用于控制滑動(dòng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)包括指示地面接合牽引裝置的速度、機(jī)器(10)的加速和機(jī)器(10)的俯仰率的傳感器(32、33、34)。控制器(30)基于速度確定驅(qū)動(dòng)加速，并且基于加速和俯仰率確定地面加速?？刂破?30)至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差確定指令信號。還提供一種方法。
【專利說明】用于控制滑動(dòng)的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及控制自推進(jìn)作業(yè)機(jī)器的操作參數(shù)，更具體地，涉及用于控制和優(yōu) 化自推進(jìn)作業(yè)機(jī)器的履帶或輪滑動(dòng)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)器以及輪式機(jī)器的自推進(jìn)作業(yè)機(jī)器用于多種任務(wù)。這些機(jī)器必須 能夠在包括不同類型的土壤和地形的多種地面條件下有效作業(yè)。在多種作業(yè)操作過程中常 常將遇到履帶或輪滑動(dòng)?；瑒?dòng)降低燃料經(jīng)濟(jì)性，造成地面接合部件以及動(dòng)力系的過多磨損， 并可以減小操作者對于機(jī)器的控制。
[0003] 美國專利No. 7779947公開一種用于控制機(jī)器滑動(dòng)的系統(tǒng)。加速計(jì)可設(shè)置成檢測 機(jī)器的堅(jiān)直加速。在機(jī)器履帶滑動(dòng)時(shí)，機(jī)器會(huì)經(jīng)歷堅(jiān)直加速，其通過加速計(jì)測量。在測量這 種堅(jiān)直加速時(shí)，功率減小信號可以通過機(jī)器的控制器產(chǎn)生，以充分減慢履帶，以使滑動(dòng)最小 或消除。
[0004] 以上【背景技術(shù)】的描述僅旨在幫助讀者。不意圖限制這里描述的創(chuàng)新，也不限制或 擴(kuò)展所描述的現(xiàn)有技術(shù)。因此，以上描述不應(yīng)該用來指示現(xiàn)有系統(tǒng)的任何特殊元件不適用 于這里描述的創(chuàng)新，也不意圖指示任何元件在執(zhí)行這里描述的創(chuàng)新中是關(guān)鍵的。這里描述 的創(chuàng)新的執(zhí)行和應(yīng)用通過所附權(quán)利要求限定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個(gè)方面，一種用于機(jī)器的地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)包括多個(gè)傳感 器。驅(qū)動(dòng)傳感器能夠提供指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號。機(jī)器上的第一傳感器 能夠提供指示機(jī)器的測量加速的加速信號。機(jī)器上的第二傳感器能夠提供指示機(jī)器的測量 俯仰率的俯仰率信號。控制器能夠基于驅(qū)動(dòng)信號確定驅(qū)動(dòng)加速，并基于加速信號和俯仰率 信號確定地面加速?？刂破鬟€能夠比較驅(qū)動(dòng)加速與地面加速，至少部分基于操作者輸入指 令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差確定指令信號，并且將指令信號傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 以控制地面接合牽引裝置。
[0006] 在另一方面，提供一種控制機(jī)器的地面接合牽引裝置的方法。該方法包括通過控 制器接收指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號，通過控制器接收指示機(jī)器的測量加速 的加速信號，并通過控制器接收指示機(jī)器的測量俯仰率的俯仰率信號。驅(qū)動(dòng)加速基于驅(qū)動(dòng) 信號確定，并且地面加速基于加速信號和俯仰率信號確定。驅(qū)動(dòng)加速與地面加速比較。指 令信號至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差確定。指令信 號從控制器傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器的示意圖；
[0008] 圖2示出說明根據(jù)本發(fā)明的牽引控制過程的流程圖；
[0009] 圖3示出說明圖2的牽引控制過程的另一方面的流程圖；
[0010] 圖4是來自與本發(fā)明一起使用的加速計(jì)的信號的示例性性能圖；
[0011] 圖5是過濾之后的圖4的信號的示例性性能圖；
[0012] 圖6是來自與本發(fā)明一起使用的俯仰率傳感器的信號的示例性性能圖；以及
[0013] 圖7是經(jīng)過圖5-6的信號的使用產(chǎn)生的地面加速的估計(jì)的示例性性能圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的機(jī)器10的圖示。機(jī)器10包括框架12和例如發(fā) 動(dòng)機(jī)13的原動(dòng)機(jī)。例如履帶15的地面接合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過機(jī)器10的每側(cè)上的驅(qū)動(dòng)輪14驅(qū) 動(dòng)以推進(jìn)機(jī)器。雖然機(jī)器10示出為"履帶式"構(gòu)型，可以使用例如輪式構(gòu)型的其他構(gòu)型。另 夕卜，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可與適用于本領(lǐng)域的任何機(jī)器推進(jìn)和驅(qū)動(dòng)系機(jī)構(gòu)（包括靜液壓、 電或機(jī)械驅(qū)動(dòng)）一起使用。
[0015] 機(jī)器10可包括通過機(jī)器10的每側(cè)上的臂17樞轉(zhuǎn)地連接到框架12的鏟片16。這 里公開的系統(tǒng)和方法也可使用在具有地面接合鏟片的機(jī)器之外的機(jī)器上。聯(lián)接到框架12 的第一液壓缸21在堅(jiān)直方向上支承纟產(chǎn)片16,并且允許纟產(chǎn)片16從圖1的視點(diǎn)堅(jiān)直上下運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器10的每側(cè)上的第二液壓缸22允許鏟片末端23的俯仰角度相對于機(jī)器的中心線24改 變。
[0016] 機(jī)器10可被構(gòu)造成使得發(fā)動(dòng)機(jī)13驅(qū)動(dòng)液壓泵（未示出），液壓泵繼而驅(qū)動(dòng)液壓馬 達(dá)（未示出）。液壓馬達(dá)可操作地連接到驅(qū)動(dòng)輪14和履帶15。液壓系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)輪14和 履帶15的操作可以通過包括控制器30的控制系統(tǒng)控制。
[0017] 機(jī)器10包括操作者可以從中提供輸入以控制機(jī)器的駕駛室26。駕駛室26包括一 個(gè)或多個(gè)輸入裝置，操作者從中發(fā)出指令。操作者可以發(fā)出指令以控制機(jī)器10的推進(jìn)和轉(zhuǎn) 向，并操作與機(jī)器相關(guān)的多種工具。在一些情況下，會(huì)希望利用自動(dòng)控制來幫助或超越操作 者發(fā)出的指令。
[0018] 機(jī)器10裝備有多個(gè)傳感器，傳感器提供指示（直接或間接）履帶15的速度（或 速度變化）和機(jī)器10的速度（或速度變化）之間的差的數(shù)據(jù)。例如驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器 32的驅(qū)動(dòng)傳感器可以設(shè)置在機(jī)器10上。通過驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器32產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號指 示地面接合牽引裝置或履帶15相對于機(jī)器10的速度。換言之，驅(qū)動(dòng)信號指示履帶15在機(jī) 器10上運(yùn)動(dòng)多快。驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器32可以是液壓馬達(dá)（未示出）上的磁性傳感器， 液壓馬達(dá)用來驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪14,并因此造成履帶15轉(zhuǎn)動(dòng)。如下面更詳細(xì)描述，控制器30將來 自驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器32的驅(qū)動(dòng)信號轉(zhuǎn)換成作為履帶15的加速的測量的"履帶"加速。
[0019] 例如3軸加速計(jì)的第一傳感器33可以設(shè)置在機(jī)器10上。第一傳感器33可以用 來提供指示機(jī)器10的測量加速的加速信號。例如俯仰率傳感器（例如陀螺儀）的第二傳 感器34也可設(shè)置在機(jī)器10上。第二傳感器34可以用來提供指示機(jī)器10的測量俯仰率的 俯仰率信號。隨著機(jī)器10運(yùn)動(dòng)，測量的俯仰率將指示機(jī)器10的俯仰角度的變化率。第一 傳感器33和第二傳感器34可以安裝在鏟片16或機(jī)器10上的其他位置上。如下面更詳細(xì) 描述，控制器30將來自第一傳感器33的加速信號和來自第二傳感器34的俯仰率信號轉(zhuǎn)換 成"地面加速"，"地面加速"是機(jī)器10沿著地面或大致平行于機(jī)器的中心線24的加速的近 似。
[0020] 控制系統(tǒng)可以設(shè)置成以有效方式控制機(jī)器10的操作?？刂葡到y(tǒng)可包括電子控制 模塊或控制器30?？刂破?0可接收操作者輸入指令信號，并控制操作驅(qū)動(dòng)輪14以及履帶 15的液壓系統(tǒng)的操作。控制系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)輸入裝置，以控制機(jī)器10和一個(gè)或多個(gè) 傳感器（包括驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器32、第一傳感器33和第二傳感器34)，以提供代表機(jī)器 10的多種操作參數(shù)的數(shù)據(jù)和其他輸入信號。
[0021] 控制器30可以是電子控制器，其以邏輯方式操作以進(jìn)行操作、執(zhí)行控制算法、存 儲和取出數(shù)據(jù)和其他希望操作。控制器30可包括或訪問儲存器、輔助存儲裝置、處理器和 運(yùn)行應(yīng)用程序的任何其他部件。儲存器和輔助存儲裝置可以是只讀儲存器（ROM)或隨機(jī)訪 問儲存器（RAM)或可以通過控制器訪問的集成電路的形式。多種其他電路可以與控制器相 關(guān)，例如電源電路、信號調(diào)節(jié)電路、驅(qū)動(dòng)器電路和其他類型的電路。
[0022] 控制器30可以是單個(gè)控制器，或者可以包括一個(gè)以上控制器，其布置成控制機(jī)器 10的多種功能和/或特征。術(shù)語"控制器"指的是以其最廣義的含義使用，包括一個(gè)或多個(gè) 控制器和/或微型處理器，其可以與機(jī)器10相關(guān)，并可以在控制機(jī)器的多種功能和操作中 協(xié)作?？刂破?0的功能可以硬件和/或軟件實(shí)施，而不考慮功能。控制器30可依賴于與 機(jī)器10的操作條件相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)映射，這些數(shù)據(jù)映射可以存儲在控制器的儲存 器內(nèi)。這些映射的每個(gè)可包括表格、圖和/或等式形式的數(shù)據(jù)的集合?？刂破?0可使用數(shù) 據(jù)映射來使機(jī)器10的效率最大。
[0023] 控制系統(tǒng)和傳感器可以被構(gòu)造成作為用于地面接合牽引裝置的牽引控制系統(tǒng)操 作。由此，控制器30可以被構(gòu)造成接收作為輸入值的預(yù)定速度或"滑動(dòng)速度"，高于該速度， 不希望出現(xiàn)地面接合牽引裝置的滑動(dòng)。應(yīng)該理解到在操作者沒有察覺履帶或輪滑動(dòng)的正常 操作的過程中，履帶15和地面之間可以出現(xiàn)小或閾值量的滑動(dòng)。這種閾值量的滑動(dòng)可以是 大約5% -10%，并且如這里使用，參照驅(qū)動(dòng)加速和地面加速相等或大致相等的情況。換言 之，少量的滑動(dòng)不認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)加速大于地面加速以及履帶速度大于地面速度的情況。
[0024] 在機(jī)器10的操作過程中，如下面更詳細(xì)描述，牽引控制系統(tǒng)可以基于控制器30的 每個(gè)監(jiān)視循環(huán)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)上下調(diào)整滑動(dòng)速度。另外，"滑動(dòng)系數(shù)"可以被產(chǎn)生并用來 調(diào)整操作者輸入指令以減小地面接合牽引裝置的速度?；瑒?dòng)系數(shù)可以是從零到一百的百分 t匕，使得小于一百的滑動(dòng)系數(shù)的任何值將造成發(fā)送到履帶15的速度指令的減小（與操作者 輸入指令指示的希望輸入相比）。
[0025] 機(jī)器10可裝備有使用者開關(guān)（未示出）以啟用或停用控制系統(tǒng)的牽引控制行為。 如果牽引控制系統(tǒng)被停用，機(jī)器10將根據(jù)操作者指令操作，而不考慮機(jī)器遇到的操作條 件，例如滑動(dòng)條件。
[0026] 如果使用者開關(guān)被啟用，系統(tǒng)將如圖2-3的流程圖所示操作。在階段41，操作者提 供操作者輸入指令以便在向前或向后方向上推進(jìn)機(jī)器10。在階段42,控制器確定是否滿足 某些預(yù)定閾值條件以啟用牽引控制系統(tǒng)。一種閾值條件可以是發(fā)動(dòng)機(jī)13在預(yù)定速度以上 操作。如果發(fā)動(dòng)機(jī)13在預(yù)定速度以下操作，會(huì)希望停用牽引控制系統(tǒng)，因?yàn)槁膸?5的實(shí)際 滑動(dòng)的可能性會(huì)相對小。
[0027] 另一閾值條件可以是發(fā)動(dòng)機(jī)13上的負(fù)荷小于預(yù)定水平。發(fā)動(dòng)機(jī)13的負(fù)荷可以通 過控制器30基于發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件（包括燃料消耗和操作速度）來確定。在負(fù)荷在預(yù)定 水平以下時(shí)，會(huì)希望停用牽引控制系統(tǒng)，因?yàn)槁膸Щ瑒?dòng)更容易在滿負(fù)荷操作條件下出現(xiàn)，并 且不太容易在低負(fù)荷操作條件下出現(xiàn)。另一閾值條件可以是傳感器質(zhì)量檢查，檢查中必須 滿足傳感器的預(yù)定初始和操作條件。又一閾值條件可以是機(jī)器行駛的速度。如果機(jī)器以大 于預(yù)定速率行駛，牽引控制器系統(tǒng)可以被停用，因?yàn)樵跈C(jī)器在預(yù)定速率以上行駛時(shí)不容易 出現(xiàn)履帶滑動(dòng)。另一閾值條件可以基于預(yù)定轉(zhuǎn)向指令的接收。例如，包括一對履帶15的機(jī) 器10可在某些轉(zhuǎn)彎操作過程中具有比另一履帶運(yùn)動(dòng)快的履帶。應(yīng)該注意到多種閾值條件 可以根據(jù)機(jī)器10是否被指令在向前或顛倒方向上操作而不同。其他閾值條件可以根據(jù)希 望在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置。
[0028] 如果在階段42沒有滿足必要的閾值條件，控制器30將在階段46產(chǎn)生大致等于操 作者輸入指令信號的指令信號。換言之，控制器將不執(zhí)行牽引控制系統(tǒng)的功能，并且大致 等于操作者輸入指令信號的指令信號將在階段47傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝 置。
[0029] 另一方面，如果在階段42已經(jīng)滿足必要閾值條件，控制器在階段43從驅(qū)動(dòng)速度測 量傳感器32接收指示履帶15的速度的驅(qū)動(dòng)信號?？刂破鹘又陔A段44確定履帶的實(shí)際或 驅(qū)動(dòng)速度。如果驅(qū)動(dòng)速度大于預(yù)定最大啟動(dòng)速度，控制器在階段45產(chǎn)生等于操作者輸入指 令信號的指令信號（階段46)。預(yù)定最大啟用速度可以等于或大于滑動(dòng)速度。在階段47， 指令信號被傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。
[0030] 如果驅(qū)動(dòng)速度小于預(yù)定最大啟用速度，可以遵循根據(jù)圖3的過程"A"。驅(qū)動(dòng)加速基 于驅(qū)動(dòng)速度測量傳感器32產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號在階段50確定。為此，由從階段43接收的驅(qū)動(dòng) 信號確定的驅(qū)動(dòng)速度在階段50通過控制器30差分以計(jì)算驅(qū)動(dòng)加速。如果希望，驅(qū)動(dòng)加速 還可以通過控制器30度量。
[0031] 在階段51，加速信號通過控制器30從第一傳感器33接收。在階段52,俯仰率信 號通過控制器30從第二傳感器34接收。地面加速或機(jī)器10的加速在階段53確定。在此 計(jì)算過程中，來自第一傳感器33的加速信號可以例如通過高通過濾來過濾。來自第二傳感 器34的俯仰率信號可以例如通過低通和高通過濾來過濾。另外，俯仰率信號可以被積分。 過濾的加速信號和過濾和積分的俯仰率信號接著加在一起，以產(chǎn)生沿著地面且大致平行于 中心線24的實(shí)際機(jī)器或地面加速的近似，如圖1所示。通過使用來自第一傳感器33的加 速信號和來自第二傳感器34的俯仰率信號，系統(tǒng)補(bǔ)償重力作用以及第一傳感器33和第二 傳感器34之間的響應(yīng)率差。
[0032] 參考圖4,描述來自第一傳感器33的加速信號61的圖。該圖描述來自第一傳感器 33的由線61表示的加速信號，其作為機(jī)器10上山或斜坡的模擬運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的函數(shù)。在圖 5中，圖4的加速信號在其進(jìn)行過濾之后由線62表示。圖6描述來自第二傳感器34的由 線63表示的俯仰率信號。該圖描述來自第二傳感器34的俯仰率信號63,其作為圖4-5所 示的機(jī)器10的相同模擬運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的函數(shù)。圖7描述通過控制器30產(chǎn)生的由線64表示 的機(jī)器10沿著中心線24的估計(jì)地面加速。估計(jì)地面加速64在過濾、度量和積分之后通過 將圖5的過濾加速信號62與圖6的俯仰率信號相加來形成。從圖4-7可以看出，由于機(jī)器 10上山時(shí)重力在傳感器上的作用，來自第一傳感器33和第二傳感器34的信號的相加允許 當(dāng)前系統(tǒng)中的誤差的消除或減小。
[0033] 返回圖3,在階段54,驅(qū)動(dòng)加速與地面加速比較。如果驅(qū)動(dòng)加速充分大于地面加 速，控制系統(tǒng)30確定履帶15相對于地面滑動(dòng)。控制器30接著操作以減小履帶15的速度。 為此，控制器在階段55減小滑動(dòng)系數(shù)。因此，滑動(dòng)系數(shù)對于控制器30的每個(gè)操作循環(huán)減小， 其中驅(qū)動(dòng)加速大于計(jì)算的地面加速，因?yàn)榇藯l件指示履帶15相對于地面滑動(dòng)。在階段56， 基于操作者輸入指令信號和減小的滑動(dòng)系數(shù)產(chǎn)生指令信號。因此，指令信號至少部分基于 減小的滑動(dòng)系數(shù)和操作者輸入指令信號。由于履帶15滑動(dòng)，控制器30的每個(gè)操作循環(huán)造 成滑動(dòng)系數(shù)減小。在一個(gè)例子中，控制器可以大約50Hz的頻率操作。因此，滑動(dòng)系數(shù)可相 對快速地減小，直到履帶15不再滑動(dòng)。在產(chǎn)生指令信號之后，它在階段57傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 以控制地面接合牽引裝置。
[0034] 如果驅(qū)動(dòng)加速大于地面加速，該系統(tǒng)可認(rèn)為是從滑動(dòng)"復(fù)原"。在這種情況下，控制 器30可增加履帶15的速度以及滑動(dòng)系數(shù)。
[0035] 如果在階段54履帶15不相對于地面滑動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)加速不大于地面加速，滑動(dòng)系 數(shù)在階段58增加。階段59產(chǎn)生的指令信號基于操作者輸入指令信號和增加的滑動(dòng)系數(shù)。 指令信號接著在階段57傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。
[0036] 通過每次驅(qū)動(dòng)加速大于地面加速時(shí)減小滑動(dòng)系數(shù)，履帶15的速度被減小，直到速 度最終充分減小，使得履帶15不再滑動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)加速等于或大致等于地面加速。如果希 望，控制器可在多種不同速度和向前和顛倒方向上不同地反作用滑動(dòng)系數(shù)，使得機(jī)器10可 在比使用單個(gè)滑動(dòng)系數(shù)更窄的范圍內(nèi)操作。
[0037] 在操作中，操作者將經(jīng)常在一些時(shí)間周期內(nèi)在具有大致一致性表面材料的特殊區(qū) 域內(nèi)進(jìn)行一系列任務(wù)。為了改善履帶控制系統(tǒng)的操作，控制器30可"學(xué)習(xí)"機(jī)器操作時(shí)所 在的表面材料的性能以及機(jī)器操作者的操作性能。這可以通過記錄出現(xiàn)履帶15的滑動(dòng)時(shí) 的速度作為一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)操作循環(huán)過程中，控制器比較驅(qū)動(dòng)加速與計(jì)算的 地面加速。如果驅(qū)動(dòng)加速大于地面加速，履帶15相對于地面滑動(dòng)?？刂破?0可減小每個(gè) 操作循環(huán)的滑動(dòng)系數(shù)，直到驅(qū)動(dòng)加速大致等于地面加速。并不出現(xiàn)滑動(dòng)。控制器30可記錄 履帶15的速度，并使用這種數(shù)據(jù)來預(yù)測或預(yù)計(jì)滑動(dòng)事件會(huì)出現(xiàn)的履帶速度。
[0038] 滑動(dòng)事件出現(xiàn)的履帶速度可以用來計(jì)算新的滑動(dòng)速度。隨著操作者繼續(xù)操作機(jī)器 10,控制器30可通過將新的滑動(dòng)速度與之前設(shè)置或之前計(jì)算的滑動(dòng)速度平均以產(chǎn)生修正 的滑動(dòng)速度來利用來自每個(gè)滑動(dòng)事件的附加數(shù)據(jù)。換言之，在驅(qū)動(dòng)加速大致等于地面加速 時(shí)，現(xiàn)有或預(yù)定滑動(dòng)速度與履帶速度或地面接合牽引裝置的速度平均?？梢允褂么嘶瑒?dòng)速 度，直到機(jī)器10被關(guān)閉，或者牽引控制系統(tǒng)被關(guān)閉。在一些情況下，如果機(jī)器在特殊位置上 怠速，控制器可被構(gòu)造成使得滑動(dòng)速度將返回原始或預(yù)設(shè)滑動(dòng)速度。如果希望，控制器可在 向前和顛倒方向上利用不同的滑動(dòng)速度。
[0039] 工業(yè)實(shí)用性
[0040] 這里描述的系統(tǒng)的工業(yè)實(shí)用性將容易從以上描述中理解。以上描述適用于具有例 如履帶15或輪的地面接合牽引裝置的自推進(jìn)機(jī)器。牽引控制系統(tǒng)比較地面接合牽引裝置 的速度與機(jī)器10的地面速度，以確定是否出現(xiàn)滑動(dòng)。這通過比較履帶15的加速與機(jī)器10 的加速來實(shí)現(xiàn)。如果履帶15的加速顯著大于機(jī)器10,履帶15相對于地面滑動(dòng)。
[0041] 在一個(gè)方面，用于機(jī)器10的地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)包括多個(gè)傳感 器。驅(qū)動(dòng)傳感器32被構(gòu)造成提供指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號。機(jī)器10上的 第一傳感器33被構(gòu)造成提供指示機(jī)器的測量加速的加速信號。機(jī)器10上的第二傳感器34 被構(gòu)造成提供指示機(jī)器的測量俯仰率的俯仰率信號?？刂破?0被構(gòu)造成基于驅(qū)動(dòng)信號確 定驅(qū)動(dòng)加速，并且基于加速信號和俯仰率信號確定地面加速?？刂破鬟M(jìn)一步被構(gòu)造成比較 驅(qū)動(dòng)加速與地面加速，至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的 差確定指令信號，并將指令信號傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。
[0042] 在另一方面，提供一種用于控制機(jī)器10的地面接合牽引裝置的方法。該方法包括 在控制器30處接收指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號、在控制器30處接收指示機(jī) 器10的測量加速的加速信號以及在控制器30處接收指示機(jī)器的測量俯仰率的俯仰率信 號。驅(qū)動(dòng)加速基于驅(qū)動(dòng)信號確定，并且地面加速基于加速信號和俯仰率信號確定。驅(qū)動(dòng)加 速與地面加速比較。指令信號至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速 之間的差確定。指令信號從控制器30傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以控制地面接合牽引裝置。
[0043] 將理解到以上描述提供本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)的例子。在此方面，本發(fā)明的系統(tǒng)可 采用速度和加速傳感器，其已經(jīng)布置在機(jī)器上以用于其他控制功能。但是，設(shè)想到本發(fā)明的 其他應(yīng)用可在細(xì)節(jié)上不同于以上例子。即，其他速度和/或加速傳感器可以用來導(dǎo)出（直接 或間接）機(jī)器加速和可接著用來確定履帶滑動(dòng)的期望機(jī)器加速。本發(fā)明或其例子的所有參 照意圖參照此時(shí)描述的特殊例子，并不意圖對于本發(fā)明的更廣泛的范圍施加任何限制。相 對于一些特征的區(qū)別和貶低的所有言語意圖指示這些特征不是優(yōu)選的，而不使其完全保持 在本發(fā)明的范圍之外，除非另外指明。
[0044] 這里數(shù)值范圍的列舉只意圖用作落入該范圍的每個(gè)單獨(dú)數(shù)值的單獨(dú)引用的簡便 方法，除非這里另外指明，每個(gè)單獨(dú)數(shù)值被結(jié)合到說明書中，似乎它們在這里單獨(dú)引用。這 里描述的所有方法可以任何適當(dāng)順序執(zhí)行，除非這里另外指明或另外與本文明確相反。 [〇〇45] 因此，本發(fā)明包括所附權(quán)利要求中指出的主題的所有變型和等同，如適用法律所 許可。此外，其所有可能變型中的以上描述的元件的任何組合被本發(fā)明所包括，除非這里另 外指明或另外與本文明確相反。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于具有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器（10)的地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，包括： 驅(qū)動(dòng)傳感器（32)，其能夠提供指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號； 第一傳感器（33)，其能夠提供指示機(jī)器（10)的測量加速的加速信號； 位于機(jī)器上的第二傳感器（34)，其能夠提供指示機(jī)器（10)的測量俯仰率的俯仰率信 號；以及 控制器（30)，其能夠： 基于驅(qū)動(dòng)信號確定驅(qū)動(dòng)加速； 基于加速信號和俯仰率信號確定地面加速； 比較驅(qū)動(dòng)加速與地面加速； 至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差確定指令信號； 以及 將指令信號傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其中，驅(qū)動(dòng)加速 通過差分驅(qū)動(dòng)信號確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任一項(xiàng)所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其 中，如果操作者發(fā)出預(yù)定轉(zhuǎn)向指令，則指令信號等于操作者輸入指令信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其 中，驅(qū)動(dòng)傳感器測量與地面接合牽引裝置操作地相關(guān)的馬達(dá)的速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其 中，地面加速部分通過積分俯仰率信號確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其 中，如果驅(qū)動(dòng)加速大于地面加速，則指令信號小于操作者輸入指令信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于地面接合牽引裝置的自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其中，指令信號 至少部分基于根據(jù)驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差產(chǎn)生的滑動(dòng)系數(shù)。
8. -種用于控制具有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器（10)的地面接合牽引裝置的方法，該方法包括： 在控制器（30)處，接收指示地面接合牽引裝置的速度的驅(qū)動(dòng)信號； 在控制器（30)處，接收指示機(jī)器的測量加速的加速信號； 在控制器（30)處，接收指示機(jī)器的測量俯仰率的俯仰率信號； 基于驅(qū)動(dòng)信號確定驅(qū)動(dòng)加速； 基于加速信號和俯仰率信號確定地面加速； 比較驅(qū)動(dòng)加速與地面加速； 至少部分基于操作者輸入指令信號以及驅(qū)動(dòng)加速和地面加速之間的差確定指令信號； 以及 將指令信號從控制器（30)傳遞到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以控制地面接合牽引裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制機(jī)器的地面接合牽引裝置的方法，還包括差分驅(qū)動(dòng) 信號以確定驅(qū)動(dòng)加速。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8-9中的任一項(xiàng)所述的用于控制機(jī)器的地面接合牽引裝置的方法， 還包括測量與地面接合牽引裝置操作地相關(guān)的馬達(dá)的速度。
【文檔編號】B62D55/18GK104114442SQ201280069548
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】J·加拉韋, T·R·法默 申請人:卡特彼勒公司