DE19918525A1 - Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen - Google Patents
Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von FahrzeugenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen, wobei die Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs unter der Bedingung bestimmbar ist, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs eingegeben wird, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel beinhaltet, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der mittels eines autoregressiven Verfahrens (AR-Verfahren) erhalten wird, in Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades identisch sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der
Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung kann in einem Fahrzeugstellungssteuerungssystem
zur sicheren automatischen Steuerung der Stellung eines Fahrzeugs basierend
auf dem Fahrzeugverhalten, z. B. Gieren und Rollen während der Fahrt des
Fahrzeugs, verwendet werden. Sie kann auch in einem Fahrzeugstellungs
steuerungssystem zur automatischen Erfassung und Berechnung der Möglichkeit
des Fahrzeugsschleuderns während der Fahrt des Fahrzeugs zur automatischen
Bremsdrucksteuerung sämtlicher oder einiger Räder unter möglicher Absenkung
des Fahrzeugschleuderns verwendet werden, und ferner in einem Fahrzeug
stellungssteuerungssystem zur automatischen Stabilisierung der Fahrzeug
stellung, wenn sich das Fahrzeug entgegen dem Willen des Fahrers aufgrund des
Fahrbetriebs außerhalb der Charakteristik des Fahrzeugs, beispielsweise eines
ausgeprägten Lenkbetriebs während des Fahrens des Fahrzeugs verhält.
Darüberhinaus ist die Erfindung verwendbar, um kommerzielle Fahrzeuge wie
Busse und Lastwagen am Umrollen zu hindern.
Es ist eine elektronische Bremssteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeug
stabilitätssteuerungssystem (VSC = "vehicle stability control system") bekannt, die
ein Antiblockierbremssystem (ABS) umfaßt, welches die Rotationsgeschwindigkeit
über einen Raddrehzahlsensor erfaßt und dann intermittierend den Bremsdruck
steuert, wodurch verhindert wird, daß das Rad gegenüber der Straßenoberfläche
rutscht, wenn das Rad bei großem Bremsdruck zum Stillstand kommt.
Das ABS ist bei Personenwagen weit verbreitet und ermöglicht ein Steuern
während des Bremsens. Es ist bekannt, daß ein Fahrzeugstabilitätssteuerungs
system eine Antischleudervorrichtung umfassen kann. Diese dient dazu, den Kurs
des Fahrers basierend auf einem durch die Bedienung des Fahrers eingestellten
Steuerwinkel (Lenkradwinkel) abzulesen, die Fahrzeuggeschwindigkeit automa
tisch zu reduzieren, ohne daß der Fahrer auf ein Bremspedal tritt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit für seinen Kurs zu groß ist, und dann den linken und
den rechten Bremsdruck so zu verteilen, daß von dem Kurs nicht abgewichen
wird.
Aus JP 63-279976 A, JP 3-112755 A, etc., ist ein Fahrzeugstabilitätssteue
rungssystem (VSC) bekannt, welches im Folgenden detailliert beschrieben wird.
Während der Fahrt eines Fahrzeugs bewirkt der Lenkvorgang eine
Änderung der Richtung des Fahrzeugs während des Fahrvorgangs. Wenn sich der
Reifen des Innenrades oberhalb der Griffigkeitsgrenze mit der Straßenoberfläche
befindet, während das Fahrzeug aufgrund des Steuerns eine Kurve fährt, tendiert
das Innenrad dazu angehoben zu werden, wodurch das Fahrzeug zu schleudern
beginnt. Beispielsweise verursacht der in Geradeauslauf nach links steuernde
Fahrer eine Neigung des Fahrzeugs nach rechts. Bei dieser Gelegenheit fährt das
Fahrzeug die Kurve im Normalfall gemäß der Steuerung; wenn jedoch die
Geschwindigkeit der Steuerung verglichen mit der Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs zu groß ist, wird das Fahrzeug nach rechts geneigt, während das linke
Rad dazu tendiert, angehoben zu werden, wodurch sich das Fahrzeug eher nach
rechts in bezug auf den Kurs des Fahrers bewegt. Ein solches Verhalten resultiert
in einer Abweichung von der Fahrspur und im Extremfall zum Überschlagen des
Fahrzeugs.
Es wurde eine Radbremsdrucksteuerungsvorrichtung zur Steuerung des
Bremsdrucks der Räder vor dem Beginn des Schleuderns und des Anhebens der
Räder durch Erfassung von Steuerwinkel und -geschwindigkeit, Fahrzeug
geschwindigkeit, Seitenbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Fahrzeugkurs-
Änderungsgeschwindigkeit (Gierrate: Beschleunigung des Fahrzeugs in Rotation
um die vertikale Achse) und zur anschließenden Berechnung einer Abschätzung
des Radschleuderbeginns und des Innenradabhebebeginns entwickelt. Diese
Vorrichtung übt nicht notwendigerweise denselben Bremsdruck auf alle Räder
aus, sondern übt einen größeren oder kleineren Bremsdruck auf jedes der Räder
aus, um so ein Schleudern des Fahrzeugs zu vermeiden. Solche Vorrichtungen
sind hinreichend nicht nur in bezug auf Konstruktion und Entwurf, sondern auch
auf ökonomische Effizienz und Haltbarkeit untersucht worden und haben folglich
eine Stufe erreicht, in der sie in Produkten auf dem Markt für Personenkraftwagen
eingeführt werden können.
Solche bekannten Vorrichtungen werden zur Berechnung der Gierrate
basierend auf Daten, die auf den gegenwärtigen Fahrbetrieb einschließlich
Steuern und Bremsen und auf Daten, die auf das gegenwärtige Fahr
zeugverhalten bezogen sind, und dann zum automatischen Steuern des
Bremsdrucks des Fahrzeugs, wenn die berechnete Gierrate einen voreingestellten
und gespeicherten Wert erreicht, an dem das Fahrzeug schleudern könnte,
angewandt. Die Gierrate wird anhand von Transferfunktionen berechnet, die auf
Daten basieren, welche den gegenwärtigen Fahrbetrieb und das gegenwärtige
Fahrzeugverhalten betreffen.
Diese Berechnung anhand von Transferfunktionen in einer bekannten
Transferfunktions-Berechnungsvorrichtung verwendet meist die schnelle Fourier-
Berechnung, die auf den gegenwärtigen Fahrbetrieb und das gegenwärtige
Fahrzeugverhalten bezogene Daten frequenzanalysiert und dann näherungsweise
ihre Verantwortlichkeit durch Verwendung der Fourier-Funktion berechnet. Die
schnelle Fourier-Berechnung hat den Vorteil, daß ein allgemeiner Analysator, der
durch Installation in einem Computer verwendet werden kann, leicht erhältlich ist.
In diesem Fahrzeugstellungssteuerungssystem ist die Position des Fahr
zeugschwerpunkts ein wichtiger Parameter. Große kommerzielle Fahrzeuge,
typischerweise große LKWs, ändern die Position ihres Schwerpunkts ent
sprechend dem Ladezustand. Busse, insbesondere Pendelbusse, ändern die
Position ihres Schwerpunkts entsprechend der Passagierzahl. Die Höhe des
Fahrzeugschwerpunkts ist ein wichtiger Parameter bei der Steuerung der
Fahrzeugstellung, um ein Überrollen des Fahrzeugs zu vermeiden.
Es gibt ein bekanntes Verfahren zur statischen Messung der Höhe des
Fahrzeugschwerpunkts, jedoch kein Verfahren zu dessen dynamischer Messung
während der Fahrt des Fahrzeugs in Echtzeit. Das statische Meßverfahren besteht
darin, zur Messung der Position des Schwerpunkts auf die jeweiligen Räder
verteilten Lasten während des Parkens des Fahrzeugs auf einer horizontalen
Straßenoberfläche und anschließend die auf die jeweiligen Räder verteilten Lasten
während des Parkens zu messen, wenn das Fahrzeug auf eine in bezug auf die
Vorder- und Rückwärtsrichtung geneigte Straßenfläche und eine bezüglich der
Seitenrichtung geneigte Straßenfläche bewegt worden ist, wodurch die Schwer
punktposition einschließlich der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts dreidimensional
berechnet wird.
Das bekannte Fahrzeugstellungssteuerungssystem wird nachfolgend an
hand von Fig. 21 bis 23 beschrieben. Fig. 21 zeigt eine allgemeine Anordnung
eines bekannten Fahrzeugstellungssteuerungssystems 2. Ein Fahrzeug 1 stellt ein
durch das Fahrzeugstellungssteuerungssystem 2 zu steuerndes Objekt dar. In das
Fahrzeug 1 werden Daten von Fahroperationen wie Steuern, Bremsen, Beschleu
nigen und dergleichen eingegeben. Die Antwort des Fahrzeugs 1 besteht in dem
Verhalten des Fahrzeugs 1. Auf dem Fahrzeug 1 ist das Fahrzeugstellungs
steuerungssystem 2 montiert. Das Fahrzeugstellungssteuerungssystem 2 enthält
ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (VSC) 3 und eine elektronische
Bremssteuerungsvorrichtung 4. Eine typische elektronische Bremssteuerungs
vorrichtung 4 ist das bekannte Antiblockierbremssystem (ABS).
Zur Überwachung des Verhaltens des Fahrzeugs 1 geben am Fahrzeug 1
montierte Sensoren 11 auf das Verhalten bezogene Daten aus. Die auf das
Verhalten bezogenen Daten beinhalten Informationen über die Geschwindigkeit,
die Seitenbeschleunigung, die Gierrate, die Rollrate, die Radumdrehungs
geschwindigkeit und dergleichen.
Das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem 3 empfängt die Daten der
Fahroperationen und die das Verhalten betreffenden Daten, berechnet an
schließend abschätzend das Verhalten des Fahrzeugs 1 und überträgt die
Resultate an die elektronische Bremssteuerungsvorrichtung 4. Die elektronische
Bremssteuerungsvorrichtung 4 empfängt in ähnlicher Weise nicht nur die Daten
der Fahroperationen und des Verhaltens des Fahrzeugs 1, sondern auch den
Ausgang des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems (VSC) 3 und liefert dann
automatisch Modifikationsdaten zur Modifikation der Daten bezüglich Fahr
operationen und des Stördateneingangs zum Fahrzeug 1 auf ihre sicheren Seiten.
Fig. 22 zeigt ein Systemblockdiagramm eines bekannten Fahrzeugstel
lungssteuerungssystems. Eine elektronische Steuerungsvorrichtung 51 besitzt
einen Computerkreis, der durch Programme gesteuert und auf dem Fahrzeug 1
montiert ist. Die Steuerungsvorrichtung 51 umfaßt ein Fahrzeugstabilitäts
steuerungssystem (VSC), das die Daten bezüglich der Fahroperationen und
bezüglich des Verhaltens empfängt und dann das Verhalten des Fahrzeugs 1
berechnend ausgibt sowie eine Steuereinheit, um gemäß der berechneten
Ausgabe des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems an das Fahrzeug 1 die
Modifikationsdaten zur Modifikation der Daten bezüglich der Fahroperations
eingabe an das Fahrzeug 1 und die Stördaten zu ihren sicheren Seiten
auszugeben.
An dem Fahrzeug 1 sind ein Gierratensensor 52, ein Seitenbeschleu
nigungssensor 53, ein Rollratensensor 60 und ein Vorwärts- und Rückwärts
richtungsbeschleunigungssensor 61 montiert, deren Ausgänge mit der
Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An vier Rädern 54 sind jeweils
Raddrehzahlsensoren 55 angebracht, deren Nachweisausgangsanschlüsse eben
falls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An einem Bremsver
stärkerbetätiger 56 ist ein Bremsdrucksensor 57 angebracht, dessen Ausgang
ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An einem Lenkrad 58
ist ein Lenkwinkelsensor 59 angebracht, dessen Ausgang ebenfalls mit der
Steuerungsvorrichtung 51 verbunden ist. In einem Drehzahlregler 62 zur
Steuerung der Brennkraftmaschine ist ein Drehzahlsensor 63 zur Erfassung des
Zustands des Drehzahlreglers 62 eingebaut, dessen Ausgang ebenfalls mit der
Steuerungsvorrichtung 51 verbunden ist. Fig. 23 ist eine Perspektivansicht eines
Beispiels, in dem das Fahrzeug 1 mit den oben genannten Sensoren ausgestattet
ist. Fig. 22 und 23 zeigen jeweils ein zweiachsiges Fahrzeug 1; große Fahrzeuge
besitzen jedoch oft drei oder vier Achsen.
Die bei der Berechnung der bekannten Transferfunktionen verwendete
schnelle Fourier-Berechnung weist die folgenden Nachteile auf:
- (1) Signaldaten, die eine geringe Frequenz besitzen, sind während einer langen Zeit erforderlich.
- (2) Die Anzahl der Daten muß die n-te Potenz von 2 (8, 16, 32, 64 . . .) betragen. Die geeignete Anzahl von Daten könnte eventuell nicht erhalten werden.
- (3) Für den Fall, daß die Rückkopplungssteuerung in einer geschlossenen Schleife durchgeführt wird, ist die Berechnung nicht zugänglich, etc.
Obwohl kommerzielle Fahrzeuge wie LKWs und Busse im allgemeinen
Daten bezüglich des Verhaltens liefern, deren Oszillationsfrequenz etwa 1/100 Hz
beträgt, erfordert die schnelle Fourier-Berechnung für die Transferfunktion Daten,
die sich über einen Zeitraum von 200 s erstrecken, wobei dieser Zeitraum
mindestens doppelt so groß wie die Periode der Berechnung ist, so daß eine
Vorrichtung, die die Berechnung in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs 1
durchführt, nicht erreichbar ist. Dies führt zu einem großen Problem bei der
Realisierung eines Fahrzeugstellungssteuerungssystems bei kommerziellen Fahr
zeugen.
Darüberhinaus ändern sich bei großen Fahrzeugen die physikalischen
Eigenschaften des Fahrzeugs entsprechend der Anzahl und den Positionen der
Passagiere, d. h. im Falle eines PKWs ist das Gewicht der Passagiere (z. B. 50 kg
pro Person) klein gegenüber dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs (z. B. 2000 kg),
sogar wenn die Zahl der Passagiere variiert, und die Anzahl der Passagiere ist
klein. Außerdem werden die Schwerpunktpositionen der Passagiere auf geringe
Werte festgelegt, so daß die Durchführung der Berechnung mit festen
physikalischen Eigenschaften bei Variation der Anzahl von Passagieren die
Berechnungsergebnisse des Fahrzeugstellungssteuerungssystems kaum beein
flussen. Im Falle großer Fahrzeuge, insbesondere LKWs, variieren das
Gesamtgewicht des Fahrzeugs und die Schwerpunktposition in großem Ausmaß
abhängig davon, ob keine Beladung existiert oder ob die Beladung nahe der
Beladungsgrenze ist, so daß sich die physikalischen Eigenschaften des
Fahrzeugs stark ändern. Folglich lassen sich die aktuellen Resultate nicht anhand
der Berechnung mittels eines festen Fahrzeugmodells erhalten.
Außerdem wird ein LKW nicht notwendigerweise gleichbleibend beladen, so
daß das Gewicht und die Position der Last oder die Schwerpunktposition bei
solchen Gelegenheiten variieren können. Im Falle großer Busse variiert die Anzahl
der Passagiere von Null bis etwa fünfzig Personen, wobei die Position der
Passagiere im Fahrzeug variiert. Das gleiche gilt für einen Pendelbus jedesmal,
wenn er an einer Bushaltestelle anhält. Folglich läßt sich anhand eines festen
Fahrzeugmodells keine praktische Fahrzeugstellungssteuerung durchführen.
Was die Schwerpunkthöhe unter den oben genannten Parametern betrifft,
so gibt es kein Verfahren zur Messung der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts in
Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs, obwohl es ein im Sicherheitsstandard
JIS beschriebenes statisches Verfahren gibt.
Mit anderen Worten ist das bekannte Meßverfahren nicht in der Lage, die
auf die Änderung der Position des Fahrzeugschwerpunkts bezogenen Daten zu
verwenden. Insbesondere kann für den Fall eines LKWs mit variierendem
Ladegewicht und Ladezustand die Position des Fahrzeugschwerpunkts nicht
gemessen werden, wann immer der LKW beladen oder entladen wird; die
Fahrzeugstellungssteuerung wird daher anhand von Schätzwerten durchgeführt.
Insbesondere variiert die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts entsprechend
des Ladezustands, beispielsweise variiert die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts,
die bei Lieferbeginn des Fahrzeugs gemessen wurde, wenn das Fahrzeug am
jeweiligen Lieferort entladen wird, so daß sie nicht für die Daten des Fahr
zeugstellungssteuerungssystems verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abschätzungs
berechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, mittels der die Schwerpunkthöhe in Echtzeit während
der Fahrt des Fahrzeugs meßbar ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Die Vorrichtung ist insbesondere für große Fahrzeuge, vor allem Lasten
befördernde Straßenfahrzeuge, geeignet. Sie ist insbesondere in einem Fahrzeug
stellungssteuerungssystem für große Fahrzeuge einsetzbar, bei der auf das
Fahrzeugverhalten bezogene Daten mit nicht wenigen Komponenten niedriger
Frequenz vorliegen.
Eine solche Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß sie auf Fahrzeuge
anwendbar ist, deren Lade- oder Passagierzustand variiert. Es wird eine
Anpassung an den Lade- oder Passagierzustand des Fahrzeugs erreicht. Ferner
wird vermieden, daß große Fahrzeuge aufgrund einer über der Charakteristik des
Fahrzeugs ausgeführten Fahrtsteuerung von einer Fahrspur abweichen und
seitwärts umkippen.
Ferner wird die Steuergenauigkeit eines Fahrzeugstellungssteuerungs
systems verbessert.
Die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts ist in Echtzeit bestimmbar. Hierbei
wird die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts basierend auf eine Steuerwinkel
eingabe, wenn das Fahrzeug eine linke oder rechte Kurve fährt oder seine Spur
ändert, und eines zu diesem Zeitpunkt verursachten Rollwinkels ermittelt.
Vorausgesetzt, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen
Steuerwinkel in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen
Rollwinkel enthält, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einem Steuer
winkel, der aktuell vom Fahrzeug mittels eines auto-regressiven Verfahrens (AR-
Verfahren) erhalten wird, identisch sind, wird versucht, die Koeffizienten der
Terme entsprechenden Grades miteinander zu vergleichen, wodurch die Höhe
des Fahrzeugschwerpunkts abgeleitet wird.
Hierbei ist das AR-Verfahren ein Verfahren zur Multiplikation der Daten der
Vergangenheit mit Richtungsfaktoren zur Durchführung einer Umkehrrechnung,
um die gegenwärtigen Daten zu erhalten. Vergleicht man das AR-Verfahren mit
dem Verfahren der schnellen Fourier-Berechnung (FFT), so besitzt das FFT-Ver
fahren den Vorteil, daß ein allgemeiner Analysator leicht zu erhalten ist und die
Rechnung in kurzer Zeit abgeschlossen wird, etc. Um eine für Komponenten
niedriger Frequenz (langer Periode) geeignete Auflösung zu erhalten, ist es jedoch
erforderlich, die Daten für eine mehr als doppelt so lange Zeitdauer zu erfassen.
Beispielsweise enthalten Daten, die auf das Verhalten von großen Fahrzeugen
bezogen sind, Frequenzkomponenten von 1/100 Hz (lange Periode), so daß eine
Berechnung in Echtzeit nicht durchführbar ist. Im Gegensatz dazu sind bei dem
AR-Verfahren die vergangenen Daten mit Wichtungsfaktoren zur Durchführung
der Umkehrberechnung zu multiplizieren, wodurch die entsprechenden Resultate
erhalten werden; das AR-Verfahren ist somit für eine Berechnung zur Steuerung in
Echtzeit geeignet. Außerdem erfordert das FFT-Verfahren, das die Anzahl von
Daten die n-te Potenz von 2, d. h. 2n beträgt, während das AR-Verfahren, welches
keine Datenzahlbeschränkung aufweist, die Berechnung mittels Daten ermöglicht,
die zu beliebiger Zeit erhalten wurden, wodurch der Freiheitsgrad erhöht wird.
Ferner ist mittels des FFT-Verfahrens prinzipiell keine Berechnung während einer
Steuerung in geschlossener Schleife durchführbar, d. h. eine Schleifensteuerung,
in der die Berechnung zur Rückführung der auf das Verhalten bezogenen Daten
ohne Verzögerung resultiert, während das AR-Verfahren für die geschlossene
Schleifenberechnung geeignet ist und somit für die Vorrichtung vorteilhaft ist, die
die Schleifensteuerung wie die Fahrzeugstellungssteuerung konstant durchführt.
Bei Wahrnehmung der Rollbewegung des Fahrzeugs relativ zu einem
Steuerwinkel wird die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts abgeschätzt, indem die
Transferfunktion eines Modells eines sich bewegenden Fahrzeugs mit der des
"AR-Verfahren-Modells" verglichen wird, welches durch Verwendung der experi
mentellen Daten erhalten wird, was die folgenden Resultate zeigt:
- 1. Es ist hinreichend möglich, die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts abzuschätzen.
- 2. Es ist möglich, die Differenz der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts im Ladezustand, dem sogenannten gewöhnlichen Ladezustand, und dem Hoch- Ladezustand zu bestimmen.
Mittels der Vorrichtung ist die Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs unter der
Bedingung bestimmbar, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen
Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs
eingegeben wird, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen
Rollwinkel beeinhaltet, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen
Steuerwinkel, der mittels eines auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren)
erhalten wird, in Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades identisch sind.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ferner eine Fahrzeugansprechberech
nungsschaltung zur automatischen Erneuerung der Rollwinkel-in-Steu
erwinkel-Transferfunktion mittels des auto-regressiven Verfahrens (AR-Ver
fahren) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs, welche eine Einrichtung
zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) als
quadratische Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s basierend auf
einem Wert hs.f(s) berechnet entsprechend einer Bewegungsgleichung des
Fahrzeugs mit einer Schwerpunkthöhe hs, wobei die Steuerwinkeleingabe durch
den Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs als Funktion δ(s) bezüglich eines
Differentialoperators s und der aufgrund des Steuerwinkels am Fahrzeug
hervorgerufene Rollwinkel durch eine Funktion Φ(s) bezüglich eines Differen
tialoperators s dargestellt sind, und zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-
Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)), die durch Verwendung der Fahrzeugansprech
berechnungsschaltung erneuert worden ist, als quadratische Gleichung bezüglich
eines Differentialoperators s und zum anschließenden Abschätzen der Schwer
punkthöhe hs mittels einer Gleichung, in der beide quadratischen Gleichungen
bezüglich des Differentialoperators s in Koeffizienten von Termen entsprechendes
Grades identisch sind
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur bevor
zugten Verwendung der Schwerpunkthöhe hs, die durch Verwendung einer
Gleichung erhalten wird, in der beide quadratischen Gleichungen bezüglich des
Differentialoperators s in einem Koeffizienten eines Terms ersten Grades identisch
sind, und die Abschätzeinrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Nullkorrektur der
Steuerwinkeleingabe und gemessenen Rollrate unter Verwendung entsprechen
der Mittelwerte, eine Einrichtung zum Setzen von Zeiten als Startzeit und als
Endzeit, wenn die gemessene Rollrate aufgrund der Nullkorrektur Null beträgt,
während die Änderung der gemessenen Rollrate groß ist, und zum
anschließenden Abfragen der gemessenen Rollrate zwischen der Startzeit und der
Endzeit, und eine Bandpassfiltereinrichtung zum Passieren der Ausgangsdaten
von der Abfrageeinrichtung. Dies führt zu einer Verbesserung der Abschätz
genauigkeit der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm eines Arbeitsablaufs gemäß einer ersten
Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Arbeitsablauf gemäß der ersten
Ausführungsform.
Fig. 3A und 3B zeigen jeweils Diagramme, die die Bewegungscharakteristik
eines Fahrzeugs darstellen.
Fig. 4A und 4B zeigen Diagramme, die Änderungen eines Steuerwinkels
bzw. einer Rollrate darstellen.
Fig. 5A und 5B zeigen das angewandte dynamische Modell.
Fig. 6 zeigt eine Illustration zur statischen Messung der Schwerpunkthöhe
eines Fahrzeugs.
Fig. 7 zeigt eine durch Abtasten der Rollwinkel eines Fahrzeugs während
der Fahrt abgeschätzte Schwerpunkthöhe.
Fig. 8A zeigt einen Graphen mit der Beziehung zwischen einer Gierrate und
einem Steuerwinkel und Fig. 8B zeigt einen Graphen mit der Beziehung zwischen
einem Rollwinkel und einem Steuerwinkel.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm mit einem Arbeitsprozeß gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Arbeitsprozeß der zweiten
Ausführungsform.
Fig. 11 zeigt einen Graphen mit einer Null-Drift aufgrund eines Fehlers
eines Meßinstruments.
Fig. 12A und 12B zeigen Graphen mit einer Null-Einstellung unter
Verwendung von Mittelwerten.
Fig. 13A zeigt einen Graphen mit einer bekannten Steuer-Abtastzone und
Fig. 13B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollrate-Abtastzone.
Fig. 14A zeigt einen Graphen mit einer Steuer-Abtastzone gemäß der
zweiten Ausführungsform und Fig. 14B zeigt einen Graphen mit einer bekannten
Rollrate-Abtastzone.
Fig. 15A bis 15G zeigen Graphen mit Charakteristiken eines
Bandpassfilters gemäß der zweiten Ausführungsform.
Fig. 16 zeigt einen Graphen mit einem gemäß der ersten Ausführungsform
erhaltenen Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs.
Fig. 17 zeigt einen Graphen mit einem anhand der zweiten
Ausführungsform erhaltenen Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe des
Fahrzeugs.
Fig. 18A bis 18C zeigen Graphen mit Analysebeispielen einer allgemeinen
Straße.
Fig. 19 zeigt einen Graphen mit einem auf einem Testkurs und einer
allgemeinen Straße abgeschätzten Ergebnis der Schwerpunkthöhe des
Fahrzeugs.
Fig. 20 zeigt einen Graphen mit abgeschätzten Resultaten der
Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs im unbeladenen, im gewöhnlich beladenen und
im schwer beladenen Zustand.
Fig. 21 zeigt eine allgemeine Anordnung eines bekannten Fahrzeug
stellungssystems.
Fig. 22 zeigt ein Blockdiagramm des bekannten Fahrzeugstellungs
steuerungssystems.
Fig. 23 zeigt eine Perspektivdarstellung eines mit Sensoren versehenen
Fahrzeugs.
Große Fahrzeuge werden in zweiachsige, dreiachsige und vierachsige
Typen mit einem oder mehreren Achsenabständen klassifiziert. Die
Bewegungscharakteristiken sind daher je nach Art der Fahrzeuge unterschiedlich.
Fig. 3A und 3B zeigen Graphen mit einer Bewegungscharakteristik eines
Fahrzeugs, in der die Abszissenachsen in Frequenzen und die Ordinatenachsen
in Verstärkungen in Fig. 3A bzw. in Phasen in Fig. 3B unterteilt sind. Die
Fahrzeuge desselben Achsentyps sind ungeachtet der Differenz des
Achsenabstands WB(1) < WB(2) < WB(3) stabil, und je kürzer der Achsenabstand
ist, desto größer ist die Steuerempfindlichkeit.
Ferner ändert sich vom Standpunkt der Verwendung des Fahrzeugs aus die
Achslast beträchtlich entsprechend dem Ladezustand, beispielsweise keine
Beladung, und dementsprechend ändert sich die Schwerpunkthöhe des
Fahrzeugs beträchtlich, weshalb die Position und Höhe des Schwerpunkts als
Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs anzusehen ist.
Fig. 4A und 4B zeigen Graphen mit der Änderung eines Steuerwinkels bzw.
der Rollrate, in denen die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in Fig. 4A bzw. in Rollrateneinheiten in
Fig. 4B unterteilt sind. Diese Graphen zeigen, wie sich der Rollwinkel
entsprechend der Schwerpunkthöhen des Fahrzeugs während einer
Kursänderung (erforderliche Distanz 40 m, Geschwindigkeit 90 km/h) ändert.
Wenn die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs groß ist, ist die Rollrate mit einer
Phasenverzögerung groß. Gewöhnlich bemerkt der Fahrer einen sich
entsprechend dem Ladezustand ändernden Zustand des Fahrzeugrollens,
wodurch Sicherheit während der Fahrt des Fahrzeugs geschaffen wird.
Fig. 5A und 5B zeigen Ansichten eines dynamischen Modells eines
Fahrzeugs. Unter der Voraussetzung, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels
in einen Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs
eingegeben wird, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen
Rollwinkel enthält, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen
Steuerwinkel, der unter Verwendung des auto-regressiven Verfahrens (AR-Ver
fahren) in Koeffizienten bezüglich Termen gleicher Grade identisch sind, führt
ein Vergleich dieser Koeffizienten zu einer Ableitung der Höhe des Fahrzeug
schwerpunkts.
Gemäß der ersten Ausführungsform führt die Erstellung eines dynamischen
Modells eines Fahrzeugs gemäß Fig. 5A und 5B und anschließende Beschreibung
der Bewegung des Fahrzeugs zur Ableitung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-
Transferfunktion entsprechend einem zuvor festgelegten Koordinatensystem. Zur
Beschreibung der Beziehung zwischen der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs und
dem Rollwinkel werden drei Freiheitsgrade, die den Schleuderwinkel, die Gierrate
sowie den Rollwinkel enthalten, berücksichtigt. Die Bewegungsgleichung wird
folgendermaßen dargestellt:
wobei
hs der Abstand zwischen Schwerpunkt über Federung und Rollzentrum
hrs der Abstand zwischen Rollzentrum und Straßenoberfläche
I das Giermoment
Kf die Neigungskraft des Vorderreifens
Kr die Neigungskraft des Hinterreifens
Ms das Gewicht über Federung
M das gesamte Fahrzeuggewicht
Mu das Gewicht unter Federung
KΦ die Rollfestigkeit oder -stabilität
Lf der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt über Federung
Lr der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt über Federung
V die Fahrzeuggeschwindigkeit
β der Seitenschleuderwinkel
γ die Gierrate
δ der Steuerwinkel
Φ der Rollwinkel ist.
hs der Abstand zwischen Schwerpunkt über Federung und Rollzentrum
hrs der Abstand zwischen Rollzentrum und Straßenoberfläche
I das Giermoment
Kf die Neigungskraft des Vorderreifens
Kr die Neigungskraft des Hinterreifens
Ms das Gewicht über Federung
M das gesamte Fahrzeuggewicht
Mu das Gewicht unter Federung
KΦ die Rollfestigkeit oder -stabilität
Lf der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt über Federung
Lr der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt über Federung
V die Fahrzeuggeschwindigkeit
β der Seitenschleuderwinkel
γ die Gierrate
δ der Steuerwinkel
Φ der Rollwinkel ist.
Was den Rollwinkel betrifft, so liefert die Auflösung der obigen Gleichung
den folgenden Ausdruck:
wobei
A = sE-A',
E: Einheitsmatrix
det(A): Determinante von A
A = sE-A',
E: Einheitsmatrix
det(A): Determinante von A
Ausdruck (1) wird folgendermaßen umgeschrieben:
Ein AR-Modell, das dadurch erhalten wird, daß die aktuellen Eingabe- und
Ausgabedaten des Fahrzeugs einem AR-Verfahren ausgesetzt werden, wird
gewöhnlich folgendermaßen dargestellt:
a(q)y(t) = b(q)u(t-nk)+e(t) (3).
Eine Umwandlung des obigen Ausdrucks auf das kontinuierliche System
führt zur Erhaltung einer Transferfunktion, und folglich ist die erhaltene
Transferfunktion im Grad identisch mit dem theoretischen Ausdruck (2),
vorausgesetzt, daß sich das Fahrzeug aktuell mit dem durch den obigen
theoretischen Ausdruck beschriebenen Freiheitsgrad bewegt. Unter der
Voraussetzung, daß die Transferfunktionen der Ausdrücke (2) und (3) in
Koeffizienten von Termen gleichen Grades identisch sind, ist folgendes erfüllt. Die
Schwerpunkthöhe (hs) des Fahrzeugs wird durch die Funktion bezüglich eines
Koeffizienten e2 des s2-Terms und fahrzeugbezogenen Parametern dargestellt.
Die Ermittlung des Koeffizienten e2 des s2-Terms und der auf das Fahrzeug
bezogenen Parameter ermöglicht die Ableitung der Schwerpunkthöhe des
Fahrzeugs, so daß gemäß Fig. 5A und 5B der folgende Ausdruck erhalten wird:
Fig. 6 zeigt ein statisches Verfahren zur Messung der Schwerpunkthöhe
eines Fahrzeugs. Das Verfahren zur statischen Messung der Schwerpunkthöhe
des Fahrzeugs enthält ein im Sicherheitsstandard JIS, etc., beschriebenes
Verfahren. In dieser Ausführungsform werden die Schwerpunkthöhen eines LKWs
mittlerer Größe aktuell als wahre Werte in drei Gleichgewichtszuständen
gemessen, in denen Beton auf eine Lastplattform des LKWs geladen wird, ein
Hochzustand, bei dem Beton hierauf unter Aufständerung mit einem speziellen
Gestell geladen wird und eine Nichtladezustand. Die Schwerpunkthöhe hs des
Fahrzeugs wird somit durch Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet:
hs = (W.Lr-Wf.L)/Wtanα
wobei
W das gesamte Fahrzeuggewicht
Wf das dem Vorderrad hinzugefügte Gewicht
L der Abstand zwischen Vorder- und Hinterrad
Lr der Abstand zwischen Schwerpunkt und Hinterrad
α der Neigungswinkel ist.
W das gesamte Fahrzeuggewicht
Wf das dem Vorderrad hinzugefügte Gewicht
L der Abstand zwischen Vorder- und Hinterrad
Lr der Abstand zwischen Schwerpunkt und Hinterrad
α der Neigungswinkel ist.
Als nächstes werden z. B. der Steuerwinkel, die Rollrate und die
Fahrzeuggeschwindigkeit als Verhalten des Fahrzeugs während der Fahrt
gemessen, während der LKW auf einer normalen Straße im üblichen Verkehrsfluß
fährt.
In Fig. 7 ist der Zustand der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs dargestellt,
welcher durch Abfragen des Rollwinkels während der Fahrt des Fahrzeugs
abgeschätzt wurde, wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachse in Schwerpunkthöhen des Fahrzeugs unterteilt ist. Der Graph
zeigt, daß die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs beständig schwankt und folglich
ist die direkte und theoretische Verarbeitung der erhaltenen Daten problematisch.
Fig. 8A zeigt einen Graphen bezüglich der Beziehung der Gierrate und des
Steuerwinkels und Fig. 8B zeigt einen Graphen bezüglich des Rollwinkels und des
Steuerwinkels, wobei die Abszissenachsen in Steuerwinkel- und die Ordinaten
achsen in Gierrateneinheiten in Fig. 8A bzw. in Rollwinkeleinheiten in Fig. 8B
unterteilt sind. Das oben genannte Problem resultiert daraus, daß die Rollrate
gewöhnlicherweise verglichen mit der Gierrate durch Abschrägungen und
Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche während der Steuerung beeinflußt
wird und folglich eine geringe Korrelation mit dem Eingabesteuerwinkel gemäß
Fig. 8A und 8B besitzt.
Unter solchen Umständen werden gemäß einer zweiten Ausführungsform
zur geeigneten Ermittlung einer Komponente des Rollwinkels in Antwort auf den
Steuerwinkel Vorverarbeitungen in Schritten S1 und S4 gemäß Fig. 9
kontinuierlich durchgeführt und die vorverarbeiteten Daten in eine Vorrichtung zur
Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs eingegeben.
Fig. 11 zeigt einen Graphen mit einer Nullpunktwanderung aufgrund eines
Fehlers eines Meßinstruments, wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachse in Rollrateneinheiten unterteilt sind. Ein Rollratensensor 60
gemäß Fig. 22 und 23 besitzt als Meßinstrument Fehler, die zu einer
Nullpunktwanderung führen. Die einzugebende Rollrate muß daher unbeeinflußt
von der Nullpunktwanderung des Meßinstruments sein.
Fig. 12A und 12B zeigen Graphen mit einer Nullpunktanpassung anhand
der Mittelwerte, wobei die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinaten
achsen in Rollrateneinheiten in Fig. 12A und die Abszissenachsen in
Rollrateneinheiten und die Ordinatenachsen in Frequenzeinheiten in Fig. 12B
unterteilt sind. In der zweiten Ausführungsform wird gemäß Fig. 12A und 12B der
mittlere Wert der angesammelten Meßsignale auf Null gesetzt.
Ferner wird zur Verbesserung der Korrespondenz zwischen dem Steuer
winkel und der Rollrate das Abfragen getriggert, indem ein eingegebener
Steuerwinkel eine vorbestimmte Größe und Geschwindigkeit während eines für
den Steuerwinkel geeigneten Intervalls besitzt, wodurch seine Koordination erhöht
wird.
Fig. 13A zeigt einen Graphen mit einer bekannten Steuerungsabfragezone
und Fig. 13B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollratenabfragezone,
wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Steuer
winkeleinheiten in Fig. 13A bzw. in Rollrateneinheiten in Fig. 13B unterteilt sind.
Herkömmlicherweise wird das Abfrageintervall wie in den Abbildungen gezeigt
festgelegt, wodurch möglicherweise notwendige Daten gelöscht werden. In einem
in Fig. 13A und 13B gezeigten Beispiel tritt gemäß Fig. 13A ein durch einen Kreis
bezeichneter Abschnitt des Steuerwinkels etwas nach dem Beginn des Steuerns
auf, während gemäß Fig. 13B der durch den Kreis bezeichnete Abschnitt des
Steuerwinkels nach der Vervollständigung des Abfragens auf die Rollrate
reflektiert wird. Somit wird die Rollrate, die dem durch den Kreis bezeichneten
Abschnitt des Steuerwinkels gemäß Fig. 13A entspricht, nicht eingegeben,
wodurch ein korrektes Abfragen unmöglich wird.
Fig. 14A zeigt einen Graphen mit einer Steuerabfragezone der zweiten
Ausführungsform und Fig. 14B zeigt einen Graphen mit einer bekannten
Rollratenabfragezone derselben, wobei die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und
die Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in Fig. 14A bzw. in Rollratenein
heiten in Fig. 14B unterteilt sind. Zur Lösung des in Fig. 13B gezeigten Problems
werden Punkte, bei denen der Steuerwinkel und die Rollrate Null betragen, als
Startpunkt und Endpunkt betrachtet, wobei in dieser Zone 500 und mehr Daten
dem Abfragen ausgesetzt werden.
Fig. 15A bis 15G zeigen Graphen mit Charakteristiken eines
Bandpassfilters der zweiten Ausführungsform. In Fig. 15A ist die Abszissenachse
in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollrateneinheiten unterteilt; in Fig. 15B
ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkel
einheiten unterteilt; in Fig. 15C ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachse in Steuerwinkeleinheiten unterteilt; in Fig. 15D ist die
Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten
unterteilt; in Fig. 15E ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt; in Fig. 15F ist die Abszissen
achse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt und
die Fig. 15G ist die Abszissenachse in Frequenzen und die Ordinatenachse in
Leistungsspektrumsdichteeinheiten unterteilt.
Gemäß Fig. 15A, 15D, 15E und 15F ist die Rollrate auf ein seitliches
Schwanken des Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund von Unregelmäßigkeiten und
schrägen Stoßstellen der Straßenoberfläche in einem Hochfrequenzbereich
empfindlich. Andererseits führt gemäß Fig. 18A und 18B das Schwanken des
Fahrzeugs aufgrund von Schrägen und Furchen der Straßenoberfläche zu
Integrationsfehlern, wenn in einem Niedrigfrequenzbereich der Rollwinkel des
Fahrzeugs integriert wird. Zum Schutz gegen einen solchen Einfluß führt die
Verwendung eines Bandpassfilters zu einer Niedrigfrequenz, die den Integra
tionsfehler enthält, und einer Hochfrequenz, die Störungen aufgrund von
auszusondernden Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche enthält, wodurch
die Empfindlichkeit in der Steuerabfragezone verbessert wird.
Nachdem diese Verarbeitung durchgeführt worden ist, wird eine
Transferfunktion mit einer Eingabe und einer Ausgabe bestimmt, wodurch die
Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs gemäß Fig. 9 in Schritt S4 ableitbar ist. Die
zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß anhand des
Koeffizienten e1 des s-Terms die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs ableitbar ist,
da der Koeffizient e1 verglichen mit dem Koeffizienten e2 in der ersten
Ausführungsform stabil ist. Wenn der Koeffizient des s-Terms mit e1 bezeichnet
wird, ist die Schwerpunkthöhe hs des Fahrzeugs durch eine Funktion bezüglich
des Koeffizienten e1 und der fahrzeugbezogenen Parameter dargestellt. Mit
anderen Worten ermöglicht die Ermittlung der Fahrzeugparameter und des Koeffi
zienten e1 der Transferfunktion gemäß Fig. 9 die Ableitung der Schwerpunkthöhe
folgendermaßen:
Fig. 16 zeigt einen Graphen mit dem Abschätzungsergebnis der
Schwerpunkthöhe gemäß der ersten Ausführungsform und Fig. 17 zeigt einen
Graphen mit dem Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe gemäß der
zweiten Ausführungsform. In Fig. 16 und 17 sind die Abszissenachsen in
Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Schwerpunkthöheneinheiten unterteilt.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann die Schwerpunkthöhe in Echtzeit
abgeschätzt werden, obwohl sie lediglich statisch abgeschätzt wird. Gemäß Fig.
16 enthält der Abschätzwert jedoch verglichen mit dem wahren Wert einen großen
Fehler. In der zweiten Ausführungsform zeigt Fig. 17, daß die Durchführung der
Schritte S1 und S2 in Fig. 9 ermöglicht, daß der Abschätzwert und der wahre Wert
im wesentlichen übereinstimmen.
Fig. 18A bis 18C zeigen Graphen mit Analysebeispielen auf einer normalen
Straße. In Fig. 18A bis 18C sind die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die
Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in Fig. 18A, in Rollrateneinheiten in Fig.
18B und Geschwindigkeitseinheiten in Fig. 18C unterteilt. Ferner werden die
Beispiele aus Fig. 4A und 4B als ein Beispiel für den Testkurs angesehen. Fig. 19
zeigt einen Graphen mit dem Abschätzungsergebnis für die Schwerpunkthöhe auf
einem Testkurs und einer allgemeinen Straße, wobei die Abszissenachse für den
Fall einer Landstraße, z. B. einem Testkurs, und einer allgemeinen Straße a und b
bestimmt und die Ordinatenachse in Schwerpunkthöhe unterteilt sind.
In Fig. 15G wird ein durch den Pfeil bezeichneter Steuerbereich zur
Ermittlung der Transferfunktion verwendet, wobei die Korrelation zwischen dem
Eingabesteuerwinkel und der Rollrate in diesem Bereich zufriedenstellend ist, so
daß die Abschätzung durchgeführt werden kann, wenn das s/n-Verhältnis groß ist
(Abschnitt a in Fig. 18A bis 18C). Wenn andererseits die Eingabe und Ausgabe
nicht ausreichend oder die Geschwindigkeitsänderung groß ist (Abschnitt b in Fig.
21A bis 21C), wird ein vom wahren Wert abweichendes Abschätzergebnis
erhalten. Die Abschätzung erfordert somit die Annahme, daß das s/n-Verhältnis
groß und die Geschwindigkeitsänderung klein sind.
In Fig. 20 ist ein Beispiel unter der oben genannten Annahme gezeigt, in
dem die Schwerpunkthöhen entsprechend verschiedener Ladezustände berechnet
werden. Fig. 20 zeigt einen Graphen mit Abschätzungsergebnissen für die
Schwerpunkthöhe in einem unbeladenen, einem ausgeglichenbeladenen und
einem hochbeladenen Zustand des Fahrzeugs, wobei die Abszissenachse
entsprechend der Ladezustände und die Ordinatenachse in Schwerpunkthöhen
einheiten unterteilt ist. Gemäß Fig. 20 variiert die erhaltene Schwerpunkthöhe
entsprechend dem Ladezustand und die Tendenzen stimmen überein. Hierdurch
wird ein Fahrzeugstellungssteuerungssystem geschaffen, das für große
Fahrzeuge, insbesondere kommerziell einsetzbare Fahrzeuge, geeignet ist. Das
Fahrzeugstellungssteuerungssystem ist auf große Fahrzeuge anwendbar, die auf
das Verhalten bezogene Daten mit Niedrigfrequenzkomponenten in nichtgeringem
Ausmaß enthalten, sowie auf Fahrzeuge, deren Belade- oder Passagierzustand
sich ändert, wobei das Fahrzeug der Änderung des Lade- oder Passagierzustands
folgt. Bei einem großen Fahrzeug wird die Abweichung von einer Fahrspur sowie
ein seitliches Umkippen aufgrund einer über die Fahrzeugcharakteristik
durchgeführten Fahrsteuerung vermieden. Eine Schwerpunkthöhe wird in Echtzeit
während der Fahrt des Fahrzeugs berechnet und die Steuergenauigkeit des
Fahrzeugstellungssteuerungssystems wird weiter verbessert.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von
Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunkthöhe eines
Fahrzeugs unter der Bedingung bestimmbar ist, daß eine Transferfunktion eines
Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des
Fahrzeugs eingebbar ist, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad,
der einen Rollwinkel beeinhaltet, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in
einen Steuerwinkel, der mittels eines auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren)
erhältlich ist, in Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades identisch sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine
Fahrzeugansprechberechnungsschaltung zur automatischen Erneuerung der
Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion mittels des auto-regressiven Verfah
rens (AR-Verfahren) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs vorgesehen ist,
welche eine Einrichtung zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transfer
funktion (Φ(s)/δ(s)) als quadratische Gleichung bezüglich eines Differential
operators s basierend auf einem Wert hs.f(s) berechnet entsprechend einer
Bewegungsgleichung des Fahrzeugs mit einer Schwerpunkthöhe hs, wobei die
Steuerwinkeleingabe durch den Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs als
Funktion δ(s) bezüglich eines Differentialoperators s und der aufgrund des
Steuerwinkels am Fahrzeug hervorgerufene Rollwinkel durch eine Funktion Φ(s)
bezüglich eines Differentialoperators s dargestellt sind, und zur Darstellung der
Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)), die durch Verwendung der
Fahrzeugansprechberechnungsschaltung erneuert worden ist, als quadratische
Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s und zum anschließenden
Abschätzen der Schwerpunkthöhe hs mittels einer Gleichung, in der beide
quadratischen Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in Koeffizienten
von Termen entsprechenden Grades identisch sind, umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einrichtung zur bevorzugten Verwendung der Schwerpunkthöhe hs, die durch
Verwendung einer Gleichung erhalten wird, in der beide quadratischen
Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in einem Koeffizienten eines
Terms ersten Grades identisch sind, vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung zur Nullkorrektur der Steuerwinkeleingabe und gemessenen
Rollrate unter Verwendung entsprechender Mittelwerte, eine Einrichtung zum
Setzen von Zeiten als Startzeit und als Endzeit, wenn die gemessene Rollrate
aufgrund der Nullkorrektur Null beträgt, während die Änderung der gemessenen
Rollrate groß ist, und zum anschließenden Abfragen der gemessenen Rollrate
zwischen der Startzeit und der Endzeit, und eine Bandpassfiltereinrichtung zum
Passieren der Ausgangsdaten von der Abfrageeinrichtung vorgesehen sind.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19918525A1 true DE19918525A1 (de) | 1999-10-28 |
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Family
ID=14667219
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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