DE3923458A1 - Fuehrungssystem zum fuehren eines unbemannten, lenkbaren fahrzeugs laengs einer vorgegebenen bahn - Google Patents
Fuehrungssystem zum fuehren eines unbemannten, lenkbaren fahrzeugs laengs einer vorgegebenen bahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Führungssystem zum Führen eines
unbemannten, lenkbaren Fahrzeugs längs einer vorgegebenen
Bahn.
In modernen Großfertigungen werden unbemannte Fahrzeuge
zum Transport von Montageteilen zwischen verschiedenen
Punkten einer Fertigungsanlage eingesetzt. Diese Fahrzeuge
werden dabei längs einer vorgegebenen Bahn geführt. Dabei
erfolgt die Führung durch in den Boden verlegte
Induktionsschleifen. Die Installation eines solchen
Führungssystems verlangt daher die Verlegung von
Induktionsschleifen im Boden. Das ist sehr aufwendig. Auch
sind solche Führungssysteme sehr unflexibel: Die
Bewegungen der Fahrzeuge sind beschränkt auf die Bahnen,
längs welcher die Induktionsschleifen verlegt sind. Wenn
die Bahnen, längs welcher die Fahrzeuge geführt werden,
verändert werden sollen, dann müssen neue Induktionsschleifen
mit großem Aufwand im Boden verlegt werden.
Es sind Navigationsgeräte bekannt, welche nach der Methode
der Koppelnavigation arbeiten (DE-B-25 45 025). Dabei
handelt es sich um die Navigation von bemannten Fahrzeugen
im Gelände. Es geht dort nicht darum, ein Fahrzeug automatisch
längs einer vorgegebenen Bahn zu führen. Bei der
Koppelnavigation wird aus dem gegebenenfalls veränderlichen
Kurs und der ebenfalls veränderlichen Geschwindigkeit
des Fahrzeuges durch Komponentenzerlegung der
Geschwindigkeit und Integration die Position des Fahrzeuges
in zwei Koordinaten bestimmt. Der Kurswinkel wird
hierbei durch ein Kreiselgerät gemessen.
Durch die DE-B-25 59 094 ist es weiterhin bekannt, bei
einem Navigationsgerät zur Navigation von bemannten
Fahrzeugen im Gelände bei Erreichen eines geodätischen
Punktes, also einer markanten Geländestelle mit bekannten
Koordinaten, durch Vergleich der angezeigten und der
tatsächlichen Position nicht nur die Positionsanzeige zu
korrigieren sondern auch den für den Schlupf an dem
Geschwindigkeits- oder Wegmeßwert angebrachten
Korrekturfaktor, so daß die Position weiterhin mit einem
korrigierten Korrekturfaktor bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Führungssystem
der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß
es ohne großen Aufwand installiert und geändert werden
kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch
- (a) einen in dem Fahrzeug vorgesehenen Speicher, in welchem die vorgegebene Bahn speicherbar ist,
- (b) ein in dem Fahrzeug angeordnetes, autonomes Naviagationssystem, welches Position und Kurs des Fahrzeugs liefert,
- (c) einen Regler, welcher auf die Abweichung der von dem Navigationssystem gelieferten Position und der gespeicherten Bahn anspricht und ein Stellsignal zur Korrektur dieser Abweichung liefert, und
- (d) Lenkmittel, welche von dem Stellsignal des Reglers angesteuert werden zur Führung des Fahrzeugs auf der vorgegebenen Bahn.
Die Bahn, längs welcher das Fahrzeug geführt werden soll,
wird nicht mehr durch im Boden verlegte Führungsmittel wie
Induktionsschleifen festgelegt sondern in den Speicher
eingegeben. Die Position des Fahrzeugs wird durch ein
autonomes Navigationssystem bestimmt. Ein Regler und Lenkmittel
sorgen dafür, daß das Fahrzeug von seiner durch das
Navigationssystem bestimmten Position auf die im Speicher
vorgegebene Bahn zurückgeführt wird, wenn es von dieser
Bahn abweicht. Alle Teile des Führungssystems sind autonom
in dem Fahrzeug enthalten. Es ist nicht erforderlich,
Führungsmittel längs der gesamten Bahn im Boden zu verlegen.
Sollen Fahrwege geändert werden, dann brauchen die
gespeicherten Fahrwege nur um die zusätzlichen möglichen
Bahnen ergänzt, d. h. in den Speicher eingegeben zu werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs,
das längs einer vorgegebenen Bahn geführt werden
kann, und zeigt auch die Bezeichnungen der
Koordinaten und Winkel.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Führungssystems für
ein Fahrzeug nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt als Blockdiagramm einen Navigationsrechner
in einem Führungssystem nach Fig. 2, das ohne
Kreisel arbeitet.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm ähnlich Fig. 3 eines
Navigationsrechners in einem Führungssystem nach
Fig. 2, bei welchem der Kurswinkel von einem
Kurskreisel geliefert wird.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm ähnlich Fig. 2 eines
Navigationsrechners in einem Führungssystem, das
ohne Kreisel arbeitet und bei welchem das
Fahrzeug längs einer geraden Bahn geführt wird.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein
Fahrzeug in einem Koordinatensystem und
veranschaulicht eine erste Art der Feststellung
von Navigationsfehlern.
Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein
Fahrzeug in einem Koordinatensystem und
veranschaulicht eine zweite Art der Feststellung
von Navigationsfehlern.
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm und zeigt den Ablauf der
Fehlerkompensation.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Navigationsrechner
mit einer ersten Art von Regler und den
Stellmitteln für Lenkung und Geschwindigkeit.
Fig. 10 zeigt einen Modell-Regelkreis zur Bestimmung der
Parameter des Reglers.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm ähnlich Fig. 9 und zeigt
ein Führungssystem für beliebige Bahnen mit dem
Navigationsrechner, einem adaptiven Regler und
den Stellmitteln für Lenkung und Geschwindigkeit.
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer Adaptionseinheit bei
dem adaptiven Regler von Fig. 11.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 in einem
Koordinatensystem mit den rechtwinkligen Koordinatenachsen
x und y. Das Fahrzeug 10 weist ein erstes Paar von Rädern
12 und 14 auf, die gleichachsig zueinander in relativ
großem Abstand voneinander frei drehbar an dem Fahrzeug
gelagert sind. Ein drittes Rad 16 und ein viertes Rad 18
bilden ein zweites Paar von gleichachsigen Rädern, die in
geringem Abstand voneinander in der Nähe der Längsmittelebene
20 des Fahrzeugs 10 an dem Fahrzeug gelagert sind.
Die beiden Räder 16 und 18 sind zu Lenkzwecken um eine in
der Längsmittelebene 20 des Fahrzeugs 10 liegende senkrechte
Lenkachse 22 schwenkbar. Das dritte und das vierte
Rad 16 bzw. 18 werden angetrieben. Sie laufen dadurch in
einer zu ihrer Achse senkrechten, horizontalen Richtung.
Das ist in Fig. 1 durch den Geschwindigkeitsvektor v(t)
dargestellt. Der Winkel zwischen der Längsmittelebene 20
und dem Geschwindigkeitsvektor v(t) in der horizontalen
Ebene ist als "Einschlagwinkel" α (t) bezeichnet. Der
Winkel zwischen der Längsmittelebene 20 und der Richtung
der x-Achse in einer horizontalen Ebene ist der Kurswinkel
ψ (t).
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Führungssystems. Der Block
10 repräsentiert das Fahrzeug. An dem Fahrzeug sind
Stellglieder für den Antrieb, also zur Einstellung der
Geschwindigkeit v(t) und für den Einschlagwinkel (t)
vorgesehen. Das ist durch Block 24 dargestellt. Die Stellglieder
24 wirken auf die durch Block 26 dargestellte
Kinematik des Fahrzeuges 10. Sensoren, die durch Block 28
dargestellt sind, liefern entweder die Geschwindigkeit v(t)
und den Einschlagwinkel α (t) oder, alternativ, die
Geschwindigkeit v(t) und den Kurswinkel ψ (t) und dem Einschlagwinkel
α (t). Die von den Sensoren 28 gelieferten
Signale werden auf einen Navigationsrechner 30 gegeben.
Der Navigationsrechner bestimmt aus diesen Signalen die
tatsächlichen Koordinaten x(t) und y(t) des Fahrzeugs 10
in dem Koordinatensystem sowie den Kurswinkel ψ (t). In
einem Speicher 32 ist eine Bahn gespeichert, welcher das
Fahrzeug 10 nachgeführt werden soll. Der Speicher 32
liefert dementsprechend zeitabhängige Führungsgrößen für
die von dem Navigatorrechner 30 gelieferten Koordinaten
und Kurswinkel. Einem Regler 34 werden die Führungsgrößen
aus dem Speicher 32 und die tatsächlichen Koordinaten und
Kurswinkel vom Navigationsrechner 30 zugeführt. Aus den
Abweichungen der tatsächlichen Koordinaten und Kurswinkel
von den Führungsgrößen erzeugt der Regler Stellsignale.
Diese Stellsignale sind auf die Stellglieder 24
aufgeschaltet.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Navigationsrechners
30. Bei der Ausführungsform des Navigationsrechers 30
nach Fig. 3 werden Position und Kurswinkel des Fahrzeugs
ohne Zuhilfenahme inertialer Sensoren (Kurskreisel) aus
der Geschwindigkeit v(t) und dem Einschlagwinkel α (t)
bestimmt, die durch geeignete Geber 36 bzw. 38 gemessen
werden. Der Geber 36 sitzt an den Rädern 16 und 18 und
liefert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Der Geber 38
sitzt am Chassis des Fahrzeugs 10 und an dem Lenkgestell
der Räder 16 und 18 und liefert den Einschlagwinkel α (t)
der Räder 16 und 18.
Der Navigationsrechner 30 bildet aus den Größen v(t) und
α (t) ein Kurswinkel-Änderungssignal (t) nach der
Beziehung
Das ist in Fig. 3 durch Block 40 dargestellt. Dabei ist "A"
ein Fahrzeugparameter, der den Abstand zwischen dem
Navigationsbezugspunkt am Fahrzeug 10 und dem Angriffspunkt
des Geschwindigkeitsvektors (Fig. 1) angibt. Das
Kurswinkel-Änderungssignal (t) wird über die Zeit
integriert. Das ist durch Block 42 dargestellt. An einem
Eingang 44 wird der Anfangswert des Kurswinkel ψ (0)
eingegeben. Es wird so an einem Ausgang 46 der Kurswinkel
ψ (t) erhalten.
Die Signale v(t) und α (t) der beiden Geber 36 und 38 und
der in der vorstehend geschilderten Weise erhaltene
Kurswinkel ψ (t) werden im Navigationsrechner 30 weiterhin
benutzt, um die Zeitableitungen (t) und (t) der
Koordinaten zu bilden, also praktisch die Komponenten der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf seiner Bahn in dem
Koordinatensystem.
Die Zeitableitungen der Koordinaten werden nach der
Beziehung
gewonnen. Das ist in Fig. 3 durch Block 48 dargestellt. Auf
Block 48 sind die Signale der beiden Geber 36 und 38 sowie
der durch die Integration erhaltene Kurswinkel ψ (t)
"aufgeschaltet". Die so erhaltenen Zeitableitungen der
Koordinaten werden wieder integriert. Das ist in Fig. 3
durch Block 50 dargestellt. Dabei werden an einem Eingang
52 die Anfangswerte y(0) und x(0) eingegeben. An einem
Ausgang 56 wird dann ein Positionsvektor mit den
Koordinaten y(t) und x(t) erhalten.
Eine andere Ausführung des Navigationsrechner zeigt
Fig. 4. Bei dem Navigationsrechner von Fig. 4 wird als
weiterer Geber ein Kurskreisel oder ein Wendekreisel 58
benutzt. Der Wendekreisel 58 liefert unmittelbar das
Kurswinkel-Änderungssignal (t). Dieses Kurswinkel-
Änderungssignal (t) wird über die Zeit integriert. Das
ist durch Block 60 dargestellt. An einem Eingang 62 wird
wieder der Anfangskurs ψ (0) eingegeben. Es wird dann
wieder an dem Ausgang 46 der Kurswinkel ψ (t) erhalten.
Der übrige Teil des Navigationsrechers von Fig. 4 ist so
aufgebaut wie die entsprechenden Teile des Navigationsrechners
von Fig. 3. Die entsprechenden Teile sind in Fig. 4
mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Navigationsrechners
30, die für reine Geradeausfahrt des Fahrzeuges 10 längs
einer geradlinigen Bahn ausgelegt ist. Das Koordinatensystem
ist dann mit der x-Achse in die Richtung der geradlinigen
Bahn gelegt. Damit vereinfacht sich die Rechnung,
weil die Winkel α (t) und ψ (t) als klein angenommen
werden können. Es kann dann der Sinus durch den Winkel
ersetzt und der Kosinus als "1" angenommen werden.
Es wird dann aus den Signalen (t) und v(t) der beiden
Geber 38 bzw. 36 ein Kurswinkel-Änderungssignal (t) nach
der vereinfachten Beziehung
gebildet. Das ist durch Block 64 in Fig. 5 dargestellt. Das
so erhaltene Kurswinkel-Änderungssignal (t) wird über
die Zeit integriert. Das ist durch Block 66 dargestellt.
An einem Eingang 68 wird wieder der Anfangskurs ψ (0)
eingegeben. Das liefert an einem Ausgang 70 den Kurswinkel
ψ (t). Dieser Kurswinkel bedeutet hier die Abweichung der
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 10 von der Richtung der
vorgegebenen geraden Bahn, längs welcher das Fahrzeug
geführt werden soll.
Aus den Signalen α (t) und v(t) der beiden Geber 38
bzw. 36 werden in dem Navigationsrechner 30 weiterhin
wieder die Zeitableitungen der Koordinaten y(t) und x(t)
ermittelt. Das geschieht hier nach der Beziehung
Das ist durch Block 72 dargestellt. Auf den Block 72 ist,
ähnlich wie auf Block 48 in Fig. 3 und 4, außer den
Signalen der Geber 36 und 38 auch der Kurswinkel (t) vom
Ausgang 70 "aufgeschaltet". Die so erhaltenen Zeitableitungen
der Koordinaten y(t) und x(t) werden über die
Zeit integriert. Das ist in Fig. 5 durch Block 74
dargestellt, welcher dem Block 50 in Fig. 3 und 4
entspricht. An einem Eingang 76 werden die Anfangskoordinaten
eingegeben. An einem Ausgang 78 werden dann
die Koordinaten des Fahrzeugs 10 erhalten.
Eine autonome Navigation der beschriebenen Art ist mit
Fehlern behaftet. Solche Fehler können durch Fehler der
Geber 36 und 38, durch Fehler der angenommenen Durchmesser
der Räder 16 und 18 sowie durch Schlupf entstehen. Durch
die Integration führen solche Fehler zu zunehmend größeren
Positions- und Kursabweichungen. Die Position des
Fahrzeugs 10 kann daher nach Durchlaufen eines Weges
von der gewünschten Position etwas abweichen. Es gilt
daher, die Position von Zeit zu Zeit zu stützen, also die
Position unabhängig von dem Positionsrechner zu bestimmen
und die von dem Positionsrechner angezeigte Position um
den dann festgestellten Fehler zu korrigieren. Dabei
können auch die Signale der Geber 36 und 38 hinsichtlich
Nullpunkt- und Skalenfaktorfehlern entsprechend korrigiert
werden, so daß der Positionsrechner 30 weiter mit
korrigierten Parametern arbeitet.
Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 6 in bestimmten Wegpunkten
der vorgegebenen Bahn Marken 80 angebracht. Das Fahrzeug
10 wird angehalten, wenn es nach den am Ausgang 78 des
Navigationsrechners 30 erscheindenden Koordinaten einen
solchen Wegpunkt 80 erreicht haben sollte. Tatsächlich hat
das Fahrzeug 10 dann aber eine Position, die um die
Koordinatendifferenzen Δy und Δx von der Position der
Marke 80 abweicht. An dem Fahrzeug 10 ist ein Sensor 82
angebracht, der optisch oder induktiv oder sonstwie auf
die Marke 80 anspricht.
In Fig. 6 ist angenommen, daß die vorgegebene Bahn eine
gerade Linie längs der x-Achse des Koordinatensystems ist.
Die Marke 80 sitzt in einem Wegpunkt WP2 auf der x-Achse.
Ein vorhergehender Wegpunkt WP1, an welchem die Fahrt des
Fahrzeuges 10 begann oder die letzte Positionsstützung
erfolgte, liegt um eine bekannte Strecke D längs der
x-Achse zurück.
In Fig. 6 werden durch den Sensor 82 die beiden
Abweichungen Δ x und Δ y gemessen. Die von dem Positionsrechner
30 gelieferte Position wird um diese Abweichungen
korrigiert. Außerdem wird der Kurswinkel und der Skalenfaktor
des Gebers 36 für die Geschwindigkeit korrigiert,
so daß der Positionsrechner 30 weiter mit korrigierten
Eingangssignalen arbeitet.
In Fig. 7 ist ein anderes Verfahren zur Fehlerkompensation
dargestellt. Dort ist durch eine Marke 84 eine Strecke
markiert, die im Wegpunkt WP2 senkrecht zu der Bahn, also
der x-Achse, verläuft. Das Fahrzeug 10 wird angehalten,
wenn es diese Marke 84 irgendwo erreicht. Es wird dann
einmal der Positionsfehler Δ x aus der Beziehung
Δ x = x - D (5)
bestimmt. Dabei ist x die Koordinate der Position, die von
dem Positionsrechner 30 am Ausgang 78 geliefert wird. Die
"richtige" Koordinate ist aber D. Die Differenz liefert
daher den Anzeigefehler. Der Positionsfehler Δ y wird von
dem Sensor 82 gemessen. Auch mit diesen beiden Werten
können die angezeigte Position und die Fehler der Geber 36
und 38 korrigiert werden.
In Fig. 8 ist der Ablauf der Fehlerkorrektur in einem
Flußdiagramm dargestellt.
Gemäß Block 86 wird der Durchgang des Fahrzeugs 10 durch
die Marke 84 am Wegpunkt WP2 sensiert. Das Fahrzeug 10
wird angehalten. Aus Gleichung (5) wird Δ x berechnet. Δ y
wird gemessen. Das ist durch Block 88 dargestellt. Der
nächste Schritt ist die Berechnung von Schätzwerten für
den Kursfehler und für den Skalenfaktorfehler
des Gebers 36. Dieser Schritt ist durch Block 90 dargestellt.
Der Kursfehler und der Skalenfaktorfehler
ergeben sich hier auf einfache Weise aus den Positionsfehlern
nach den in Block 92 angegebenen Beziehungen.
Dann erfolgt eine Prüfung, ob die erhaltenen Werte
plausibel sind. Diese Prüfung ist durch den Rhombus 94
dargestellt. Wenn die Werte nicht plausibel sind (N), so
wird nur gemäß Block 96 die Strecke D in dem Speicher nach
der Beziehung
Dneu = Dalt + Δ x (6)
korrigiert. Sind die Werte jedoch plausibel (Y), dann
erfolgt zusätzlich eine Korrektur von Skalenfaktor und
Kurswinkel um die ermittelten Skalenfaktor- und Kurswinkelfehler.
Das ist durch Block 98 dargestellt.
Fig. 9 zeigt das Führungssystem mit einer ersten Ausführungsform
des Reglers. Der Navigationsrechner 30 entspricht
der Ausführung von Fig. 5. Der Regler 34 enthält
hier einen Summierpunkt 100, auf welchen der Kurswinkel
ψ (t) mit einem Faktor K und die Positionsabweichung Δ y
von der geraden Bahn (x-Achse) mit einem Faktor Ky
aufgeschaltet sind. Die Faktoren sind durch die Blöcke 102
und 104 dargestellt. Das daraus als Stellsignal gebildete
Summensignal entspricht einer Führungsgröße αsoll für den
Einschlagwinkel α. Dieses Stellsignal ist auf einen
Lenkstellmotor 106 geschaltet. Dieser Lenkstellmotor 106
hat eine Übertragungsfunktion, die mit Ka (s) bezeichnet
ist. Der Lenkstellmotor 106 liefert den Einschlagwinkel
α (t). Dieser Einschlagwinkel wird von dem Geber 38 abgegriffen.
Das Signal des Gebers 38 ist auf den Navigationsrechner
30 geschaltet. Außerdem dient das Signal des
Gebers 38 als Stellungsrückführung. Das Signal des Gebers
38 wird zu diesem Zweck über eine Rückführschleife 108 auf
den Eingang des Lenkstellmotors 106 zurückgeführt. Am
Eingang des Lenkstellmotors 106 wird in einem Summierpunkt
110 die Differenz der Führungsgröße αsoll und des Signals
α (t) des Gebers 38 gebildet.
Die Geschwindigkeit v(t) wird bei dieser Ausführung konstant
gehalten. Ein Geschwindigkeits-Stellmotor 112 hat
eine Übertragungsfunktion Kv(s). Der Geber 36 gibt ein der
Geschwindigkeit v(t) entsprechendes Signal auf den Navigationsrechner
30. Das Signal des Gebers 36 wird über eine
Rückführschleife 114 auf den Eingang des Geschwindigkeits-
Stellmotors 112 zurückgeführt. Am Eingang des Geschwindigkeits-
Stellmotors 112 wird in einem Summierpunkt 116 die
Differenz eines konstanten Sollwertsignals von einem Sollwerteingang
118 und des Signals von dem Geber 36 gebildet.
Die Ermittlung der günstigsten Rückführverstärkungen Ky
und Kψ für die Lenkung kann für den gesamten vorkommenden
Geschwindigkeitsbereich anhand des in Fig. 10 dargestellten
Modellregelkreises erfolgen. Bei dem Modellregelkreis von
Fig. 10 ist angenommen, daß der Einschlagwinkel α und der
Kurswinkel ψ klein sind und daß die Geschwindigkeit v
konstant ist. Die Größen ψ, α und y sind als Funktion
von s, also durch ihre Laplace-Transformierten dargestellt.
Es ist weiter angenommen, daß der Lenkstellmotor
106 die Übertragungsfunktion "1" besitzt.
In einem Summierpunkt 100 werden einem Referenzwinkel von
αref die Rückführsignale der beiden Rückführschleifen
118 und 120 überlagert. Es ergibt sich (mit der Übertragungsfunktion
"1" des Lenkstellmotors 106) ein
Einschlagwinkel α (s) am Eingang des Navigationsrechners
30. Der Einschlagwinkel wird gemäß Block 122 mit -V/A
multipliziert. Das entspricht Block 64 in Fig. 9. Das
Produkt wird gemäß Block 124 mit 1/s multipliziert. Das
entspricht der Integration gemäß Block 66 von Fig. 9. Es
ergibt sich die Laplace-Transformierte (s) des
Kurswinkels.
In einem Summierpunkt 126 werden der Einschlagwinkel
α (s) und der Kurswinkel ψ (s) addiert. Die Summe
wird gemäß Block 128 mit v multipliziert. Das entspricht
der ersten Zeile der Matrixgleichung in Block 72:
(t) = v(t) · α (t) + ψ (t) v(t)
oder
(t) = (α (t) + ψ (t)) v(t)).
Das Ergebnis wird gemäß Block 130 mit 1/s multipliziert.
Das entspricht der Integration gemäß Block 74 von Fig. 9.
Dadurch wird die Laplace-Transformierte Y(s) der Abweichung
y(t) des Fahrzeugs 10 von der längs der x-Achse
verlaufenden geraden Bahn erhalten.
Die Rückführschleife 120 enthält den Proportionalitätsfaktor
Ky, dargestellt durch Block 132, der dem Block 102
von Fig. 9 entspricht. Statt einer reinen P-Rückführung
kann auch z. B. eine PID-Rückführung vorgesehen werden.
Dann enthält der Rückführzweig zusätzliche von s abhängige
Glieder.
Die Rückführschleife 118 enthält den Proportionalitätsfaktor
Kψ, dargestellt durch Block 134. Der Kurswinkel
muß aber mit unterschiedlichem Vorzeichen rückgeführt
werden, je nach der Richtung der dem Betrag nach
konstanten Geschwindigkeit v. Das ist in dem Modoll durch
den Block 136 dargestellt, der das Vorzeichen der
Geschwindigkeit v liefert.
Anhand des beschriebenen Modells können die Faktoren Ky
und Kψ für den Regelkreis von Fig. 9 berechnet werden.
Fig. 11 zeigt einen Regelkreis ähnlich Fig. 9 zur Führung
des Fahrzeuges 10 längs einer beliebigen, nicht geradlinigen
Bahn. Der Navigationsrechner 30 entspricht Fig. 3.
Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen wie dort. Die Vereinfachung für eine geradlinige
Bahn gemäß Fig. 5 und 9 entfällt.
Der Navigationsrechner 30 liefert den Kurswinkel ψ (t),
der jetzt nicht mehr als klein angenommen werden kann, und
die Position des Fahrzeuges 10 mit den Koordinaten y(t)
und x(t). Der von dem Navigationsrechner 30 gelieferte
Kurswinkel ψ (t) wird in einem Summierpunkt 140 mit einem
Sollwert ψ (t)* verglichen. Dadurch wird ein Regelabweichungssignal
Δ ψ (t) erhalten. Die von dem
Navigationsrechner 30 gelieferten Koordinaten y(t) und
x(t) der Position des Fahrzeugs 10 werden in einem
Summierpunkt 142 mit Sollwerten y*(t) und x*(t)
verglichen. Daraus werden Regelabweichungssignale Δ y(t)
und Δ x(t) erhalten. Die Regelabweichungssignale Δ ψ (t),
Δ y(t) und Δ x(t) werden zur Bildung von Stellsignalen
Δ α (t) für den Einschlagwinkel und Δ v(t) für die
Geschwindigkeit linearkombiniert. Die Linearkombination
erfolgt mit variablen Koeffizienten, die eine Stellmatrix
-S(t) bilden. Die Stellmatrix ist durch Block 143
dargestellt. Die mit der Stellmatrix -S(t) erhaltenen
Stellsignale Δ α (t) und Δ v(t) steuern Stellmotore 144
bzw. 146 ähnlich den Stellmotoren 106 und 112 von Fig. 9.
Das Stellsignal Δ α (t) wird in einem Summierpunkt 148
einem Anfangssignal α (0) von einem Eingang 150
überlagert. Das ergibt eine erste Führungsgröße αsoll (t)
für den Einschlagwinkel α. Diese Führungsgröße wird in
einem Summierpunkt 152 mit einem Rückführsignal α (t)
verglichen, das von einem Geber 154 (entsprechend Geber
38 von Fig. 3) über eine Rückführschleife 156 geliefert
wird. Das Signal α (t) des Gebers 154 wird wieder auf den
Navigationsrechner 30 gegeben.
In ähnlicher Weise wird das Stellsignal Δ v(t) in einem
Summierpunkt 158 einem Anfangssignal v(0) von einem
Eingang 160 überlagert. Das ergibt eine zweite Führungsgröße
vsoll (t) für die Geschwindigkeit v. Diese
Führungsgröße wird in einem Summierpunkt 162 mit einem
Rückführsignal v(t) verglichen, das von einem Geber 164
(entsprechend Geber 36 von Fig. 3) über eine Rückführschleife
166 geliefert wird. Das Signal v(t) des Gebers
164 wird ebenfalls auf den Navigationsrechner 30 gegeben.
Die Stellmatrix -S(t), dargestellt durch Block 143 wird
von einer Adaptionseinheit 168 beeinflußt. Die Adaptionseinheit
168 erhält den Kurswinkel ψ (t) vom Ausgang 70 des
Navigationsrechners 30, die Koordinaten y(t) und x(t) vom
Ausgang 78 des Navigationsrechners 30, den Einschlagwinkel
α (t) vom Geber 154 und die Geschwindigkeit v(t) vom Geber
164.
Die Adaptionseinheit 168 beeinflußt die Elemente der
Stellmatrix so, daß sich ständig ein akzeptables oder
günstiges Verhalten des Regelkreises ergibt, jeweils
angepaßt an die Bahn und den Fahrzustand des Fahrzeugs 10.
Die Adaptionseinheit 168 ist in Fig. 2 schematisch
dargestellt. Sie enthält einen Modell-Regelkreis 170, der
den unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschriebenen Regelkreis
in der Umgebung der Referenzbahn bzw. Sollbahn nachbildet.
Es läßt sich zeigen, daß ein solcher Regelkreis die in
Fig. 12 dargestellte Struktur hat: Ein Stellgrößenvektor
Δ u(t) wird mit einer veränderlichen Matrix C(t)
multipliziert. Diese Matrix ist in Fig. 12 durch Block 72
dargestellt. Dem dabei erhaltene Vektor wird in einem
"Sumierpunkt" 174 ein Rückführsignal (ebenfalls in Form
eines Vektors) "entgegengeschaltet". Der erhaltene Differenzvektor
wird integriert. Das ist durch Block 176
dargestellt. An einem Eingang 178 wird ein Anfangswert des
den Zustand der Regelstrecke beschriebenden Vektors Δ x(0)
eingegeben. Die Integration liefert einen Vektor Δ x(t).
Der Vektor Δ x(t) wird in zweifacher Weise zurückgeführt:
Der Vektor Δ x(t) wird mit einer Matrix B(t) multipliziert.
Die Matrix B(t) ist durch einen Block 178 dargestellt.
Der so erhaltene Vektor wird in einer "inneren"
Rückführschleife 180 als das besagte Rückführsignal auf
den Summierpunkt 174 zurückgeführt. Weiterhin wird der
Vektor Δ x(t) in einer "äußeren" Rückführschleife 182 mit
der Stellmatrix -S(t), hier dargestellt durch Block 184,
multipliziert und liefert den Stellgrößenvektor Δ u(t).
Diesem Modell-Regelkreis werden die tatsächlichen Position
y(t); x(t) und der Kurswinkel ψ (t) zugeführt sowie die
tatsächlichen Stellgrößen, der Einschlagwinkel α (t) und
die Geschwindigkeit v(t). Der Modell-Regelkreis beschreibt
das Problem- bzw. Domänenwissen. Der Modell-Regelkreis 170
liefert die beiden Matrizen C(t) und B(t).
Die Matrizen C(t) und B(t) beschreiben die Regelstrecke.
Diese Matrizen werden einem wissensverarbeitenden System
186 zugeführt. Dieses wissenverarbeitende System 186
enthält Regeln und Kriterien für die Auslegung des
zeitvarianten Modell-Regelkreises. Diese Regeln und
Kriterien repräsentieren das Problemlösungswissen. Nach
diesen Regeln und Kriterien wird eine Stellmatrix S(t)
bestimmt, die zu einer regelungstechnik günstigen oder
zumindest akzeptablen Lösung führt. Das wissensverarbeitende
System entspricht praktisch dem Regelungsfachmann,
der für eine bestimmte, durch die Matrizen C(t)
und B(t) beschriebene Regelstrecke die Rückführungen nach
bekannten Regeln der Regelungstechnik so auslegt, daß sich
ein akzeptables Regelverhalten ergibt. Die Regeln und
Kriterien brauchen dabei nicht notwendig in Form eines
mathematischen Gütekriteriums vorzuliegen. Es kann sich um
regelbasierte, symbolische Algorithmen oder - im
allgemeinen - aus einer Kombination arithmetischer und
symbolischer Darstellungen handeln.
Das Führungssystem, wie es bisher beschrieben ist, ist in
der Lage, das Fahrzeug entlang einer geraden Bahn zwischen
zwei Wegpunkten oder auch auf einer beliebigen, gekrümmten
vorgegebenen Bahn zu führen. In weiterer Ausbildung dieses
Führungssystems soll nun ein Fahrzeug 10 der beschriebenen
Art in die Lage versetzt werden, innerhalb eines
bestimmten Einsatzgebietes selbst den Weg von einem
momentanen Standort (einem Wegpunkt) zu einem Fahrziel
(einem anderen Wegpunkt) zu finden. Es geht also nicht nur
um die Führung des Fahrzeugs längs bestimmter Bahnen
sondern um die Auswahl der vorgegebenen Bahnen, in der
Regel einer größeren Zahl vorgegebener Bahnstücke, so, daß
ein bestimmtes Fahrziel erreicht wird. Das ist in Fig. 13
an einem vereinfachten Beispiel dargestellt.
In Fig. 13 sind für ein Einsatzgebiet Wegpunkte und
Bahnstücke zwischen diesen Wegpunkten vorgegeben. Die
Wegpunkte sind in Fig. 13 mit "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7",
"8", . . . "N" bezeichnet. Die Wegpunkte sind mögliche
Standorte und Fahrziele. Die Bahnstücke können gerade
oder gekrümmt, z. B. kreisbogenförmig, sein.
Ein Fahrauftrag an das autonome Fahrzeug 10 besteht nun
darin, von einem Standort zu einem Fahrziel zu gelangen.
Dabei muß das Fahrzeug 10 selbst die günstigste Folge von
anzufahrenden Wegpunkten unter Bezugnahme vorgegebener,
zulässiger Bahnstücke finden, die von dem momentanen
Standort zum Fahrziel führen. Hierzu müssen von den im
Speicher 34 (Fig. 2) gespeicherten Bahnstücken in einer
bestimmten Folge nacheinander geeignete Bahnstücke
aufgerufen werden. Das kann in folgender Weise geschehen:
Aus dem in Fig. 13 dargestellten geometrischen Modell des
Einsatzgebietes mit den Bahnstücken und Wegpunkten läßt
sich ein logisches Verknüpfungsnetz ableiten, wie es in
Fig. 14 dargestellt ist. Die Knoten in diesem Netz sind die
entsprechend bezeichneten Wegpunkte. Die Verbindungen
zwischen den Knoten sind mit einer Gewichtung versehen,
die vorzugsweise der Entfernung des zugehörigen Bahnstücks
zwischen den durch die Knoten repräsentierten Wegpunkten
entspricht. Das Gewicht der Verbindung zwischen den Knoten
oder Wegpunkten
"i" und "k" ist mit Wi k bezeichnet.
Zur Gewinnung des speziellen Fahrweges von einem Standort
zu einem Fahrziel wird aus diesem Netz für jede Zielvorgabe
ein "Entscheidungsbaum" erzeugt, der die alternativen
Lösungsmöglichkeiten aufzeigt. Ein solcher Entscheidungsbaum
ist in Fig. 15 für eine Fahrt von dem Wegpunkt "5" zu
dem Wegpunkt "1" dargestellt. Es ergeben sich mehrere
alternative Fahrwege. Das Fahrzeug kann vom Wegpunkt 5
"linksherum" über die Wegpunkte "4", "3", "2" zum Wegpunkt
"1" fahren (Fig. 13). Das Fahrzeug kann auch "untenherum"
(Fig. 13) über die Wegpunkte "7", "8" . . . "N" zum Wegpunkt "1"
gelangen. Und schließlich kann das Fahrzeug 10 über die
Wegpunkte "6" und "2" "direkt" zum Wegpunkt "1" fahren.
Die bei den verschiedenen Alternativen benutzten Bahnstücke
sind nun mit den erwähnten Gewichten Wi k versehen.
Diese Gewichte können beispielsweise die Längen der
betreffenden Bahnstücke repräsentieren, und es kann als
Auswahlkriterium dienen, daß die Summe der Gewichte
möglichst klein sein soll, also die Gesamtlänge der durchfahrenen
Bahn möglichst kurz. Dann fährt das Fahrzeug auf
dem jeweils kürzesten Weg zu seinem Fahrziel. Es können
aber auch andere Kriterien für die Auswahl der benutzten
Bahn vom Standort ("5") zum Fahrziel ("1") angewandt
werden.
Im vorliegenden Fall wird die Bahn über die Wegpunkte "6"
und "2" als kürzester Weg ausgewählt. Die zeitabhängigen
Koordinaten der betreffenden Bahnstücke werden dem
Navigationsrechner 30 und Lenkrechner 34 zugeführt.
Bei einer großen Anzahl von Wegpunkten mit einem stark
verzweigten Netz von Bahnstücken können die Schritte zur
Ermittlung der günstigen Bahn viel Rechenaufwand erfordern
und recht lange dauern. Es wird daher in weiterer
Ausgestaltung des beschriebenen Führungssystems ein
auto-assoziativer Speicher vorgesehen. Ein solcher auto-assoziativer
Speicher ist in Fig. 16 schematisch
dargestellt und mit 188 bezeichnet. Ein auto-assoziativer
Speicher ist ein Signalverarbeitungselement, das Kopien
unterschiedlicher Mengen von Eingangssignalen x(p)
speichert, mit p = 1, 2, 3, . . . k. Der auto-assoziative Speicher
gibt einen bestimmten Satz
x(r) = (ξ₁(r), ξ₂(r), . . . ξn (r))
von in einer Lernphase gespeicherten Eingangssignalen,
wobei r ε p, auf einen Ausgang, sobald ein Eingangssignalsatz
x = (ξ₁, ξ₂, . . . ξn)
anliegt, von dem eine spezifizierte Untermenge der Werte
ξi mit einer entsprechenden Untermenge ξi (r) aus x(r)
übereinstimmt. In Fig. 16 sind mit x die Sätze von
Eingangssignalen und mit y die Sätze von Ausgangssignalen
des assoziativen Speichers 188 bezeichnet. Es gilt dann
y = (η₁, η₂, . . . ηm) = (ξ₁(r), ξ₂(r), . . . ξn (r)),
wenn
Wenn diesem assoziativen Speicher nun jeweils die
gefundenen Bahnen für die jeweiligen Standorte und
Fahrziele mitgeteilt werden, so erhält der assoziative
Speicher jeweils eine Folge von Wegstrecken, die durchfahren
werden müssen, um von dem Standort zu dem Fahrziel
zu gelangen. Im Laufe der Zeit lernt dieser Speicher alle
möglichen Verbindungen des Einsatzgebietes.
In Fig. 17 ist die Funktion des assoziativen Speichers
anhand des oben erörterten Beispiels erläutert. In der
"Lernphase" sind in dem assoziativen Speicher 188 schon
die möglichen Folgen von Wegpunkten und Bahnstücken,
nämlich "5", "6", "2", "1" und "5", "4", "3", "2", "1"
abgespeichert. Wenn an den Eingang des assoziativen
Speichers nun die Wegpunkte "5" und "1" angelegt werden,
dann verknüpft ("assoziiert") der assoziative Speicher 188
diese Elemente (Wegpunkte) mit abgelegten kompletten
Eingangsvektoren, nämlich den oben angegebenen Folgen.
Diese abgelegten Eingangsvektoren werden dann, wie in
Fig. 17 angedeutet, ausgegeben. Diese Folgen stehen dann
sofort komplett als mögliche Bahnen zur Verfügung. Die
so erhaltenen Folgen von Wegpunkten werden dann, wie im
Zusammenhang mit dem Entscheidungsbaum von Fig. 15
erläutert, benutzt, die günstigste Bahn auszuwählen. Die
Erzeugung der Bahnen durch einen auto-assoziativen
Speicher arbeitet sehr schnell. Nach einer gewissen Lernphase
liefert der auto-assoziative Speicher 188 sofort die
günstigste Bahn von einem eingegebenen Standort zu einem
ebenfalls eingegebenen Fahrziel, ohne daß das logische
Verknüpfungsnetz von Fig. 14 oder der Entscheidungsbaum von
Fig. 15 benutzt werden müßte. Die Lernphase kann auch
off-line mit Hilfe eines Musters und simulierter Fahrten
durchgeführt werden.
Die beschriebenen Vorgänge werden als intelligente Signalverarbeitungseinheit
implementiert. Das ist in Fig. 18
dargestellt. Die Signalverarbeitungseinheit 190 erhält ein
geometrisches Modell des Einsatzgebietes, wie es in Fig. 13
dargestellt ist. Das ist in Fig. 18 durch Block 192
angedeutet. Aus dem geometrischen Modell des Einsatzgebietes
ergibt sich ein logisches Verknüpfungsnetz gemäß
Fig. 14. Das ist in Fig. 18 durch Block 194 angedeutet. Der
Signalverarbeitungseinheit 190 werden über Eingang 196 der
Standort des Fahrzeugs 10 (z. B. "5") eingegeben. Es wird
dann in der schon beschriebenen Weise ein Entscheidungsbaum
gemäß Fig. 15 gebildet und aus den gegebenen
Alternativen die günstigste, z. B. kürzeste Bahn
ausgewählt. Das ist durch Block 198 dargestellt. Die dabei
abzuarbeitenden Algorithmen sind vorwiegend symbolischer
Natur (regelbasiert, Suchtechniken), teilweise aber auch
arithmetisch.
Die Ausgabe der günstigsten Bahn erfolgt an einem Ausgang
200. Gleichzeitig wird die ermittelte Bahn in dem auto-
assoziativen Speicher 188 (Fig. 16 und 17) abgelegt.
Standort und Fahrziel des Fahrzeugs 10 werden jeweils
gleichzeitig über Eingang 202 auf den auto-assoziativen
Speicher 188 gegeben. Wenn in diesem Speicher die Bahn
zwischen den beiden eingegebenen Wegpunkten schon von
einem früheren Vorgang her abgelegt ist, gibt der auto-
assoziative Speicher 188 die Bahn unmittelbar an einem
Ausgang 204 aus.
In weiterer Ausbildung dieses Vorganges sind die ersten
drei Stufen 192, 194 und 198 der Signalverarbeitung nur
Bestandteil eines Simulationsaufbaus. Sie bilden den
auto-assoziativen Speicher während einer Lernphase
gewissermaßen als "Lehrer" aus und lassen ihn alle
möglichen Bahnen "lernen". Das geschieht automatisch,
indem in der Simulation, angesteuert durch Zufallsgeneratoren,
eine Vielzahl von Fahrzielen und die
Erzeugung der Bahnen in relativ kurzer Zeit durchgespielt
werden. Anschließend wird nur noch der auto-assoziative
Speicher 188 real in das Fahrzeug 10 implementiert.
Claims (15)
1. Führungssystem zum Führen eines unbemannten, lenkbaren
Fahrzeugs längs einer vorgegebenen Bahn,
gekennzeichnet durch
- (a) einen in dem Fahrzeug (10) vorgesehenen Speicher (32), in welchem die vorgegebene Bahn gespeichert ist,
- (b) ein in dem Fahrzeug (10) angeordnetes, autonomes Navigationssystem (30, 36, 38), welches Position (x(t), y(t)) und Kurs (ψ (t)) des Fahrzeugs (10) liefert,
- (c) einen Regler (34), welcher auf die Abweichung der von dem Navigationssystem (30, 36, 38) gelieferten Position (x(t), y(t)) und der gespeicherten Bahn anspricht und ein Stellsignal (αsoll) zur Korrektur dieser Abweichung liefert, und
- (d) Lenkmittel (24), welche von dem Stellsignal des Reglers (34) angesteuert werden zur Führung des Fahrzeugs (10) auf der vorgegebenen Bahn.
2. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) an diskreten Stellen der vorgegebenen Bahn Marken (80; 84) angebracht sind,
- (b) das Fahrzeug (10) Mittel (82) zum Abtasten der Marken (80; 84) und zur Bestimmung der Ablage von den Marken aufweist und
- (c) das Navigationssystem (30, 36, 38) Mittel (96) zur Stützung der Position nach Maßgabe der so bestimmten Ablage enthält.
3. Führungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Navigationssystem (30, 36, 38)
weiterhin Mittel (98) zur Korrektur der Navigationsparameter
nach Maßgabe der durch die Marken
(80; 84) bestimmten Ablage enthält.
4. Führungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) das Navigationssystem (30, 36, 38) Mittel (36, 38) zur Bestimmung von Kurs (ψ (t)) und Geschwindigkeit (v(t)) des Fahrzeugs (10) enthält und
- (b) das Navigationssystem (30, 36, 38) die Position des Fahrzeugs (10) daraus nach der Methode der Koppelnavigation bestimmt.
5. Führungssystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
- (a) Mittel (38) zur Bestimmung des Einschlagwinkels (v(t)) wenigstens eines Fahrzeugrades (16, 18),
- (b) Mittel 36 zum Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v(t)) aus der Laufgeschwindigkeit der einschlagbaren Fahrzeugräder (16, 18),
- (c) Mittel (40) zum Erzeugen eines die Kurswinkel- Änderungsrate ( (t)) wiedergebendes Signals aus dem Einschlagwinkel (α (t)) und der Geschwindigkeit (v(t)) und
- (d) Mittel (42) zum Integrieren des die Kurswinkel- Änderungsrate darstellenden Signals über der Zeit zur Erzeugung eines Kurswinkelsignals (ψ(t)).
6. Führungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) das Fahrzeug (10) ein erstes Paar von gleichachsigen, in einem größeren Abstand seitlichen voneinander angeordneten frei laufenden Rädern (12, 14) aufweist,
- (b) das Fahrzeug (10) weiterhin wenigstens ein drittes Rad (16) aufweist, das nahe der Längsmittelebene (20) des Fahrzeugs (10) im Abstand (A) von dem ersten Paar von Rädern (12, 14) angeordnet ist, und
- (c) das dritte Rad (16) lenkbar ist.
7. Führungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Rad (16) angetrieben ist.
8. Führungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Rad (16) mit einem dicht
neben diesem angeordneten, damit verbundenen vierten
Rad (18) ein zweites Paar von gleichachsigen Rädern
bildet, das um eine in der Längsmittelebene (20)
liegende Achse (22) zu Lenkzwecken schwenkbar ist.
9. Führungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
- (a) an dem dritten Rad (16) ein Laufgeschwindigkeitsfühler (36) zum Bestimmen der Geschwindigkeit (v(t)) des Fahrzeugs und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals vorgesehen ist,
- (b) an dem dritten Rad (16) weiterhin ein Winkelgeber und zum Erzeugen eines Einschlagwinkelsignals vorgesehen ist und
- (c) das Geschwindigkeitssignal und das Einschlagwinkelsignal den Mittel (40) zum Erzeugen eines Kurswinkel-Änderungssignals ( (t)) zugeführt werden, welche das Kurswinkel-Änderungssignal nach der Beziehung bilden.
10. Führungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug (10) einen Kurskreisel (58)
zur Erzeugung eines Kurswinkelsignals (ψ (t)) enthält.
11. Führungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) auf den Regler (34) Positions- und Kursabweichungssignale aufgeschaltet sind und der Regler Stellsignale für Lenkung und Geschwindigkeit als Linearkombination der Positions- und Kursabweichungssignale (Δ y(t), Δ x(t) bzw. Δ ψ (t)) nach Maßgabe einer Stellmatrix (-S(t)) auf Lenk- bzw. Geschwindigkeits- Stellglieder (144, 146) aufschaltet,
- (b) die Elemente der Stellmatrix (-S(t)) von einer Adaptionseinheit (168) veränderbar sind und
- (c) auf die Adaptionseinheit (168) die Kurs- und Positionssignale (ψ (t), y(t), x(t)) sowie der Einschlagwinkel und die Geschwindigkeit (α (t) bzw. v(t)) des Fahrzeugs (10) aufgeschaltet sind.
12. Führungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) die Adaptionseinheit (168) einen zeitvarianten Modell-Regelkreis (170) enthält, der das dynamische Verhalten des Führungssystems nachbildet, wobei dieses Modell das Problem- bzw. Domänenwissen repräsentiert, und
- (b) die Adpationseinheit (168) weiterhin ein wissensvorarbeitendes Element (186) enthält, in welchem Regeln und Kriterien für die Auslegung des zeitvarianten Modell-Regelkreises (170) gespeichert sind, nach denen eine akzeptable oder günstige Auslegung der zeitvarianten Stellmatrix (-S(t) bestimmt wird.
13. Führungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch
- (a) eine intelligente Signalverarbeitungseinheit
(190),
- - in welche ein geometrisches Modell eines Einsatzgebietes (Fig. 13) mit Wegpunkten ("1", "2", . . . "N") und diese verbindenden Bahnstücken eingebbar ist,
- - welche nach diesem geometrischen Modell ein logisches Verknüpfungsnetzwerk (Fig. 14) erzeugt, welches die möglichen Verbindungen zwischen den Wegpunkten und Gewichte (Wi k) für die dazwischenliegenden Bahnstücke enthält (Block 194)
- - welches nach Eingabe eines Standortes und eines Fahrziels aus dem Verknüpfungsnetzwerk (Fig. 14) einen "Entscheidungsbaum" (Fig. 15) erzeugt, welcher die in dem Einsatzgebiet nach dem geometrischen Modell (Fig. 13) alternativ möglichen Bahnen zwischen Standort und Fahrziel ermittelt und
- - welches aus den so ermittelten möglichen Bahnen anhand der Gewichte eine optimale Bahn auswählt und als vorgegebene Bahn auf den Regler (34) aufschaltet (Block 198).
14. Führungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) die Signalverarbeitungseinheit (190) einen auto- assoziativen Speicher (188) enthält, in welchen die für eingegebene Standorte und Fahrziele ermittelten Bahnen ablegbar sind, und
- (b) die im Einsatz eingegebenen Standorte und Fahrziele auch auf den auto-assoziativen Speicher (188) aufschaltbar sind, so daß dieser die zugehörige Bahn unmittelbar ausgibt, wenn diese schon in dem Speicher (188) von einer früheren Fahrt des Fahrzeugs (10) her abgelegt ist.
15. Führungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (32) ein
auto-assoziativer Speicher ist, in welchen die
optimalen Bahnen für eingegebene Standorte und
Fahrziele ablegbar sind, wobei der auto-assoziative
Speicher in einem Lernprozeß mit simulierten, von
Zufallsgeneratoren gelieferten Standorten und
Fahrzielen anhand eines geometrischen Modells
(Fig. 13), eines daraus abgeleiteten logischen
Verknüpfungsnetzwerkes (Fig. 14) und eines
Entscheidungsbaumes (Fig. 15) mit den Bahnen geladen
wurde.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3923458A DE3923458C2 (de) | 1989-07-15 | 1989-07-15 | Führungssystem zum Führen eines unbemannten, lenkbaren Fahrzeugs längs einer vorgegebenen Bahn |
Applications Claiming Priority (1)
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DE3923458A DE3923458C2 (de) | 1989-07-15 | 1989-07-15 | Führungssystem zum Führen eines unbemannten, lenkbaren Fahrzeugs längs einer vorgegebenen Bahn |
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DE3923458C2 DE3923458C2 (de) | 1995-03-16 |
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ID=6385126
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