用于在机器中控制流体压力的传感器融合反馈制造技术

公开了一种利用传感器融合反馈以用于机器中控制流体压力的方法包括：从安装在机器的不同部件上的多个惯性测量单元(IMU)中的每一个接收信号的时间序列，该信号指示多个IMU中一个或多个安装在其上的机器的部件中每一个的运动测量值的加速度和角速率；从至少一个非IMU传感器接收指示以下中至少一个的信号：机器部件中至少一个的位置、速度或加速度，机器正在运行的施工现场的任何潜在障碍物或其他特征的位置、速度或加速度，流体压力，发动机速度，流体释放压力，最大泵输出压力，或者操作员输入。该方法包括将从IMU接受的信号彼此相互、与来自至少一个非IMU传感器的信号以及参考机器参考框架进行融合，以参考机器参考框架确定机器的多个部件中每一个的当前输出联合角度的最佳估计。该方法又进一步包括：利用机器的部件的当前输出联合角度的最佳估计以及表征机器的结构设计信息来求解运动学方程；确定是否需要给连接在两个机器部件之间的流体致动缸更高的流体压力，以避免在一系列时间步的每个连续时间步之后在负载情况下两个机器部件中的一个相对于两个机器部件中另一个的停顿；或者是否需要针对操作对机器上流体泵的压力截止进行调节。

【技术实现步骤摘要】
用于在机器中控制流体压力的传感器融合反馈
本专利技术总体上涉及在机器中控制流体压力，并且更具体地，涉及利用传感器融合反馈以用于在机器中控制流体压力。
技术介绍
机器，诸如例如，推土机、自动平地机、轮式装载机、轮式拖拉机铲运机，以及其他类型的重型设备被用来执行各种任务。对机器的有效控制需要精确和响应的传感器读数，以执行向机器控制或操作员近乎实时提供信息的计算。自主和半自主受控的机器通过依赖于从各种机器系统接收的信息，能够在很少或没有人类输入的情况下运行。例如，基于机器移动输入、地形输入和/或机器操作输入，机器可以被控制为远程地和/或自动地完成已编程的任务。通过从在任务的执行期间从不同机器系统和传感器中的每一个接收适当的反馈，可以对机器操作做出连续的调节，其有助于确保完成任务中的精确性和安全性。然而，为此，由不同的机器系统和传感器所提供的信息应当使准确并可靠的。机器的位置、速度和所行进的距离以及机器的不同零件或部件的位置、移动和定向作为参数，其准确度对于机器即其操作的控制可能是重要的。常规的机器通常利用导航或定位系统来确定各种工作参数，比如机器的位置、速度、俯仰率、偏航率以及滚转率。机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用传感器融合反馈在机器中控制流体压力的方法，包括：利用至少一个处理器从安装在所述机器的不同部件上的多个惯性测量单元(IMU)中的每一个接收信号的时间序列，所述信号指示所述多个IMU中一个或多个安装在其上的所述机器的所述部件中每一个的运动测量值的加速度和角速率；利用至少一个处理器从至少一个非IMU传感器接收信号，所述信号指示以下中的至少一个：所述机器部件中至少一个的位置、速度或加速度，所述机器正在运行的施工现场的任何潜在障碍物或其他特征的位置、速度或加速度，流体压力，发动机速度，流体释放压力，最大泵输出压力，或者操作员输入；针对所述机器的单独部件上所述IMU中的每一个，利用所述至少一个...

【技术特征摘要】
2017.06.21 US 15/629,1721.一种利用传感器融合反馈在机器中控制流体压力的方法，包括：利用至少一个处理器从安装在所述机器的不同部件上的多个惯性测量单元(IMU)中的每一个接收信号的时间序列，所述信号指示所述多个IMU中一个或多个安装在其上的所述机器的所述部件中每一个的运动测量值的加速度和角速率；利用至少一个处理器从至少一个非IMU传感器接收信号，所述信号指示以下中的至少一个：所述机器部件中至少一个的位置、速度或加速度，所述机器正在运行的施工现场的任何潜在障碍物或其他特征的位置、速度或加速度，流体压力，发动机速度，流体释放压力，最大泵输出压力，或者操作员输入；针对所述机器的单独部件上所述IMU中的每一个，利用所述至少一个处理器的单独卡尔曼滤波模块融合从所述IMU接收的所述信号，对来自所述多个IMU中每一个的所述信号的融合包括：合并来自所述IMU的加速度测量值以及运动测量值的角速率，以在一系列时间步的某时间步期间估计所述IMU安装在其上的所述机器的所述部件的输出联合角度；基于来自先前时间步的所述输出联合角度的估计，在后续时间步中生成对所述部件的所述输出联合角度的先验估计；将所述输出联合角度的所述先验估计与所述先验估计的准确度的估计和从所述IMU接收的当前测量值合并以产生所述输出联合角度的精确后验估计；将所述机器的多个部件的所述输出联合角度的所述精确后验估计彼此相互、与来自所述至少一个非IMU传感器的信号以及参考机器参考框架进行融合，以参考所述机器参考框架确定所述机器的多个部件中每一个的当前输出联合角度的最佳估计；利用所述机器的所述部件的当前输出联合角度的所述最佳估计以及表征所述机器的结构设计信息来求解运动学方程；通过所述运动学方程的解确定是否需要给连接在两个机器部件之间的流体致动缸更高的流体压力，以避免在所述一系列时间步的每个连续时间步之后在负载情况下所述两个机器部件中的一个相对于所述两个机器部件中另一个的停顿；通过所述运动学方程的所述解确定是否需要针对操作对所述机器上流体泵的压力截止进行调节；以及在对供应给所述流体致动缸的流体压力实施受控调节中应用通过所述运动方程的所述解的确定。2.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述机器的所述单独部件上所述多个IMU中每一个的所述单独卡尔曼滤波器模块执行对从与每个IMU相关联的陀螺仪接收的测量值的偏差的估计，并且补偿所述偏差。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述机器的摆动运动期间，通过感兴趣的每个机器部件的连续位置确定机器部件是否正在沿弧线移动，并且在将加速度测量值输入到卡尔曼滤波器模块之前，在从安装在所述机器部件上的IMU接收的所述加速度测量值中补偿正在沿弧线移动的所述机器部件的向心加速度。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于从IMU接收的实际测量值的准确度的估计，确定输出联合角度的后验估计的准确度。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：基于从每个IMU接收的连续实际测量值，相对于与每个连续后延估计相关联的权重，确定与机器部件的输出联合角度的每个连续先验估计相关联的权重，并分配代表所述相对权重的卡尔曼增益。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过从预订增益调度检索状态协方差矩阵和估计测量值协方差矩阵来分配所述卡尔曼增益，所述状态协方差矩阵表示机器部件的每个输出联合角度的所述先验估计中的预测可变性，所述估计测...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·贝施奥纳，J·D·斯贝钦格，多田彰吾，R·G·梅茨格，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US