigt. Während die Erfindung unter
Verwendung des Bulldozers 14 und der Bulldozerschaufel 16
beschrieben ist, ist vorgesehen, daß die Erfindung auch
in anderen Bauarten von Erdbewegungsmaschinen 10 und Erd
bewegungswerkzeugen 12 verwendet wird, wie beispielsweise
einem Radlader oder einem Raupenlader. Der Bulldozer 14
weist hydraulische Hebebetätigungsvorrichtungen 18 zum
Heben und Senken der Schaufel 16 und hydraulische Kippbe
tätigungsvorrichtungen 20 auf. Obwohl in Fig. 1 nicht
gezeigt, weist der Bulldozer 14 vorzugsweise zwei Hebebe
tätigungsvorrichtungen 18 und zwei Kippbetätigungsvor
richtungen 20 auf, und zwar eine auf jeder Seite der
Bulldozerschaufel 16. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der
Bulldozer 14 einen Satz von Raupen bzw. Ketten 22 auf und
einen Zug- bzw. Räumarm 24, um die Schaufel 16 zu schie
ben.
Leistung, die auf die Schaufel bzw. das Planierschild 16
über hydraulische Hebezylinder 18 während Erdbewegungs
vorgängen aufgebracht wird, verursacht, daß die Schaufel
bzw. das Planierschild 16 den Boden schiebt und trägt.
Eine maximale Produktivität und ein maximaler Wirkungs
grad wird erreicht durch das Aufrechterhalten der maxima
len Leistung auf der Schaufel bzw. dem Planierschild 16.
Leistung in einem solchen Zusammenhang ist allgemein be
kannt als Zug- bzw. Räum- oder Schaufelleistung. Schau
felleistung bzw. Planierschildleistung ist ein Maß der
Rate der tatsächlich nützlichen Arbeit, die beim Bewegen
des Bodens verrichtet wird und kann wie folgt ausgedrückt
werden:
P=F × V
P = Schaufelleistung
F = Schaufelkraft
V = Bodengeschwindigkeit.
P=F × V
P = Schaufelleistung
F = Schaufelkraft
V = Bodengeschwindigkeit.
Die Beziehung zwischen Bodengeschwindigkeit des Bulldo
zers 14 relativ zum Boden und der Schaufelleistung ist in
Fig. 2 für verschiedene Traktions- bzw. Reibungskoeffi
zienten gezeigt. Traktionskoeffizienten variieren gemäß
den Bodenmaterialien und -zuständen.
Eine erste Leistungskurve 30 ist in Fig. 2 gezeigt und
entspricht einem Traktionskoeffizienten von 1. Jedoch
wird ein Traktionskoeffizient von 1 fast niemals beim
tatsächlichen Betrieb verwirklicht. Zweite und dritte
Leistungskurven 32, 34 entsprechen Traktionskoeffizienten
von 0,7 bzw. 0,5. Bei den meisten Anwendungen einschließ
lich Minen- bzw. Bergbauanwendungen ist der Traktions
koeffizient typischerweise im Bereich von 0,5 und 0,7.
Eine maximale Leistungsproduktivität in Vorwärtsrichtung
wird erreicht, wenn der Bulldozer 14 bei den Spitzen der
Leistungskurven 30, 32, 34 betrieben wird. Die Schaufel
leistung ist maximal zwischen den Zuständen "A" und "B"
für alle der abgebildeten Leistungskurven 30, 32, 34. Wie
in Fig. 2 gezeigt, liefert eine Fahrzeugbodengeschwin
digkeit von ungefähr 1,6 MPH die gewünschte Planier
schild- bzw. Schaufelleistung zwischen den Zuständen "A"
und "B".
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines automatischen Steu
ersystems 40 für das Erdbewegungswerkzeug 12 der Erdbewe
gungsmaschine 10. Das automatische Steuersystem 40 ist
geeignet, um die Hebebetätigungsvorrichtung 18 zu steu
ern. Zu Veranschaulichungszwecken ist die Hebebetäti
gungsvorrichtung 18, die im Blockdiagramm der Fig. 3 ab
gebildet ist, als ein einzelner hydraulischer Hebezylin
der 80 gezeigt, und zwar mit einem einzigen Hauptventil
82 und zwei Pilot- bzw. Vorsteuerventilen 84, 86.
Das automatische Steuersystem 40 weist einen Bodenge
schwindigkeitssensor 42 auf. Der Bodengeschwindigkeits
sensor 42 fühlt die wahre bzw. Ist-Bodengeschwindigkeit
"V" der Erdbewegungsmaschine 10 ab und erzeugt darauf an
sprechend ein Bodengeschwindigkeitssignal. Der Bodenge
schwindigkeitssensor 42 ist geeignet am Bulldozer 14 po
sitioniert bzw. angeordnet und weist beispielsweise einen
kontaktlosen Ultraschall- oder Doppler-Radar-Sensor auf.
Das automatische Steuersystem 40 weist auch einen Nei
gungsdetektor 44 auf, um die Neigung oder den Anstieg zu
bestimmen, auf dem der Bulldozer 14 arbeitet. Der Nei
gungsdetektor 44 erzeugt ein Neigungssignal. Im bevorzug
ten Ausführungsbeispiel weist der Neigungsdetektor 44 ei
nen Winkelratensensor auf, wie beispielsweise ein Gyro
skop bzw. einen Kreiselkompaß in Verbindung mit einem
Kalman-Filter, der eine optimale Leistung sowohl im sta
tischen bzw. stationären Zustand als auch bei dynamischen
Anwendungen bietet. Ein Neigungsdetektorsensor, der kapa
zitive oder mit Widerstand behaftete bzw. resistive Strö
mungsmittel verwendet, kann auch verwendet werden. Jedoch
zeigt ein solcher Sensor keine gute Leistung in dynami
schen Situationen und erfordert, daß der Bulldozer 14
nach jedem Durchgang gestoppt wird, um es dem Sensor zu
gestatten, sich zurückzusetzen.
Schlupfdetektierungsmittel 46 detektieren das Ausmaß an
Schlupf, das von den Raupen 22 des Bulldozers 14 ange
troffen wird und erzeugen ein Schlupfsignal. Die Schlupf
detektierungsmittel 46 empfangen das Bodengeschwindig
keitssignal vom Bodengeschwindigkeitssensor 42 und be
rechnen das Ausmaß an Schlupf unter Verwendung der Boden
geschwindigkeit mit beispielsweise der Ausgangsgeschwin
digkeit bzw. -drehzahl eines Drehmomentwandlers, einer
Kettenraddrehzahl und einer Gangwahl. Algorithmen zur Be
stimmung des Schlupfausmaßes sind in der Technik wohlbe
kannt und werden nicht genauer besprochen werden.
Das automatische Steuersystem 40 weist einen Winkelraten
sensor 48 aufs der die Winkelrate des Bulldozers 14 ab
fühlt, und ein Winkelratensignal erzeugt. Der Winkelra
tensensor ist in geeigneter Weise am Bulldozer 14 posi
tioniert und weist beispielsweise ein Gyroskop bzw. eine
Kreiselvorrichtung auf. Ein Quartz-Gyro-Chip, hergestellt
von Systron, ist für diese Anwendung geeignet.
Hebepositionsabfühlmittel 50 fühlen die Position der He
bebetätigungsvorrichtung 18 ab und erzeugen ein Hebeposi
tionssignal. Die Hebepositionsabfühlmittel 50 sind in ge
eigneter Weise auf den Hebebetätigungsvorrichtungen 18
positioniert. Es gibt verschiedene bekannte Linearpositi
onsabfühlvorrichtungen, die die absolute Position messen,
und die in Verbindung mit den Zylindern der Hebebetäti
gungsvorrichtungen 18 verwendet werden können. Beispiels
weise sind RF (Radiofrequenz- bzw. Kurzwellen)-Sensoren
oder LVDT (linear variable differential transformer) bei
de wohlbekannt und geeignet. Zusätzlich können die Hebe
positionsabfühlmittel 50 durch eine Vorrichtung ersetzt
werden, die die Position des Erdbewegungswerkzeuges 12
relativ zur Erdbewegungsmaschine 10 mißt, wie beispiels
weise ein Radarsystem.
Neigungspositionsabfühlmittel 52 fühlen die Neigung bzw.
Kippung der Schaufel bzw. des Planierschildes 16 ab und
erzeugen ein Neigungspositionssignal. Eine relative Posi
tion wird als eine Funktion der Hydraulikströmungsmittel
menge berechnet, in die die Zylinder der hydraulischen
Kippbetätigungsvorrichtungen 20 eintritt, was eine Funk
tion der Flußrate bzw. -geschwindigkeit des Hydrau
likströmungsmittels und der Zeit ist, über die das Strö
mungsmittel in die Zylinder der hydraulischen Kippbetäti
gungsvorrichtungen 20 eintritt. Die Neigungspositionsab
fühlmittel 52 und ein damit assoziiertes Verfahren sind
genauer im US-Patent Nr. 5,467,829 beschrieben, einge
reicht am 21. November 1995, mit dem Titel "Automatic
Lift And Tilt Coordination Control System And Method Of
Using Same" (Automatisches Hebe- und Kippkoordinations
steuersystem und Verfahren zu seiner Verwendung) von
Stratton u. a., welches hierin durch Bezugnahme aufgenom
men sei.
Das automatische Steuersystem 40 weist weiter Werkzeugpo
sitionsbestimmungsmittel 54 zum Bestimmen der Position
der Schaufel 16 auf. Die Werkzeugpositionsbestimmungsmit
tel 54 empfangen das Schlupfsignal von den Schlupfdetek
tierungsmitteln 46, das Winkelratensignal vom Winkelra
tensensor 48, das Hebepositionssignal von den Hebepositi
onsabfühlmitteln 50 und das Kipp-Positionssignal von den
Kipp-Positionsabfühlmitteln 52. In einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel, welches im folgenden genauer beschrieben
werden wird, verwenden die Werkzeugpositionsbestimmungs
mittel 54 nicht das Kipp-Positionssignal von den Kipp-
Positionsabfühlmitteln 52.
Die Werkzeugpositionsbestimmungsmittel 54 verwenden die
oben dargelegten Signale, um die Höhe der Schaufel bzw.
des Planierschildes 16 als eine Funktion von bis zu drei
Ausdrücken zu berechnen. Der erste Ausdruck der Schaufel
höhe ist primär eine Funktion des Winkelratensignals. Das
Winkelratensignal kann integriert werden, um eine Verän
derung des Kippwinkels und den Kippwinkel selbst abzulei
ten.
Mit Bezug auf Fig. 4A sind der Bulldozer 14 und die
Schaufel 16 gezeigt, wie sie sich nach vorne in den
Schnitt von oben hineinneigen. Wenn diese Vorwärtsneigung
auftritt, schneidet die Schaufel 16 tiefer in den Boden.
Der Neigungswinkel 90 ist in Fig. 4A gezeigt. Zusätzlich
ist, wie in Fig. 4A veranschaulicht , die Vorwärtsnei
gungsachse 92 ungefähr der COG (COG = center of gravity =
Schwerpunkt) des Bulldozers 14 und der Abstand von der
Vorwärtsneigungsachse 92 zur Schaufel 16 ist als "L1"
identifiziert.
Genauso sind in Fig. 4B der Bulldozer 14 und die Schau
fel 16 als nach hinten oder rückwärts kippend gezeigt,
wobei die Schaufel 16 dazu neigt, sich aus dem Boden her
auszubewegen. Der Neigungswinkel 90 ist in Fig. 4B ge
zeigt. Zusätzlich ist, wie in Fig. 4B gezeigt, die hin
tere Kippachse 94 ungefähr das hintere Laufrad des Bull
dozers 14 und der Abstand von der hinteren Neigungsachse
94 zur Schaufel 16 ist als "L2" identifiziert.
Die Werkzeugpositionsbestimmungsmittel 54 berechnen den
ersten Ausdruck bzw. Berechnungsterm der Schaufelhöhenpo
sition (PIT_TM = PITCH TERM) gemäß der folgenden Glei
chung:
PIT_TM = K1 ⟂ PA(t) θ dt
mit:
K1 = Abstand von entweder dem hinteren
Laufrad (L1) oder dem COG bzw. Schwer
punkt (L2) der Schaufel mm) × 0,01745
rad/deg
PA = Neigungsachse (L1 oder L2)
θ = Neigungswinkel.
PA = Neigungsachse (L1 oder L2)
θ = Neigungswinkel.
Wenn der Neigungswinkel größer ist als ein abstandsgefil
terter Neigungswinkel, dann ist K1 ein konstanter Wert,
der mit dem hinteren Laufradabstand (L1) assoziiert ist.
Anderenfalls ist K1 ein konstanter Wert, der mit dem
Schwerpunktsabstand bzw. COG-Abstand (L2) assoziiert ist.
Zusätzlich, falls K1 eine Konstante ist, die mit dem hin
teren Laufrad assoziiert ist, wird die Konstante als eine
Funktion des Schlupfes gemäß einer Look-up- bzw. Nach
schau-Tabelle geändert. Der Zweck der Änderung des K1-
Wertes als eine Funktion des Schlupfsignals, wenn die
hintere Neigungsachse 94 verwendet wird, ist es, einem
Einsinken Rechnung zu tragen, welches von Spur- bzw. Zug
schlupf verursacht wird. Die Nachschau-Tabelle verringert
den Wert von K1, wenn der Schlupf sich vergrößert.
Der zweite Schaufel- bzw. Planierschildhöhenausdruck
(LFT_TM = LIFT TERM) ist primär eine Funktion des Hebepo
sitionssignals, das von den Hebepositionsabfühlmitteln 50
erzeugt wird. Die Werkzeugpositionsbestimmungsmittel 54
berechnen den zweiten Ausdruck bzw. Term der Schaufelhö
henposition gemäß der folgenden Formel:
LFT_TM = K2 * Hebeposition.
Der Ausdruck bzw. Term K2 ist eine Konstante, und zwar
basierend auf der Geometrie des Zylinders, um dem Winkel
Rechnung zu tragen, in dem die Hebebetätigungsvorrichtung
18 mit Bezug auf den Bulldozer 14 positioniert ist.
Der dritte Schaufelhöhenterm bzw. -ausdruck (TIP_TM = TIP
TERM) ist primär eine Funktion des Kipp-Positionssignals,
welche von den Kipp-Positionsabfühlmittel 52 erzeugt
wird. Die Werkzeugpositionsbestimmungsmittel 54 berechnen
den Neigungswinkel der Schaufel aus dem Kipp-
Positionssignal. Die Werkzeugpositionsbestimmungsmittel
54 berechnen den dritten Ausdruck der Schaufelhöhenposi
tion gemäß der folgenden Formel:
TIP_TM = K3 * Neigungswinkel der Schaufel.
Der Ausdruck K3 ist eine Konstante, basierend auf der
Geometrie der Anordnung der Schaufel 16 und der Kippbetä
tigungsvorrichtung 16. Die Werkzeugpositionsbestimmungs
mittel 54 summieren die drei Schaufelhöhenausdrücke, um
das Werkzeugpositionssignal abzuleiten. Die Werkzeugposi
tionsbestimmungsmittel 54 können auch nur die ersten zwei
Ausdrücke summieren, um das Werkzeugpositionssignal ab zu
leiten.
Das automatische Steuersystem 40 weist weiter Einstell
mittel 56 für die gewünschte Bodengeschwindigkeit auf,
welche eine vorbestimmte gewünschte Bodengeschwindigkeit
seinstellung einstellen. Der Bediener kann die gewünschte
bzw. Soll-Bodengeschwindigkeitseinstellung abstimmen. Un
ter normalen Bedingungen ist die Einstellung der Soll-
Bodengeschwindigkeit 1,6 MPH, wie in Fig. 2 abgebildet.
Die Einstellmittel 56 für die gewünschte Bodengeschwin
digkeit bzw. die Soll-Bodengeschwindigkeitseinstellmittel
56 stellen die Soll-Bodengeschwindigkeit als eine Funkti
on des Neigungssignals ein, welches vom Neigungsdetektor
44 erzeugt wird, und erzeugen ein Referenzsignal für die
eingestellte Bodengeschwindigkeit. Die Einstellung wird
unter Verwendung von Look-up- bzw. Nachschau-Tabellen
durchgeführt, die verschiedene Neigungswerte mit Bodenge
schwindigkeitswerten korrelieren. Zum Beispiel, für 20%,
soll die gewünschte bzw. Soll-Geschwindigkeit bei 1,4 MPH
liegen. Dieses Merkmal hält die Schaufelbelastung auf
recht, wenn sich die Neigung des Bodens verändert. Eine
solche Veränderung und Einstellung ist wichtig, um die
Produktivität bei veränderlichen Steigungen zu optimie
ren.
Das automatische Steuersystem 40 weist Werkzeugsteuermit
tel 58 auf, die eine Positionsveränderung der Schaufel 16
berechnen, und ein Hebebetätigungsvorrichtungsbefehls
signal ausgeben, um die hydraulischen Hebebetätigungsvor
richtungen 18 zu steuern. Die Neigungssteuermittel 58
empfangen das Bodengeschwindigkeitssignal vom Bodenge
schwindigkeitssensor 42, das Referenzsignal für die ein
gestellte Bodengeschwindigkeit von den Soll-
Bodengeschwindigkeitseinstellmitteln 56, das Schlupfsi
gnal von den Schlupfdetektierungsmitteln 46 und das Werk
zeugpositionssignal von den Werkzeugpositionsbestimmungs
mitteln 54.
Die Werkzeugsteuermittel 58 berechnen und bestimmen das
ordnungsgemäße Hebebetätigungsvorrichtungsbefehlssignal
in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird ein Soll-
Werkzeugpositionsterm bzw. -ausdruck als eine Funktion
von vier Basiswerten berechnet. Der erste Wert (IP_REF =
IMPLEMENT POSITION REFERENCE) ist die Werkzeugposition,
wie sie vom Werkzeugpositionssignal geliefert wird.
Der zweite Wert, der in der ersten Stufe des Berechnungs
prozesses verwendet wird, und zwar gefolgt von den Werk
zeugsteuermitteln 58 ist ein Schlupffehlerwert (SLP_ERR =
SLIP ERROR). Der Schlupffehlerwert wird vom Schlupfsignal
abgeleitet. Die Werkzeugsteuermittel 58 berechnen den
Schlupffehlerwert gemäß der folgenden Formel:
SLP_ERR = K4 ⟂ SV - (0,0165)SV Δx
mit:
K4 = Stabilitätskonstante
SV = Schlupfwert
Δx = Abstandsveränderung.
SV = Schlupfwert
Δx = Abstandsveränderung.
Wenn SLP_ERR < 0 ist, dann gilt SLP_ERR = vorheriges
SLP_ERR.
K4 ist eine vorbestimmte Konstante, die auf Stabilitäts
kriterien begründet ist. Die Verwendung einer solchen
Konstante ist dem Fachmann bekannt.
Der dritte Wert, der in der ersten Stufe des Berechnungs
prozesses verwendet wird, gefolgt von den Werkzeugsteuer
mitteln 58 ist ein Geschwindigkeitsfehlerwert (SPD_ERR =
SPEED ERROR). Der Geschwindigkeitsfehlerwert wird vom Bo
dengeschwindigkeitssignal und vom Referenzsignal für die
eingestellte Bodengeschwindigkeit abgeleitet. Die Werk
zeugsteuermittel 58 berechnen den Geschwindigkeitsfehler
wert gemäß der folgenden Formel:
SPD_ERR = K5 ∫ (SPEED - SPEEDREF) Δx
mit:
K5 = Stabilitätskonstante
SPEED = Bodengeschwindigkeit
SPEEDREF = Referenzsignal für die einge stellte Geschwindigkeit
Δx = Abstandsänderung.
SPEED = Bodengeschwindigkeit
SPEEDREF = Referenzsignal für die einge stellte Geschwindigkeit
Δx = Abstandsänderung.
K5 ist eine vorbestimmte Konstante, die auf Stabilitäts
kriterien basiert. Die Verwendung einer solchen Konstante
ist dem Fachmann bekannt.
Der Schlupffehlerwert (SLP_ERR) und der Geschwindigkeits
fehlerwert (SPD_ERR) sind auf gewisse Prozentsatzverände
rungen begrenzt, um Stabilitätsprobleme zu vermeiden.
Beispielsweise, wenn sich die Schaufel in den Boden
senkt, ist die gestattete Prozentveränderung 6%. Wenn die
Schaufel angehoben wird, ist die gestattete Prozentverän
derung 20%.
Der vierte Wert, der in der ersten Stufe des Berechnungs
prozesses verwendet wird, und zwar gefolgt von den Werk
zeugsteuermitteln 58 ist ein Proportionalgeschwindig
keitswert (PRO_SPD = PROPORTIONAL SPEED). Der Proportio
nalgeschwindigkeitswert wird vom Bodengeschwindigkeits
signal und vom Referenzsignal für die eingestellte Boden
geschwindigkeit abgeleitet. Die Werkzeugsteuermittel 58
berechnen den Proportionalgeschwindigkeitswert gemäß der
folgenden Formel:
PRO_SPD = K6 (SPEED - SPEEDREF)
mit:
K6 = Konstante
SPEED = Bodengeschwindigkeit
SPEEDREF = Referenzsignal für die eingestellte Geschwindigkeit.
SPEED = Bodengeschwindigkeit
SPEEDREF = Referenzsignal für die eingestellte Geschwindigkeit.
K6 ist eine vorbestimmte Konstante. Der Proportionalge
schwindigkeitswert gestattet es der Schaufel, sich auf
Felsen einzustellen, die im Boden angetroffen werden, und
zwar verglichen mit Neigungsveränderungen, da er nur auf
Bodengeschwindigkeitsveränderungen basiert.
Die erste Stufe hat die Berechnung eines Soll-
Werkzeugpositionswertes (IP_DES = IMPLEMENT POSITION DE-
SIRED) durch das Summieren der vier Ausdrücke bzw. Terme
zur Folge: Anfangswerkzeugposition, Schlupffehlerwert,
Geschwindigkeitsfehlerwert und Proportionalgeschwindig
keitsproportionalwert:
IP_DES = IP_REF + SLP_ERR + SPD_ERR + PRO_SPD.
In der zweiten Stufe wird ein Hebebetätigungsvorrich
tungsbefehlssignal (LFT_CMD = LIFT COMMAND) als eine
Funktion des Soll-Werkzeugpositionsausdruckes (IP_DES)
erzeugt, der in der ersten Stufe berechnet wurde, und aus
dem Werkzeugpositionssignal (IP_REF), welches von den
Werkzeugpositionsbestimmungsmitteln 54 erzeugt wird. Das
Hebebetätigungsvorrichtungsbefehlssignal wird aus der
Differenz bzw. dem Unterschied zwischen dem Soll-
Werkzeugpositionsausdruck und dem Werkzeugpositionssignal
(IP_ERR) in der folgenden Weise abgeleitet:
IP_ERR = IP_DES - IP_REF
IP_ERR = IP_DES - IP_REF
LFT_CMD = K7(TQ, PR)*IP_ERR + K8(TQ, PR)*d(IP_ERR)/dx.
Die Ausdrücke K7(TQ, PR) und K8(TQ, PR) werden aus Nach
schau-Tabellen abgeleitet, die gemäß der Drehmoment- und
Neigungsrate variieren, so daß, falls es eine kleine
Schaufelbelastung gibt, der Gain- bzw. Verstärkungswert
der Terme verringert wird, um die Stabilität zu vergrö
ßern. Die Verwendung von solchen Konstanten ist in der
Technik bekannt. Das Hebebetätigungsvorrichtungsbefehls
signal (LFT_CMD) steuert das Erdbewegungswerkzeug 12.
Da am Erdbewegungswerkzeug 12 Einstellungen vorgenommen
werden, können die das Bodenprofil darstellenden Einstel
lungen des Erdbewegungswerkzeugs 12 im automatischen
Steuersystem 40 gespeichert werden. Das Bodenprofil würde
im wesentlichen eine Karte der Bodenkonturen sein, die
von der Erdbewegungsmaschine 10 abgedeckt worden sind.
Wenn die Erdbewegungsmaschine 10 über die gleiche Route
bzw. Strecke geht, würde das gespeicherte Bodenprofil
(GND_HT = GROUND HEIGHT) an die Werkzeugsteuermittel 58
geliefert werden und-bei der Berechnung des Soll-
Werkzeugpositionsausdruckes (IP_DES) in der folgenden
Weise verwendet werden:
IP_DES = IP_REF + SLP_ERR + SPD_ERR + PRO_SPD +
KΔGND_HT.
Der Bodenprofilausdruck KΔGND_HT weist eine vorbestimmte
Konstante auf, die durch die Veränderung der Bodenhöhe
vom Bodenprofil multipliziert wird. Der Ausdruck bzw.
Term liefert ein Vorwärtslieferelement, um zu gestatten,
daß das Erdbewegungswerkzeug gemäß den auftauchenden Ver
änderungen im Bodenprofil eingestellt wird.
Das automatische Steuersystem 40 wird vorteilhafterweise
bei Bauausrüstung, wie beispielsweise Rad- und Ketten-
bzw. Raupenbulldozern verwendet. Es wird klar sein, daß
unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ein Bulldozer
im produktivsten bzw. wirkungsvollsten Betriebszustand
arbeiten kann. Eine stabile Werkzeugsteuerung wird über
allen Bodenprofilen aufrechterhalten, die von der Erdbe
wegungsmaschine 10 angetroffen wird. Die Produktivität
wird wesentlich verbessert, und zwar durch automatisches
Steuern des Erdbewegungswerkzeug 12, ansprechend auf ab
gefühlte Variablen, die sich direkt auf die Schaufel-
bzw. Planierschildleistung beziehen.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung können
aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und
der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Vorgesehen ist eine Vorrichtung und Verfahren zur automa tischen Steuerung der Position eines Erdbewegungswerkzeu ges einer Erdbewegungsmaschine, ansprechend auf variie rende Bodenprofile.
Vorgesehen ist eine Vorrichtung und Verfahren zur automa tischen Steuerung der Position eines Erdbewegungswerkzeu ges einer Erdbewegungsmaschine, ansprechend auf variie rende Bodenprofile.
Claims (14)
1. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine, welches folgendes auf
weist:
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal;
Hebepositionsabfühlmittel, die mit der Hebebetäti gungsvorrichtung assoziiert sind, um die Position der He bebevorrichtung abzufühlen, und um ein Hebepositions signal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen;
Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und Er zeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals und des Hebepositionssignals und zum Er zeugen eines Werkzeugpositionssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschen Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und zum Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und ansprechend darauf Berechnen einer Veränderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges und Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrichtungsbefehls signals.
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal;
Hebepositionsabfühlmittel, die mit der Hebebetäti gungsvorrichtung assoziiert sind, um die Position der He bebevorrichtung abzufühlen, und um ein Hebepositions signal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen;
Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und Er zeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals und des Hebepositionssignals und zum Er zeugen eines Werkzeugpositionssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschen Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und zum Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und ansprechend darauf Berechnen einer Veränderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges und Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrichtungsbefehls signals.
2. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach Anspruch 1, welches
ein manuelles Steuerglied aufweist.
3. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
welches Mittel aufweist, um ein Bodenprofil zu bestimmen
und zu speichern, wobei das Bodenprofil die Konturen des
Bodens anzeigt, der zuvor von der Erdbewegungsmaschine
überfahren bzw. überquert wurde.
4. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, wobei die
Werkzeugsteuermittel Mittel aufweisen, um das Bodenprofil
aufzunehmen und darauf ansprechend eine Veränderung der
Position des Erdbewegungswerkzeuges zu berechnen.
5. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei der
Winkelratensensor ein Gyroskop aufweist.
6. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die
Hebepositionsabfühlmittel einen LVDT-Sensor aufweisen.
7. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die
Hebepositionsabfühlmittel einen RF- bzw. Hochfrequenzsen
sor aufweisen.
8. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungswerk
zeuges Mittel aufweisen, um die Neigungsachse der Erdbe
wegungsmaschine zu bestimmen, und zwar als eine Funktion
des Schlupfsignals und des Winkelratensignals.
9. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine nach einem der vorherge
henden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die
Werkzeugsteuerungsmittel folgendes aufweisen:
Mittel zum Bestimmen eines Schlupffehlerwertes als eine Funktion des Schlupfsignals;
Mittel zum Bestimmen eines Geschwindigkeitsfehler wertes als eine Funktion des Bodengeschwindigkeitssignals und des Referenzsignals für die eingestellte Bodenge schwindigkeit;
Mittel zum Bestimmen eines Geschwindigkeitspropor tionalwertes als eine Funktion des Bodengeschwindigkeits signals und des Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit;
erste Steuerschleifenmittel zum Berechnen eines ge wünschten bzw. Soll-Werkzeugpositionswertes als eine Funktion des Schlupffehlerwertes, des Geschwindigkeits fehlerwertes, des Geschwindigkeitsproportionalwertes und des Werkzeugpositionssignals; und
zweite Steuerschleifenmittel, um eine Positionsver änderung des Erdbewegungswerkzeuges zu berechnen, und zwar als eine Funktion der Soll-Werkzeugposition und des Werkzeugpositionssignals und zum Ausgeben eines Hebebetä tigungsvorrichtungsbefehlssignals.
Mittel zum Bestimmen eines Schlupffehlerwertes als eine Funktion des Schlupfsignals;
Mittel zum Bestimmen eines Geschwindigkeitsfehler wertes als eine Funktion des Bodengeschwindigkeitssignals und des Referenzsignals für die eingestellte Bodenge schwindigkeit;
Mittel zum Bestimmen eines Geschwindigkeitspropor tionalwertes als eine Funktion des Bodengeschwindigkeits signals und des Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit;
erste Steuerschleifenmittel zum Berechnen eines ge wünschten bzw. Soll-Werkzeugpositionswertes als eine Funktion des Schlupffehlerwertes, des Geschwindigkeits fehlerwertes, des Geschwindigkeitsproportionalwertes und des Werkzeugpositionssignals; und
zweite Steuerschleifenmittel, um eine Positionsver änderung des Erdbewegungswerkzeuges zu berechnen, und zwar als eine Funktion der Soll-Werkzeugposition und des Werkzeugpositionssignals und zum Ausgeben eines Hebebetä tigungsvorrichtungsbefehlssignals.
10. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine, welches folgendes auf
weist:
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
Kipp-Positionsabfühlmittel, die mit dem Erdbewe gungswerkzeug assoziiert sind, um die Kippung bzw. Nei gung des Erdbewegungswerkzeuges abzufühlen, und um ein Kipp-Positionssignal zu erzeugen;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal; Hebepositionsabfühlmittel, die mit der Hebebetäti gungsvorrichtung assoziiert sind, um die Position der He bebebetätigungsvorrichtung abzufühlen, und um ein Hebepo sitionssignal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen; Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und Er zeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals, des Kipp-Positionssignals und des Hebe positionssignals und zum Erzeugen eines Werkzeugpositi onssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschten Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und zum Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und um darauf ansprechend die Ver änderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges zu be rechnen und zum Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrich tungsbefehlssignals.
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
Kipp-Positionsabfühlmittel, die mit dem Erdbewe gungswerkzeug assoziiert sind, um die Kippung bzw. Nei gung des Erdbewegungswerkzeuges abzufühlen, und um ein Kipp-Positionssignal zu erzeugen;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal; Hebepositionsabfühlmittel, die mit der Hebebetäti gungsvorrichtung assoziiert sind, um die Position der He bebebetätigungsvorrichtung abzufühlen, und um ein Hebepo sitionssignal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen; Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und Er zeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals, des Kipp-Positionssignals und des Hebe positionssignals und zum Erzeugen eines Werkzeugpositi onssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschten Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und zum Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bo dengeschwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und um darauf ansprechend die Ver änderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges zu be rechnen und zum Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrich tungsbefehlssignals.
11. Automatisches Steuersystem für ein Erdbewegungswerk
zeug einer Erdbewegungsmaschine, welches folgendes auf
weist:
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal;
Werkzeugpositionsabfühlmittel, um die Position des Erdbewegungswerkzeuges relativ zur Erdbewegungsmaschine abzufühlen, und um ein Hebepositionssignal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen;
Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und zum Erzeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals, des Kipp-Positionssignals und des Hebe positionssignals und zum Erzeugen eines Werkzeugpositi onssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschen Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und Erzeu gen eines Referenzsignals für die eingestellte Bodenge schwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und um ansprechend darauf eine Ver änderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges zu be rechnen und zum Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrich tungsbefehlssignals.
eine Hebebetätigungsvorrichtung, die mit dem Erdbe wegungswerkzeug assoziiert ist;
einen Bodengeschwindigkeitssensor mit einem Bodenge schwindigkeitssignal;
einen Winkelratensensor mit einem Winkelratensignal;
Werkzeugpositionsabfühlmittel, um die Position des Erdbewegungswerkzeuges relativ zur Erdbewegungsmaschine abzufühlen, und um ein Hebepositionssignal zu erzeugen;
Schlupfdetektierungsmittel, um einen Schlupfraten wert der Erdbewegungsmaschine zu bestimmen, und um ein Schlupfsignal zu erzeugen;
Neigungsdetektierungsmittel zum Detektieren der Nei gung, auf der die Erdbewegungsmaschine arbeitet und zum Erzeugen eines Neigungssignals;
Mittel zum Bestimmen der Position des Erdbewegungs werkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Win kelratensignals, des Kipp-Positionssignals und des Hebe positionssignals und zum Erzeugen eines Werkzeugpositi onssignals;
Bodengeschwindigkeitseinstellmittel zum Einstellen einer vorbestimmten gewünschen Bodengeschwindigkeitsein stellung als eine Funktion des Neigungssignals und Erzeu gen eines Referenzsignals für die eingestellte Bodenge schwindigkeit; und
Werkzeugsteuermittel zum Empfangen des Werkzeugposi tionssignals, des Schlupfsignals, des Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit und des Bodenge schwindigkeitssignals und um ansprechend darauf eine Ver änderung der Position des Erdbewegungswerkzeuges zu be rechnen und zum Ausgeben eines Hebebetätigungsvorrich tungsbefehlssignals.
12. Verfahren, um automatisch ein Erdbewegungswerkzeug
einer Erdbewegungsmaschine zu steuern, wobei das Erdbewe
gungswerkzeug eine Hebebetätigungsvorrichtung aufweist,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Detektieren einer wahren bzw. Ist- Bodengeschwindigkeit der Erdbewegungsmaschine und Erzeu gen eines Bodengeschwindigkeitssignals;
Bestimmen der Neigung, auf der die Erdbewegungsma schine arbeitet, und Erzeugen eines Neigungssignals;
Abfühlen der Winkelrate der Erdbewegungsmaschine und Erzeugen eines Winkelratensignals;
Abfühlen der Position der Hebebetätigungsvorrichtung und Erzeugen eines Hebepositionssignals;
Bestimmen eines Schlupfratenwertes der Erdbewegungs maschine und Erzeugen eines Schlupfsignals;
Bestimmen der Position des Erdbewegungswerkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Winkelratensi gnals und des Hebepositionssignals und Erzeugen eines Werkzeugpositionssignals;
Einstellen einer vorbestimmten Soll- Bodengeschwindigkeitseinstellung als eine Funktion des Neigungssignals und Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit; und
Empfangen des Werkzeugpositionssignals, des Schlupf signals, des Referenzsignals für die eingestellte Boden geschwindigkeit und des Bodengeschwindigkeitssignals, und um darauf ansprechend eine Positionsänderung des Erdbewe gungswerkzeuges zu berechnen, und zum Ausgeben eines He bebetätigungsvorrichtungsbefehlssignals.
Detektieren einer wahren bzw. Ist- Bodengeschwindigkeit der Erdbewegungsmaschine und Erzeu gen eines Bodengeschwindigkeitssignals;
Bestimmen der Neigung, auf der die Erdbewegungsma schine arbeitet, und Erzeugen eines Neigungssignals;
Abfühlen der Winkelrate der Erdbewegungsmaschine und Erzeugen eines Winkelratensignals;
Abfühlen der Position der Hebebetätigungsvorrichtung und Erzeugen eines Hebepositionssignals;
Bestimmen eines Schlupfratenwertes der Erdbewegungs maschine und Erzeugen eines Schlupfsignals;
Bestimmen der Position des Erdbewegungswerkzeuges als eine Funktion des Schlupfsignals, des Winkelratensi gnals und des Hebepositionssignals und Erzeugen eines Werkzeugpositionssignals;
Einstellen einer vorbestimmten Soll- Bodengeschwindigkeitseinstellung als eine Funktion des Neigungssignals und Erzeugen eines Referenzsignals für die eingestellte Bodengeschwindigkeit; und
Empfangen des Werkzeugpositionssignals, des Schlupf signals, des Referenzsignals für die eingestellte Boden geschwindigkeit und des Bodengeschwindigkeitssignals, und um darauf ansprechend eine Positionsänderung des Erdbewe gungswerkzeuges zu berechnen, und zum Ausgeben eines He bebetätigungsvorrichtungsbefehlssignals.
13. Verfahren nach Anspruch 12, welches den Schritt auf
weist, ein Bodenprofil zu bestimmen und zu speichern, wo
bei das Bodenprofil die Konturen des zuvor von dieser
Erdbewegungsmaschine überquerten Bodens anzeigt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, welches den
Schritt aufweist, das Hebebetätigungsvorrichtungsbefehls
signal als eine Funktion des Bodenprofils einzustellen.
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