專利名稱：機(jī)車車輪打滑控制系統(tǒng)的制作方法
總體上說，本發(fā)明涉及內(nèi)燃電力傳動機(jī)車或一般電氣機(jī)車等的電氣牽引車輛的控制系統(tǒng)，較具體地說，是涉及對這種車輛控制的完善措施，以期能避免或最大可能地減小車輪在“驅(qū)動”(運(yùn)行中的推動態(tài))或“制動”(運(yùn)行中的動態(tài)減速態(tài))時不利的打滑。
每一臺現(xiàn)代機(jī)車及其它大型自驅(qū)動的牽引車輛，一般至少具有四組輪軸裝置(每組由一對被固定在轉(zhuǎn)軸兩端的輪子組成)，每一組輪軸裝置經(jīng)由適當(dāng)?shù)凝X輪機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)到一個獨(dú)立的電動機(jī)-驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。在驅(qū)動狀態(tài)下，此驅(qū)動電機(jī)由一可控電源(例如說，一發(fā)動機(jī)驅(qū)動的牽引交流發(fā)電機(jī))供給電流從而對車輪施加轉(zhuǎn)矩，這就在車輛所行駛的表面上(如鐵道的平行鋼軌)施加了切向作用力，即牽引力，由此來推動車輛正確地沿著所希望的方向前進(jìn)。另一方面，在運(yùn)行中處于電氣制動狀態(tài)時，電動機(jī)被用作為被軸驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)矩由各自與轉(zhuǎn)軸相聯(lián)結(jié)的輪軸裝置加到它們的轉(zhuǎn)軸上，這就對上述運(yùn)動表面施加了制動力，從而阻滯(減慢)了車輪的前進(jìn)。在這兩種情況下，為保證車輛的有效運(yùn)行，每一車輪與運(yùn)動表面之間都必須附著良好。
眾所周知，如果車輛的每一主(驅(qū))動輪轉(zhuǎn)動時的角速度使其圓周速度稍高于(驅(qū)動時)或稍低于(制動時)車輛的實(shí)際速度(即車輛行進(jìn)的線速度，通常稱之為“地面速度”或“軌速”)的話，就能得到最大的牽引或制動力。這種輪速與軌速間的差稱為“滑速”。在牽引或制動力成為最大時，滑速存在一個相對來說的最低極限。其數(shù)值，通常稱為最大“爬行速度”，是取決于軌速和軌道條件的一個變量。只要不超過此最大爬行速度，滑速就是正常，車輛就能以平穩(wěn)的細(xì)微滑動或爬行狀態(tài)運(yùn)行。
實(shí)際情況中，常常由于軌道情況的變化或由于不適當(dāng)?shù)脑黾愚D(zhuǎn)矩發(fā)生，降低或喪失車輪與軌道的附著作用的現(xiàn)象，而使某些或全部車輪過度打滑，就是說實(shí)際滑速將大于最大爬行速度。車輪的這種打滑情況，在驅(qū)動狀態(tài)下表現(xiàn)為一組或多組輪軸機(jī)構(gòu)空轉(zhuǎn)，而在制動狀態(tài)下則表現(xiàn)為一組或多組輪軸機(jī)構(gòu)打滑或滑行。這種情況加快了車輪的磨損、道軌的損壞、增大驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動部件中的機(jī)械應(yīng)力，并不適當(dāng)?shù)販p小了牽引(或制動)效果。
有關(guān)的先有技術(shù)揭示了許多不同的方法，用以自動檢測和克服不恰當(dāng)?shù)能囕喆蚧瑮l件，或者首先預(yù)防這類情況，例如說美國專利No3437896和No3728596。實(shí)際上，所有的車輪打滑控制或糾正系統(tǒng)都是臨時降低或“減小”牽引力來解決或避免車輪打滑的情況，在實(shí)現(xiàn)這種功率降低的過程期間，車輛的功效不理想地降低了，鑒于這一原因，這種減小的量及其延續(xù)時間兩者都應(yīng)該盡可能地小。
在正常的驅(qū)動運(yùn)行中，內(nèi)燃電力傳動機(jī)車的推進(jìn)系統(tǒng)被控制以處于平衡穩(wěn)定的條件下，此時，被發(fā)動機(jī)驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)對于節(jié)流手柄的每一獨(dú)立位置都能為牽引電動機(jī)產(chǎn)生基本上不變的，最佳電功率值。在發(fā)生車輪失去附著作用或負(fù)荷超過了節(jié)流閥調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)速度的能力這些異常情況時，實(shí)際應(yīng)用的適當(dāng)?shù)拇胧┦?，取代?qū)動控制的正常操作并降低發(fā)動機(jī)的負(fù)荷。這種響應(yīng)(通常叫做減少荷值)降低了牽引功率，從而協(xié)助機(jī)車脫離上述的暫時情況，和/或防止對發(fā)動機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞。
此外，推進(jìn)控制系統(tǒng)一般還具有在必要時限制或降低交流發(fā)電機(jī)輸出電壓的措施，以使此電壓幅值和負(fù)荷電流的幅值均不致超過預(yù)定的最大安全水平或極限。當(dāng)機(jī)車起動時，電流限制將起作用。機(jī)車低速運(yùn)行時，牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)緩慢，所以它們的反電勢(EMF)很低。一個低的發(fā)電機(jī)電壓就能產(chǎn)生最大的電動機(jī)電流，從而產(chǎn)生為加速所需的高牽引力。另一方面，只要機(jī)車處于高速，發(fā)電機(jī)電壓幅值必須在其最高電增值上保持恒定。高速時牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)迅速，反電勢高，因此交流發(fā)電機(jī)必須以高電壓來產(chǎn)生所需的負(fù)荷電流。
某些先有技術(shù)的車輪打滑控制系統(tǒng)，如果或當(dāng)滑速超出電動機(jī)電流值(因而亦即電動機(jī)的總扭矩)所允許的范圍時，通過對滑速的監(jiān)控和改變正常驅(qū)動控制，來降低牽引功率以減少不希望的車輪打滑(見美國專利No4463289和英國專利No1246053)。這種爬行調(diào)整裝置是有效的，因?yàn)樗鼈儗④囕喆蚧闆r的延續(xù)時間和嚴(yán)重程度減到最低，從而增加了車輪的使用壽命和車輛的功效。
大多數(shù)先有技術(shù)的車輪打滑控制均利用最快一組輪軸機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和最慢一組輪軸機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速之差來指示滑速。只要至少有一組輪軸機(jī)構(gòu)不打滑和至少有一組在打滑，那么這種轉(zhuǎn)速差就是滑速的真正量度。但如果所有各組均具有相同的速度，這種速度差將為零，因而就無法指出該車輛空間是否正常運(yùn)行，是它的全部驅(qū)動輪均以最大爬行速度轉(zhuǎn)動正常運(yùn)行呢，還是在其全部軸輪組的滑速均超過最大爬行速度正處于一個“同步”的車輪滑動狀況。美國專利No3210630，No4075538和No4588932中分別提出了各種不同的方法解決檢測同步打滑問題。
許多先有技術(shù)的車輪打滑控制系統(tǒng)根據(jù)車輪速度的迅速變化情況進(jìn)行工作。如果一組軸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的變化速率增加到一個預(yù)定的值、稍許超過車輛正常運(yùn)行速度變化中的最大加速度(在驅(qū)動態(tài))或減速度(在制動態(tài))的閥值速率的話，就表明車輪在打滑。例如，可見美國專利No3541406、3482887和4035698。
車輛每一個驅(qū)動輪的爬行、或打滑可通過對軸輪機(jī)構(gòu)的速度與車輛的實(shí)際地面速度進(jìn)行比較來正確地檢測。但是這需要在車輛上設(shè)置合適的檢測地面速度的裝置，例如雷達(dá)裝置(它相當(dāng)昂貴而且必須不斷地進(jìn)行矯正、消除振動或車輪磨損所引起的誤差。)或一個附加的從動輪子或滾輪(這既麻煩又不可靠)。
另一個避免驅(qū)動狀態(tài)中車輪打滑的已知技術(shù)是控制或調(diào)節(jié)牽引電動機(jī)的供電電壓以保持最大爬行速度。在美國專利No3982164中，開環(huán)驅(qū)動控制系統(tǒng)的最大電壓范圍設(shè)定為一個大于不打滑電動機(jī)組合電壓的程序化量值，此程序化量值表示所希望的最大打滑百分率，并被自動調(diào)節(jié)到使電動機(jī)的綜合電流，因而也就是電動機(jī)的總轉(zhuǎn)矩為最大。另外，如加拿大專利No950559中所說明的那樣，用一閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)裝置抑制初期的車輪打滑，而且該控制回路還可能包含有對由過大滑速所表明的車輪開始打滑的情況立即作出反應(yīng)來降低電壓設(shè)定值(因而亦即電動機(jī)轉(zhuǎn)速)的設(shè)施(見所引用的加拿大專利第29頁)。
本發(fā)明總的目的是為電動牽引車輛提供一改進(jìn)的車輪打滑控制系統(tǒng)。
另一目的是要提供一具有以下特點(diǎn)的車輪打滑控制系統(tǒng)，即能在很廣的軌速范圍內(nèi)對開始出現(xiàn)的所不希望的車輪打滑情況很快作出反應(yīng)，而且能用相對比較小地降低牽引(或制動)力有效地遏制這種情況。
本發(fā)明更具體的目的是為機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)提供一種車輪打滑控制裝置，它能響應(yīng)于初始同步打滑情況有效地促成荷值減少，因而無需設(shè)置軌速測量儀器。
再一個目的是在一個與先有技術(shù)中的電壓(速度)調(diào)節(jié)方法相兼容的車輪打滑控制系統(tǒng)中，設(shè)置能保證從車輪打滑情況下迅速、平穩(wěn)、穩(wěn)定地復(fù)原的改進(jìn)措施。
這一改進(jìn)的車輪打滑控制裝置適用于這樣的牽引車輛驅(qū)動系統(tǒng)，即有一為多個分別驅(qū)動車輛各車輪的牽引電動機(jī)提供能量的可控電源，根據(jù)控制信號的變化來改變該電源的輸出電壓(或電流)幅值的裝置，以及一在必須使代表輸出電壓(或電流)實(shí)際值的反饋值與一通常由車輛調(diào)節(jié)手柄(或制動手柄)所決定的參考信號值之間的任何差異降為最小時，改變該控制信號的控制器。許多適當(dāng)?shù)乃俣葌鞲衅鞣謩e與車輛各被獨(dú)立推動的車輪相聯(lián)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種形式中，速度傳感器被連接到對各驅(qū)動車輪的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行比較并分別檢測最高和最低速度的第一裝置，與這一第一裝置相關(guān)連的第二裝置提供一表征未打滑車輪轉(zhuǎn)速的參考速度值，和第三裝置用來確定此參考速度與由第一裝置所檢測到的最高(或最低)速度之間一個正常所希望的最大允許速度差。該車輪打滑控制裝置還含有為導(dǎo)出速度誤差的求和裝置，此速度誤差值表示最高(或最低)速度、參考速度及上述的最大允許差值三者的代數(shù)和。只要最高(或最低)速度為所希望的數(shù)值，此速度誤差就將成為零。但如果它在預(yù)定方向偏離了所希望的數(shù)值(例如最高速度大于所希望的值)的話，就會推導(dǎo)出一正的速度誤差值，一積分器就動作來取得一車輪打滑矯正值，此值按照平均速率增加，而平均速率是速度誤差的函數(shù)，還設(shè)有根據(jù)與矯正值相適應(yīng)的量將上述參考信號值降低的裝置，由此相應(yīng)地減少驅(qū)動系統(tǒng)的載荷。
為使驅(qū)動系統(tǒng)在任何車輪打滑情況下均能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，車輪打滑控制裝置應(yīng)該以最小可能的減荷(量值和延續(xù)時間)操作來消除車輪打滑現(xiàn)象。按照本發(fā)明的一個觀點(diǎn)，它是這樣實(shí)現(xiàn)的，即供給積分器的電壓誤差值在與速度誤差值相關(guān)連時采用與參考速度值具有預(yù)定函數(shù)關(guān)系的變化增益，藉此，車輪滑動矯正值即表征為電壓誤差值的時間積分。此變化的增益隨參考速度值從零增大時從預(yù)定的最小極限開始增加，而且最好能按照接近參考速度的二次方的規(guī)律改變，這樣車輪打滑矯正值就會在任何車速時實(shí)現(xiàn)恰好足夠的載荷減少，迅速克服車輪打滑情況。在軌速較低時，該矯正值將有微不足道的“超調(diào)”，而平均牽引或制動力則將在整個速度范圍內(nèi)維持盡可能的高。(注意假如此增益不變，那么在車輛以高速行駛時，為了獲得每降低單位電壓[速度]所得到的牽引力的減少量增益就必須足夠高，但這一高增益將大于低速時所需的增益，因?yàn)檫@時牽引電動機(jī)的電流[因而亦即轉(zhuǎn)矩]與電壓之比較高。
同樣為了使系統(tǒng)性能較理想，上述的車輪打滑控制系統(tǒng)中的第三裝置能按第二裝置所指定的參考速度的函數(shù)關(guān)系來改變正常所希望的最大速度差值。按本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，第三裝置具有在參考速度較低時防止最大速度差降至某個最小值(例如在0.5～1.0哩/時的范圍內(nèi))之下的裝置，而在參考速度由一個預(yù)定的第一數(shù)值(如10哩/時)增至第二個較高值(如17哩/時)時，第三裝置將起作用使參考速度下降一個百分?jǐn)?shù)來改變最大速度差。當(dāng)車輛行駛速度大于所述第二速度值時，最大速度差即跟隨參考速度。結(jié)果，在車輛加速時，正常所希望的最大速度差即平滑地由參考速度的較高百分?jǐn)?shù)(如在所述第一車速值時約為12%)改變到所希望的低的百分?jǐn)?shù)(如在速度高于所述第二值時為4%～8%的范圍內(nèi))。在車輛行駛速度非常低時，對最大速度差應(yīng)加以最低極限的限制以防止不必要的載荷減少，否則，這種減荷就可能由于在車速接近零時的虛假速度誤差值而發(fā)生。
當(dāng)速度誤差不再為正值時(表明車輪打滑情形已被克服)，牽引力應(yīng)盡可能迅速恢復(fù)。按照本發(fā)明的又一個觀點(diǎn)，當(dāng)車輪打滑矯正值大于零而最高速度不大于所希望值(或最低速度不小于所希望值)時，積分器應(yīng)以與速度誤差無關(guān)但與參考速度相關(guān)的一個平均速率將該矯正值降至零。在此矯正值降低時，上述參考信號值上升，因而使?fàn)恳?或制動)力復(fù)原。只要參考速度超過一預(yù)定的較低數(shù)值(例如7哩/時)，降低的速率最好總是隨參考速度改變。這一恢復(fù)速率與參考速度之間的關(guān)系是這樣選擇的，即只要車輪的行駛速度大于上面提到的預(yù)定的較低值，功率就將以一所希望的恒定速率恢復(fù)(例如每一驅(qū)動軸每秒50馬力)。在任何低于這一值的速度時，車輪打滑矯正值以一預(yù)定的最小速率減少(例如電源端相當(dāng)于每秒0.75伏);這樣，功率就將按隨速度變化的速率恢復(fù)，而電動機(jī)電流(亦即牽引或制動力)則以所希望的基本不變的速率增加。但是，應(yīng)指出的是，在車速相當(dāng)?shù)蜁r，驅(qū)動系統(tǒng)的這種電流極限運(yùn)行模式無論如何總是要決定牽引功率的大小的。
本發(fā)明的另一個觀點(diǎn)是，為完善車輪打滑控制系統(tǒng)的性能，采用了第四裝置，用來分別求得車輛各獨(dú)立驅(qū)動的車輪的轉(zhuǎn)速變化速率;第五裝置，用來對這些速率進(jìn)行比較并給出一代表最大變化速率的速率值;雙穩(wěn)“速率脫扣”(ratetrip)裝置在速率值至少增加到一預(yù)定的觸發(fā)電平時由復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)到置位狀態(tài);以及附加裝置，用于當(dāng)速率脫扣被置位時提供一取決于速率值，或前述反饋值、或兩者乘積的可變值。設(shè)置有第二求和裝置，用以將該可變值與積分器的輸出相組合，以使得上述的車輪打滑矯正值能實(shí)際上隨兩者之和變化。結(jié)果，只要最高速率一達(dá)到速率脫扣裝置的觸發(fā)水平矯正值就急劇增加，而且當(dāng)速率值和/或反饋值(如電動機(jī)電壓)增大時其增量的大小亦增長。上述觸發(fā)電平相當(dāng)?shù)?，所以，?dāng)電動機(jī)總電流較小，表明車輪的附著力很小時，速率脫扣裝置將對初期的車輪打滑情況作出有效的反應(yīng)，但在附著力較強(qiáng)時，這一觸發(fā)電平可能過于靈敏以至于會造成錯誤的減少載荷。對此，本發(fā)明具有一種隨意改變的特點(diǎn)，即，當(dāng)附著作用在預(yù)定的范圍內(nèi)變化時可觸發(fā)電平隨其大小而改變，這樣就使得在附著力較低時該速率脫扣裝置起作用的速率(例如在粘附力10%時為每秒1哩/時)要小于粘附著力較高時的速率(如在粘附力15%時為每秒3哩/時)。
本發(fā)明的另一觀點(diǎn)是，為改善對較大速度誤差值的響應(yīng)性能，采用這樣的裝置，如果，速度誤差超過一預(yù)定的水平時，它能通過一個系數(shù)來獲得一個與電壓誤差值相關(guān)的“比例”值，這個系數(shù)在速度誤差增大到預(yù)定值以上時從零開始增加，而且這一比例值還被送給第二求和裝置，在那里與車輪打滑矯正值相加。
本發(fā)明具有重要意義的觀點(diǎn)在于，在為降低前述參考信號值的裝置中包括有存貯裝置，用以在車輪打滑矯正值大于零時存貯一與速度誤差值成為正數(shù)或速率脫扣裝置起作用的瞬間的與參考值近似相同的數(shù)值。只要此存貯裝置起作用，參考信號值就被降到等于所存貯值減去車輪打滑矯正值的大小，而不管節(jié)流手柄的功率位置如何。在這種情況下，發(fā)生車輪打滑情況期間的參考信號信號矯正的程度(即牽引動力降低的量值或載荷減少)被用來作為最初檢測到車輪打滑情況時控制系統(tǒng)的當(dāng)前的參數(shù)，而在這一打滑情況一經(jīng)得到克服，車輪打滑矯正值恢復(fù)為零時，此參考信號值立即回到它原先的大小。這就有利于驅(qū)動系統(tǒng)從車輪打滑控制狀態(tài)平滑而穩(wěn)定地過渡到正常的控制狀態(tài)。假定在驅(qū)動狀態(tài)下發(fā)生車輪打滑期間車輛沒有增加速度(或者在制動狀態(tài)下發(fā)生車輪打滑期間沒有降低速度)，驅(qū)動控制系統(tǒng)可以恢復(fù)正常運(yùn)行而無需重新設(shè)定任一不同的參考值。
車輪打滑控制裝置包括有檢測車輛處于打滑中的被獨(dú)立驅(qū)動車輪的數(shù)目，車輪打滑情況由前述第四裝置所得到的轉(zhuǎn)速改變速率的高階導(dǎo)數(shù)所指明。按本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，前述第二裝置是這樣設(shè)置的，正常時參考速度值隨無打滑的車輪(在驅(qū)動狀態(tài)時為最低速車輪，在制動狀態(tài)時為最高速車輪)的轉(zhuǎn)速而改變，但每當(dāng)處于打滑中的車輪的數(shù)目等于或超過一預(yù)定極限(例如在一6軸12輪機(jī)車中有8個車輪)時，此參考速度值將不再作顯著改變。結(jié)果，假如大多數(shù)或所有車輪都在打滑時，參考速度將不會偏高，相應(yīng)于車速的數(shù)值太多，在發(fā)生同步打滑時就是這種情況。在打滑中的車輪的數(shù)目達(dá)到這一極限之后，因車速在驅(qū)動狀態(tài)的實(shí)際增加(或在制動狀態(tài)中的減少)所造成的偏高就立即被糾正，因?yàn)槟菚r上述速度誤差值因增加最高速度(或在制動狀態(tài)下降低最低速度)將向正方向增加，而積分器因而就增加車輪打滑矯正值，減少牽引功率，使得打滑中車輪的數(shù)目降到極限以下，藉此，第二裝置在需要時能重新將參考速度升高(或下降)到與新的車速相對應(yīng)的一個數(shù)值。
本發(fā)明的再一個觀點(diǎn)是，為消除同步打滑情況采用了一個裝置，以一隨打滑車輪的數(shù)目高于上述預(yù)定極限的時間長度從零增加的一個可變數(shù)值來改變所希望的最高(或最低)輪速值，這種改變的目的是要使速度誤差值向正方向增加。此變化量最好能隨由上述第三裝置所決定的最大速度差變化的速率增加，并且其上限至少接近最大速度差的兩倍，從而，速度誤差值在較高軌速時的增加將比在較低軌速時迅速。結(jié)果，當(dāng)處于打滑中的車輪的數(shù)目一超過上述限度，速度誤差值就上升到一個立刻就超過前述的能使獲取比例值的裝置動作的預(yù)定水平的數(shù)值，而車輪打滑矯正值在所有剩余的未打滑車輪開始打滑前，就迅速并足夠地增加來減少牽引動力。換言之，車輪打滑控制裝置的所希望值變化裝置能有效地保持至少車輛的一組輪軸裝置不打滑。
此車輪打滑控制裝置最好還具有與前述第四裝置相聯(lián)系的用以檢測輪速變化速率最低一組的裝置，以及能在此最低速率至少增大到前述觸發(fā)電平時動作由復(fù)位態(tài)轉(zhuǎn)到置位態(tài)的第二雙穩(wěn)裝置。前面談過的第二裝置是這樣設(shè)置的，即如果第二雙穩(wěn)裝置被置位的話，參考速度值將不作顯著改變，這種情形在如果所有驅(qū)動輪都以過高速率改變速度的情況下就會出現(xiàn)。該希望值變化裝置的設(shè)置要使速度誤差值根據(jù)一個隨第二雙穩(wěn)裝置處于置位狀態(tài)的時間長度由零增加的變量而增加。籍助這樣的安排，所希望的減少載荷可以交替地或者由第二雙穩(wěn)裝置因相當(dāng)迅速地發(fā)生同步打滑情況而改變到其置位態(tài)所啟動，或者由打滑中的車輪數(shù)以較平緩的速度發(fā)展成過大而啟動。
由下面結(jié)合附圖所作的說明將會對本發(fā)明有更好的理解并對其眾多目的和優(yōu)點(diǎn)作更全面的評價。
對附圖的簡要說明

圖1為一6軸機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)的主要部件示意圖，包括有一熱力原動機(jī)(如一柴油機(jī))，一牽引發(fā)電機(jī)，多個牽引電動機(jī)和分別與之相聯(lián)接的速度傳感器，以及一控制器;
圖2為控制器(在圖1中是一個方框)的明細(xì)方框圖，此控制器產(chǎn)生控制牽引發(fā)電機(jī)磁場激勵的輸出信號;
圖3為用來說明圖2所示的控制器產(chǎn)生發(fā)電機(jī)磁場激勵控制信號方式的“等效電路”圖;
圖4為與圖1中速度傳感器相連接的信號處理器(在圖3中表示為一個方框)的明細(xì)方框圖;
圖5為圖3中單一方框所示的車輪打滑控制裝置的主要部件的明細(xì)方框圖;
圖6為圖5的車輪打滑控制中的計算速度和電壓誤差值裝置的功能方框圖;
圖7為說明當(dāng)前優(yōu)選的產(chǎn)生參考速度值和同步打滑定時功能(用于圖5中車輪打滑控制的其他部件)狀態(tài)的流程圖;
圖8為圖5車輪打滑控制的積分和比例功能的方框圖;
圖9為圖5中以單一方框表示的速率功能件的明細(xì)方框圖;
圖10-12為說明實(shí)現(xiàn)圖8和圖9中示意表示的積分、比例和速率功能的優(yōu)選狀態(tài)的流程圖，其中圖11說明減少載荷子程序，圖12說明恢復(fù)子程序;
圖13為圖5中單一方框表示的功率參考值降低裝置的一個簡化方案的明細(xì)方框圖，和圖14為說明實(shí)現(xiàn)圖13所示的參考值降低功能原理的最佳狀態(tài)的流程圖。
圖1所示的驅(qū)動系統(tǒng)包括一個與電動發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)子機(jī)械相聯(lián)的可變速原動機(jī)11，它由一個三相交流同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成，也被稱為主牽引交流發(fā)電機(jī)。主發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生的3相電壓加到至少一臺3相雙路未經(jīng)穩(wěn)壓的功率整流電橋13的交流輸入端。電橋13的直流輸出經(jīng)由直流母線14以供能關(guān)系電聯(lián)接到多臺可調(diào)速的直流牽引電動機(jī)M1～M6。原動機(jī)11、交流發(fā)電機(jī)12、和整流電橋13被適當(dāng)?shù)匕惭b在自驅(qū)動牽引車輛10(典型的是一臺6軸內(nèi)燃電力傳動機(jī)車)的底盤上。機(jī)車底盤支撐在兩個轉(zhuǎn)向架20和30上，第一轉(zhuǎn)向架20具有3組輪軸機(jī)構(gòu)21、22和23，另一轉(zhuǎn)向架30也具有3組輪軸機(jī)構(gòu)31、32和33。
機(jī)車的每組輪軸機(jī)構(gòu)都有一對固定在軸相反兩端的以法蘭連接的車輪。所有6對車輪都在一對平行的，相距一定間距的軌道的表面上行駛，在圖1中此軌道之一以直線15表示。牽引電動機(jī)M1～M6的每一個都被懸掛在各自的軸上，其電樞經(jīng)由適當(dāng)?shù)凝X輪裝置(圖中未畫出)機(jī)械地以驅(qū)動關(guān)系聯(lián)接到相關(guān)的軸輪組。在驅(qū)動或推進(jìn)工作模式期間，牽引電動機(jī)M1～M6的磁場繞組和各自的電樞繞組串聯(lián)連接，而6個電動機(jī)在電路上相互并聯(lián)。適當(dāng)?shù)仉娏骰ジ衅?7用來提供一族分別代表電動機(jī)電樞電流數(shù)值的6個電流反饋信號I1～I(xiàn)6，而適當(dāng)?shù)乃俣葌鞲衅?8則用來提供一族分別代表電動機(jī)轉(zhuǎn)軸、因而亦即各被獨(dú)立驅(qū)動的輪軸機(jī)構(gòu)組的轉(zhuǎn)速(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)“rpm”)的6個速度反饋信號W1～W6。
主發(fā)電機(jī)12和整流電橋13用作供給各牽引電動機(jī)能量的可控電功率源。此電源的輸出電壓(或電流)的大小按加到主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的磁場繞組12F的勵磁電流量來決定和改變。交流發(fā)電機(jī)的磁場勵磁電流由一個3相穩(wěn)壓整流電橋16供給，16的輸入端接收來自原動機(jī)驅(qū)動的輔助交流發(fā)電機(jī)18產(chǎn)生的交流電壓，實(shí)際中，18可以由裝在主交流發(fā)電機(jī)12的同一機(jī)座上的一組輔助3相繞組構(gòu)成，采用一般的控制(調(diào)節(jié))裝置17按照與輸入引線19上的可變控制信號VC相對應(yīng)地改變穩(wěn)壓整流電橋16供給交流發(fā)電機(jī)磁場的直流電流的大小(因而亦即交流發(fā)電機(jī)12的輸出)。控制信號VC由控制器26提供，下面將在對圖3的說明中較全面地解釋該控制器，在需要時此控制器能改變VC使一參考信號(其值正常取決于變量指令信號的值)與一代表實(shí)際調(diào)節(jié)量值的反饋信號之間的任何差異減至最小。此系統(tǒng)包括有恰當(dāng)?shù)难b置來求得表征主交流發(fā)電機(jī)的經(jīng)整流的電壓輸出平均值的電壓反饋信號V，此電壓平均值是磁場電流大小的已知函數(shù)，并且隨原動機(jī)11的速度改變。
原動機(jī)11是一臺熱力機(jī)或內(nèi)燃機(jī)等的發(fā)動機(jī)。在內(nèi)燃電力傳動車上，通常由一大馬力的渦輪增壓16缸柴油發(fā)動機(jī)供給動力。這種發(fā)動機(jī)具有一燃油系統(tǒng)(圖中未畫出)，此系統(tǒng)包含有一對泵油齒條，用來控制一個相關(guān)的噴油嘴被發(fā)動機(jī)曲軸上一對應(yīng)注油凸輪所打開時進(jìn)入每一汽缸的燃油量。每一泵油齒條的位置、因而也就是供給發(fā)動機(jī)的燃油量，由一發(fā)動機(jī)速度調(diào)節(jié)器35的輸出活塞進(jìn)行控制。此調(diào)節(jié)器依靠在預(yù)定的范圍內(nèi)自動地向某一方向移動齒條并通過將發(fā)動機(jī)曲軸實(shí)際的速度和所希望的速度之差降至最小的量來調(diào)整發(fā)動機(jī)的速度。這一所希望的速度由所收到的來自控制器26的可變速度呼叫信號設(shè)定。
在正常的驅(qū)動(即推進(jìn))運(yùn)行狀態(tài)中，此發(fā)動機(jī)速度呼叫信號由與控制器26相聯(lián)接的手動節(jié)流手柄36的位置決定。通常一機(jī)車節(jié)流手柄具有8個動力位置(檔)，外加一空轉(zhuǎn)檔和一停車檔。N1對應(yīng)于所需的最小發(fā)動機(jī)速度(功率)，而N8則對應(yīng)最高速度和全動力。在兩臺或更多臺機(jī)車組合情況時，常常僅只對引導(dǎo)機(jī)車加以控制，而各尾隨機(jī)車上的控制器則通過連接線37接收指明引導(dǎo)機(jī)車的駕駛員所選擇的節(jié)流手柄位置的編碼信號。
針對發(fā)動機(jī)的每一動力等級，都有一相對應(yīng)的所需負(fù)載。控制器26被恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置成能將節(jié)流手柄的檔信息翻譯成為數(shù)值上基本等于當(dāng)牽引動力與所要求的動力相符合時的反饋電壓信號V的參考信號值，并且只要交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓和負(fù)載電流均在預(yù)定的極限范圍之內(nèi)，磁場控制器17的輸入線19上的控制信號VC就會在需要時改變以得到這一所期望的負(fù)載。為此目的，以及為了減少荷載(即發(fā)動機(jī)卸載)和/或在發(fā)生某些異常情況時限制發(fā)動機(jī)速度的目的，必須供給控制器26有關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)的包括發(fā)動機(jī)在內(nèi)的各種運(yùn)行情況和參數(shù)的信息。
如圖1中所表明的那樣，控制器26接收電壓反饋信號V、電流反饋信號I1-I6、軸/輪速度反饋信號W1-W6、代表主發(fā)電機(jī)12經(jīng)整流后的輸出電流的大小的另一電流反饋信號I、指明發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)速度信號RPM、在發(fā)動機(jī)不能產(chǎn)生所要求的功率而仍然保持原來需要的轉(zhuǎn)速時調(diào)節(jié)器35所發(fā)出的負(fù)載控制信號，以及來自其它被選擇的輸入端38的有關(guān)數(shù)據(jù)。(發(fā)出該負(fù)載控制信號是為了降低控制器26中的參考信號值，以便減弱發(fā)電機(jī)的磁場直至達(dá)到新的平衡點(diǎn)。)在電氣制動或減速模式運(yùn)行中，通過把牽引電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)使運(yùn)動中車輛的慣性轉(zhuǎn)變成電能。為使驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行制動，調(diào)節(jié)手柄被置于空檔位置，制動控制裝置39的一互鎖桿由斷開位置通過一準(zhǔn)備位置移動到各不同的接通位置，牽引電動機(jī)M1-M6的電樞繞組與電動機(jī)磁場繞組斷開，并接到一相應(yīng)的負(fù)載電路。在動態(tài)制動的場合，此負(fù)載電路通常由一排有風(fēng)扇吹風(fēng)(冷卻)的電阻柵構(gòu)成，將電動機(jī)所產(chǎn)生的電能以熱的形式消散。此時電動機(jī)的磁場繞組獨(dú)立地由主發(fā)電機(jī)12的經(jīng)整流源的輸出電流激勵，而控制器26改變交流發(fā)電機(jī)激磁磁場的勵磁，以使得在軌速較高時(例如高于約20喱/時)加到電阻柵的電動機(jī)電流的平均幅度(因而亦即制動力)被調(diào)節(jié)到一取決于制動手柄位置的參考值，但在軌速較低時，一旦當(dāng)電動機(jī)磁場繞組達(dá)到最大標(biāo)定電流時，交流發(fā)電機(jī)的輸出電流即保持在這一限度不再變化，而制動電流則隨速度線性減少。
在本發(fā)明的這一優(yōu)選實(shí)施方案中，控制器26由一微型計算機(jī)構(gòu)成。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員都了解微型計算機(jī)實(shí)際上是市售元件和有關(guān)電路和單元構(gòu)成的協(xié)作系統(tǒng)，它可被編程來實(shí)現(xiàn)各種所希望功能。圖2所示的一臺典型微機(jī)中，中央處理單元(CPU)執(zhí)行存貯在一可擦除和可電改寫的只讀存貯器(EPROM)中的操作程序，此EPROMOM同時還存放該程序中所用的表和數(shù)據(jù)。CPU中除了一般的計數(shù)器、寄存器、疊加器、觸發(fā)器(標(biāo)志)等外，還包含有一提供高頻時鐘信號的精確振蕩器。此微機(jī)還包括一隨機(jī)存取存貯器(RAM)，其中可按存放在EPROM內(nèi)的程序所決定的不同地址、暫時存貯和讀出數(shù)據(jù)。這些部件由相應(yīng)的地址、數(shù)據(jù)和控制母線互相連接。本發(fā)明的一個實(shí)際實(shí)施方案中，采用了Intel8086微處理機(jī)。
圖2中所示的另一些單元表示通常的用以連接微型計算機(jī)和圖1的外部電路的外設(shè)和接口部件。較具體說，標(biāo)明“I/O”的單元是一輸入/輸出電路，用以向微機(jī)提供代表所選擇的節(jié)流手柄(或制動)位置的數(shù)據(jù)和代表各種電壓、電流及其它與機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)有關(guān)的傳感器讀數(shù)的數(shù)字信號。上述后面的那些信號是由一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41取得的，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器經(jīng)由一通常的多路轉(zhuǎn)換器42連接到分別接收各傳感器輸出的多個信號調(diào)整裝置。信號調(diào)整裝置對通常模擬量傳感器輸出信號起緩沖和偏置(偏壓)的雙重作用。如圖2中所表明的，該輸入/輸出電路還將微型計算機(jī)與發(fā)動機(jī)速度調(diào)節(jié)器、發(fā)動機(jī)速度傳感器、輪軸速度傳感器、和一數(shù)/模信號轉(zhuǎn)換器43相連接，此數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出VC經(jīng)連線19連接到交流發(fā)電機(jī)磁場控制器。
控制器26被編程以便在驅(qū)動模式運(yùn)行時能產(chǎn)生一控制信號，此控制信號值可按照需要將交流發(fā)電機(jī)電壓反饋信號V與通常取決于機(jī)車駕駛員所選擇的節(jié)流手柄的位置及主發(fā)電機(jī)輸出的牽引功率的參考信號之間的任何誤差減少到零。圖3說明了完成這一過程的方式。另外，為了實(shí)現(xiàn)電氣制動模式，控制器可被編程來改變其控制信號的數(shù)值，以便在需要時將電動機(jī)電樞電流反饋信號值(即6個電流反饋信號I1-I6的平均值)與通常取決于機(jī)車駕駛員所選的動態(tài)制動位置的參考信號之間的任何誤差減少到零。
控制器26在驅(qū)動狀態(tài)下所接收的節(jié)流手柄位置信息下面將稱之為變量指令信號，如圖3中所示，它被傳送給代表執(zhí)行譯碼、減荷、和速率限制功能的適當(dāng)裝置的單元45。最好這些功能能按美國專利No.4634887(Balth等發(fā)明，1987.1.6公布，轉(zhuǎn)讓給GE公司)所揭示的方式實(shí)現(xiàn)，該發(fā)明在此被專門用作參照。單元45具有分別標(biāo)以“PWR”和“V&I”的第一和第二輸出通道。代表機(jī)車每一驅(qū)動軸主發(fā)電機(jī)牽引功率輸出期望值的數(shù)值被送到第一通道，代表電壓(和電流)極限期望值的數(shù)值被送到第二通道。在正常的穩(wěn)定運(yùn)行情況下，這些期望值由該指令信號的值決定。但當(dāng)要求較大功率時，單元45的速率限制功能將促使這些所希望的信息以一個受控的速率變化，此速率為發(fā)動機(jī)實(shí)際速度和馬力的函數(shù)。
由圖3可看到，單元45的第一輸出通道中的所希望的功率值經(jīng)由單元47被作為一個輸入送給第一求和裝置46，單元47的作用是對此所希望的功率值施加一預(yù)設(shè)的最高限制。第二輸出通道中代表所希望的電壓(和電流)極限的數(shù)據(jù)經(jīng)由單元49被作為一個輸入送給第二求和裝置48，單元49的作用是為交流發(fā)電機(jī)輸出電流設(shè)定一個確定的最大極限，這同一信息還被當(dāng)作一電壓極限參考值獨(dú)自通過單元50及連線51作為一個輸入送給第三求和裝置52。單元50的功用是對交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓設(shè)置一確定的最高限制。第三求和裝置52的另一輸入是電壓反饋信號值V。此值代表主發(fā)電機(jī)的整流輸出電壓的平均值，第三求和裝置通過連線53導(dǎo)引出一代表其大小在所希望的電壓極限之下的電壓誤差值。
第二求和裝置48的另一輸入是由電流處理器55所得到的電流反饋信號值IMAX，該電流處理器55輸入有6個電流反饋信號I1-I6。處理器55是這樣設(shè)計和安排的，即IMAX決定于各個電流反饋信號中最大的一個，因而IMAX值就相當(dāng)于電動機(jī)電流的最大值。第二求和裝置48引出代表此最大電流低于所希望的電流極限的差值。此差值按照一編程的系統(tǒng)校正過程56(“SystemCompI”)處理導(dǎo)出一電流極限參考值，此參考值由經(jīng)引線57成為第四求和裝置58的一個輸入。此第四求和裝置的另一輸入為電壓反饋信號值V，并在連線59上導(dǎo)引出一等于連線57上的參考值減去V值的電流誤差值。
如圖3所示，第一求和裝置的另一輸入信號為與主發(fā)電機(jī)輸出電壓和牽引電動機(jī)電流之積成比例的功率反饋信號HP的值。為取得功率反饋值，電壓反饋信號值V在單元61中乘以電流反饋信號值IAV，此IAV值是在電流處理器55中求得的，它代表電動機(jī)總電流除以6。所得到的信號KVA表示牽引功率的瓩數(shù)，它在單元62中除以一換算系數(shù)以提供對應(yīng)于每一驅(qū)動軸牽引馬力的功率反饋信號HP。第一求和裝置46推導(dǎo)出一代表實(shí)際牽引動力低于所希望值的差值。(如果存在的話)。這一差值按照另一編排定的系統(tǒng)校正過程63處理得出一個功率參考信號，此參考信號經(jīng)由引線64，車輪打滑控制功能件65和另一引線66，作為一個輸入送到第五求和裝置67。與該車輪打滑控制功能件65相關(guān)連的是一連接有6個輪軸機(jī)構(gòu)各自的速度傳感器28的信號處理器65。在下面將仔細(xì)說明的那種狀態(tài)下，信號處理器68和車輪打滑控制功能件65能根據(jù)起初的或?qū)嶋H的車輪打滑情況動作，不管引線64上的由節(jié)流手柄所定的參考信號，并降低引線66上的功率參考值，以此來減少牽引功率以恢復(fù)輪軌之間的附著作用。
第五求和裝置的另一輸入是電壓反饋信號值V，它在引線69上推導(dǎo)出一等于引線66上的參考值減去V值的功率誤差值。引線53、59和69上的電壓、電流和功率誤差值分別經(jīng)編排定的誤差校正過程71、72和73(“ErrorLomp”)處理，以導(dǎo)出電壓、電流和功率控制值。誤差校正過程71-73，以及系統(tǒng)校正過程56和63，都引入了比例-加-積分的傳遞函數(shù)，他們各自的增益均為節(jié)流手柄位置和機(jī)車及其控制系統(tǒng)的其它一些參數(shù)的函數(shù)，如為增益功能件70所確定的。這樣，每一經(jīng)校正的控制值均隨其對應(yīng)誤差值的時間積分而變化。所有這三個控制值均作為輸入送給一最小值門74，門74輸出端的控制信號值是這些輸入值中最小的一個。所得到的控制信號確定了由控制器26經(jīng)過引線19送到交流發(fā)電機(jī)磁場控制器17的模擬控制信號VC的大小(圖1)。
磁場控制器17將按照此控制信號值按需要通過改變牽引交流發(fā)電機(jī)12的磁場強(qiáng)度，以使最小值門74產(chǎn)生的最小值減為最小，而不必考慮該最小值是引線53、59和69上的哪一個。只要V和IMAX兩者均處于單元45的V和I的公共輸出所設(shè)定的限度范圍之內(nèi)，而且不高于它們各自的在單元50和49所得到的最大極限的話，此控制信號就由這里既小于電壓又小于電流控制值的功率控制值所決定。結(jié)果，交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓就維持在使得V值等于功率參考值的那一水平，此功率參考值正常情況和系統(tǒng)校正過程63在當(dāng)所檢測到的牽引功率的大小與其所希望的之間沒有誤差時通過引線64所得到的值相同。但如果V(或IMAX)要超過其極限，電壓(或電流)控制值就被降低到小于功率控制值，而控制信號值也就相應(yīng)減小，藉此，交流發(fā)電機(jī)的電壓就被調(diào)整到能使V(或IMAX)與電壓(或電流)極限參考值之間誤差基本為零的水平。
前面已經(jīng)說明，圖3所示為機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)作驅(qū)動運(yùn)行時的控制狀況。另一方面，該同一控制器可對此驅(qū)動系統(tǒng)的電氣制動或減速運(yùn)行進(jìn)行控制。在后一情況下，變量指令信號將為制動手柄位置數(shù)據(jù)，單元45的第一輸出通道中的值將表示所希望的制動電流值(即電阻柵中對應(yīng)每一驅(qū)動軸的電流的大小)，用于第一求和裝置46的反饋信號將為電動機(jī)電樞電流反饋信號IAV，而用于第三、第四和第五求和裝置的反饋信號將為交流發(fā)電機(jī)輸出電流反饋信號I(即牽引電動機(jī)磁場繞組中電流的大小)。
構(gòu)成本發(fā)明的車輪打滑控制裝置的速度信號處理器68和車輪打滑控制功能件65分別于圖4和圖5中作較詳細(xì)說明。如圖4中的功能性表示，速度反饋信號W1-W6被送到一適當(dāng)?shù)姆侄裙δ芗?6，該功能件76將每一轉(zhuǎn)速信號換算成各有關(guān)的輪軸機(jī)構(gòu)的對應(yīng)圓周速度值(哩/小時，“mph”)，并隨時根據(jù)需要調(diào)整這些值以保證在機(jī)車滑行(即當(dāng)牽引電動機(jī)M1-M6被斷開電流而軌速超過8mph)時這6個值基本上相等，盡管車輪直徑不等。這些經(jīng)換算后的速度反饋信號被依次傳送給適當(dāng)?shù)难b置77進(jìn)行比較，分別檢測出最高和最低值。這后一裝置77具有兩個輸出值其中標(biāo)有“WMAX”的隨所測得的最高速度變化，另一標(biāo)有“WMIN”的隨所測得的最低速度改變。
分度功能件76所輸出的這6個換算后的速度反饋信號還被輸送到適當(dāng)?shù)牡谝晃⒎盅b置80以求取6個速度值的變化速率。帶有正號的速率值表示各對應(yīng)輪軸機(jī)構(gòu)的加速度(mph/秒)，而負(fù)數(shù)速率值則表示各對應(yīng)輪軸機(jī)構(gòu)的減速度(mph/秒)。所有6個速率值依次送到適當(dāng)?shù)难b置81。對它們加以比較分別檢測出最高和最低值。這后一裝置81具有兩個輸出值一個標(biāo)有“dW/dtMAX”的隨最高速度變化率改變;另一標(biāo)有“dW/dtMIN”的隨最低速度變化率改變。
由第一微分裝置80得出的6個速率值還被輸送到適當(dāng)?shù)牡诙⒎盅b置82，以求得6個絕對值，在此稱之為“沖擊”值。這些沖擊值是各個速率值的導(dǎo)數(shù)，因而也就是被換算的速度反饋值的二階導(dǎo)數(shù)。換言之，每一沖擊值代表相應(yīng)輪軸機(jī)構(gòu)的加速度(或減速度)的變化速率，它以mph/秒2為單位。如圖4所示，此沖擊值被送到6個雙穩(wěn)水平檢測裝置83，分別與一由單元84提供的預(yù)選閥值水平進(jìn)行比較。
每一水平檢測器83的輸出狀態(tài)決定于相應(yīng)的沖擊值是否超出預(yù)選的閥值水平，此閥值水平最好稍微高于機(jī)車在良好輪軌附著狀況下速度正常變化時所期望的加速度(或減速度)最大變化速率。在本發(fā)明的一個實(shí)際應(yīng)用中，此閥值水平是0.75mph/sec2，如果任一沖擊值超過這一水平，就認(rèn)為相應(yīng)的軸輪裝置正在空轉(zhuǎn)。這些水平檢測器的輸出為邏輯裝置85所監(jiān)測，以確定正在打滑的被分別驅(qū)動的輪軸組的個數(shù)，當(dāng)相應(yīng)的沖擊值過大時各水平檢測器的輸出狀態(tài)就指出一輪軸組在打滑。最好將此邏輯裝置85安排得使其輸出數(shù)(標(biāo)為“?！?等于不在打滑的輪軸組的個數(shù)，即由沖擊值不超過前述閥值水平所指明的那些輪軸組。實(shí)際上處理器68還包括有用來適當(dāng)調(diào)整其各個部件的輸入和/或輸出值的合適的低通濾波裝置(圖中未示出)。
如圖5中功能性所示，由上述速度信號處理器68發(fā)出的最高和最低速度值、最大和最小速率值、以及來自前述速度信號處理器68的未打滑的軸數(shù)，連同電壓反饋值(V)、從電流處理器55得到的平均電流值(IAV)、由系統(tǒng)校正單元63得到的功率參考值、由系統(tǒng)校正單元56得出的電流極限參考值、以及引線51上的電壓極限參考值一起傳送給車輪打滑控制功能部件65。車輪打滑控制部件65由5個協(xié)同工作的子系統(tǒng)外加一系列為啟動車輪打滑運(yùn)行中減少載荷和恢復(fù)模式用的附屬邏輯步驟所組成。在描述車輪打滑控制部件的這些子系統(tǒng)和邏輯步驟的現(xiàn)在這一優(yōu)選實(shí)施方案中，將假定指令信號正在調(diào)用不變的或增長的牽引功率。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將很顯見，通過恰當(dāng)?shù)亟粨Q圖示的某些輸入和/或它們的極性，如果希望的話，本發(fā)明也能用于控制電氣制動期間的車輪打滑。
在車輪打滑控制功能部件65的第一子系統(tǒng)100中，由已知的最高速度值(WMAX)和第二子系統(tǒng)200所產(chǎn)生的一參考速度值計算出速度誤差值(△W)和電壓誤差值(△V)。該參考速度值表征機(jī)車的一組不打滑軸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，因而即是機(jī)車真正的軌速量值(同步打滑情況除外)。在介紹圖6時將要說明，該速度誤差值代表最高輪軸速度參考速度和一預(yù)定的正常所希望的最大差速的代數(shù)和。假如最高速度具有所希望的值，則速度誤差值將為零。只要最高速度的實(shí)際值大于所希望的值，此速度誤差就是正值。在檢測到正速度誤差(+△W)時，第一子系統(tǒng)100使得“或”邏輯門87輸出高電平，這將促使車輪打滑控制部件開始減少荷載運(yùn)行(功率降低狀態(tài))。如圖5所示那樣，第二“或”邏輯門88將和門87的高電平同時輸出高電平，即“TRIP”。
在減少荷載模式工作中，第一子系統(tǒng)100將得出一與速度誤差值以一增益變量相關(guān)的電壓誤差值，該增益變量是參考速度值的預(yù)先確定的函數(shù)。然后此電壓誤差值在車輪打滑控制功能部件65的第三子系統(tǒng)300中求積分。這就產(chǎn)生了變量“INT”它表示以隨電壓誤差值改變的平均速率正向增加的電壓誤差值的時間積分。結(jié)果，INT值即以一作為速度誤差值所期望的函數(shù)的速率增加。它經(jīng)由子系統(tǒng)300的第一輸出線301被饋送到求和裝置90。只要INT為正值(+INT)，子系統(tǒng)300就產(chǎn)生一個“與”邏輯門91的一個輸入。
如果當(dāng)速度誤差值為正且超過一預(yù)定值時，第三子系統(tǒng)300即會產(chǎn)生與電壓誤差值成比例的第二變量“PROP”。此PROP值經(jīng)由另一輸出線302送到求和裝置90，由此求得隨INT值、PROP值、及第三變量“RATE”值三者之和變化的車輪打滑矯正值。其中后一變量是在最高速率(dW/dtMAX)等于或超過一預(yù)定的觸發(fā)電平時由第四子系統(tǒng)400經(jīng)引線401送給該求和裝置的，它將把車輪打滑矯正值提高一個隨最高速率值與電壓反饋信號V值的乘積變化的數(shù)量。如果希望的話，此觸發(fā)電平可以是一個由電動機(jī)電流平均值(IAV)所表征的機(jī)車輪軌間附著作用的函數(shù);例如，此觸發(fā)電平可以由附著作用為10%時的1mph/sec改變到15%附著作用時的3mph/sec。一旦最高速率達(dá)到此觸發(fā)電平，就出現(xiàn)RATETRIP信號，子系統(tǒng)400就促使邏輯門87啟動車輪打滑控制功能部件作減少荷載方式工作。同時，邏輯門88亦處于其TRIP狀態(tài)。
求和裝置90所得到的車輪打滑矯正值是車輪打滑控制功率部件第五子系統(tǒng)500的一個輸入。每當(dāng)邏輯門88處于TRIP狀態(tài)時，后一子系統(tǒng)就不考慮其輸入線64上所收到的決定于節(jié)流手柄位置的功率參考信號。在描述圖13和14時將說明，在運(yùn)行中，這一系統(tǒng)將通過減掉一個等于矯正值的量來減小輸出線66上的功率參考信號值。只要引線66上降低后的功率參考值低于引線64上的功率參考值，車輪打滑控制部件65實(shí)際就起控制作用(WSINCONTRL)，由子系統(tǒng)500就產(chǎn)生“與”邏輯門91的另一輸入。只有在其兩個輸入同時產(chǎn)生時(即WSINCONTRT和+INT同時存在)，門91才輸出高電平。
如圖5中所作的功能性表示那樣，邏輯門88將在邏輯門91輸出高電平的同時處于其TRIP狀態(tài)。一個附加邏輯門92連接到邏輯門87和88上，每當(dāng)門87的輸出為低電平(就是說，最高速度不大于所希望的值，且減少荷載狀態(tài)已經(jīng)結(jié)束)同時門88處于其TRIP態(tài)(就是說，INT值為正因而車輪打滑矯正值大于零，同時車輪打滑控制功能部件在起控制作用)時，邏輯門92就處于輸出高電平狀態(tài)，從而啟動車輪打滑控制部件65作恢復(fù)(功率復(fù)原)模式運(yùn)行。在恢復(fù)模式操作中，第三子系統(tǒng)300將使INT值、亦即車輪打滑矯正值，以一與速度誤差值無關(guān)、并最好是作為參考速度的預(yù)定函數(shù)的平均速率減少。一旦INT值回到零，邏輯門91和88即被關(guān)閉，從而從高電平狀態(tài)變成低電平狀態(tài)。此時車輪打滑矯正值為零，恢復(fù)模式運(yùn)行結(jié)束。與此同時，第三子系統(tǒng)300通過虛線94重新給予圖3中單元63所表示的系統(tǒng)校正值。在恢復(fù)模式結(jié)束后，由求和裝置90所得到的車輪打滑矯正值將保持為零，引線66上的功率參考值將與引線64上的值相同，驅(qū)動控制系統(tǒng)就能按正常的驅(qū)動模式工作直到由于檢測到正的速度誤差值或者出現(xiàn)了一個RATETRIP信號使邏輯門87和88同時由低電平變成高電平而啟動另一減少荷載模式運(yùn)行為止。
現(xiàn)在來參看圖6，對單輪打滑控制功能部件65的第一子系統(tǒng)100作更具體描述。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員將會理解，在實(shí)踐中，對構(gòu)成控制器26最佳實(shí)施方案的微型計算機(jī)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)木幊?，是?shí)現(xiàn)圖6中所示的原理性功能的最好方法，速度誤差值(△W)是在求和部分門電路102對四個不同的輸入值作代數(shù)和計算而得到的。第一輸入是前述的取自速度信號處理器68的檢測功能件77的一個輸出(圖4)的最高速度值(WMAX)。第二輸入由一最低值門104得到，門104的功能是在參考速度發(fā)生器200所提供的參考速度值和取自檢測功能件77的另一輸出的最低速度值(WMIN)兩者中取極小值。雖然通常參考速度值總等于或小于WMIN，但在某些情況下(例如在驅(qū)動模式下機(jī)車減速時)有可能大于該值。第二輸入由第一輸入中減去。
求和部分102的第三輸入為前述的最大差速值。它為參考速度值的百分?jǐn)?shù)變量。如圖6中符號所表示的，參考速度值由一乘法門電路106降到所希望的百分?jǐn)?shù)，此乘法門106的輸出為最大值門電路108提供一個輸入。門電路108的第二輸入連接到一最低電平單元110，此單元提供一較低的常量。門108在其兩個輸入中選取較大的一個值，經(jīng)由引線112送到求和部分102，后面這一值代表最大爬行速度，即正常情況所希望的參考速度和WMAX之間的最大差值。最大值門電路108的目的是為了防止在參考速度較低時(例如低于8mph)此最大差低于一預(yù)定的最小速度(例如在接近0.5-1.0mph的范圍內(nèi))。
乘法電路106的輸出是參考速度值與一可變分?jǐn)?shù)的乘積，此分?jǐn)?shù)也是一函數(shù)發(fā)生器114所決定的參考速度值的函數(shù)。當(dāng)參考速度在預(yù)定的第一值(如大約10mph)和預(yù)定的第二值(如大約17mph)之間變化時，發(fā)生器114最好能使該分?jǐn)?shù)隨參考速度作相反的變化。例如，該分?jǐn)?shù)可在最大極限約1/8(這樣，如果參考速度值低于其第一值但高于乘法電路106的輸出與最小電平單元110所提供的低值相同時的速度時，最大差速將等于參考速度的12%)和最小極限約1/25-1/12(這樣，只要參考速度高于其第二值，最大差速就不低于參考速度的4%)之間變化。結(jié)果，最大差速在軌速低時將比軌速較高時具有所希望的較高的參考速度百分?jǐn)?shù)，并且，此百分?jǐn)?shù)在機(jī)車加速時由最大極限平滑地減小到最小極限。如圖6所示，引線112上的最大差速值(即求和部分102的第三輸入)被從WMAX(即第一輸入)中減去。
求和部分102的第四輸入是一個等于乘法功能件116的兩個輸入值之積的可變值。其第一輸入(TIME)是一取自車輪打滑控制功能部件65的參考速度發(fā)生器200中的同步打滑定時器的可變因數(shù)。在說明圖7時將解釋這一點(diǎn)，正常時這一因數(shù)為零，但如果同步打滑定時器因開始發(fā)生同步打滑情況而被激發(fā)時，它就將以線性由零增加到最大值1.0，下列兩種情況中的任一情況發(fā)生時均說明開始出現(xiàn)同步打滑現(xiàn)象(1)邏輯裝置85(圖4)的輸出數(shù)小于某一量值，因而即說明正在打滑的輪軸組的數(shù)目超過一所希望的極限;或(2)最低速率值(dW/dtMIN)等于或超過一預(yù)定的觸發(fā)電平，因而表明所有6個軸輪組均正以過高的速率改變速度。
乘法部件116的第二輸入正比于正常所希望的最大差速，它通過引線112上的最大差速值在電路118中與一預(yù)定的數(shù)(至少大致為2，最好為3)相乘而得。此乘法電路所得的乘積是一被選擇的該最大差速值的倍數(shù)，為最大值門電路120提供一個輸入。后面這一門電路120的另一輸入連接到一提供相應(yīng)于一預(yù)定最小速度(例如約1mph)的常量的最低電平單元122，它在其輸入中選擇較大的一個作為給乘法部件116提供的第二輸入值。最大值邏輯門120將防止此第二輸入在最大差速較低時減少到低于與一預(yù)定最小速度相對應(yīng)的最低電平。
現(xiàn)在就可清楚看到，只要乘法部件116的TIME輸入為零，116的輸出就是零，但當(dāng)同步打滑定時器被激發(fā)時，這一輸出值就開始向著等于所選的最大差速值的倍數(shù)的上限增長。結(jié)果，求和部分102的第四輸入即為一隨同步打滑定時器被激發(fā)的時間長度而增加的變量。其增加的速率將隨引線112上的最大差速值改變(但不能降到一由最低水平122所決定的最低速率以下)，因此，這一第四輸入在軌速較高時比軌速較低時增加速度快。
求和部分102的第四輸入被加到第一輸入(WMAX)，從而趨向于正方向增加(提高)在該求和部分所得的速度誤差值(△W)。事實(shí)是，此第四輸入使得前述的所希望的最大輪軸速度值減少了與第四輸入值相對應(yīng)的一個可變量。換句話說，所希望的速度等于參考速度與正常希望的最大差速之和減去上述的可變量。在運(yùn)行中，如果一些(不是全部)輪軸組正在打滑而同步打滑定時器未被激發(fā)，那么WMAX值就將大于參考速度值與最大差速值之和。否則，如果有足夠的輪軸組在打滑(或者如果所有輪軸組都在以足夠快的速率加速)使同步打滑定時器激發(fā)，參考速度值與最大差速值之和減去求和部分102的第四輸入的變量值，將小于WMAX值。在這兩種情況中，實(shí)際的最高速度將大于所希望值，而速度誤差值將具有正號，其大小則決定于偏離期望速度的大小。
子系統(tǒng)100中的求和部分102所得出的速度誤差值，經(jīng)一恰當(dāng)?shù)碾p穩(wěn)極性檢測裝置(邏輯電路)124判別，若發(fā)現(xiàn)它是正值(+△W)，檢測電路124就與邏輯電路87(圖5)一起啟動車輪打滑控制部件進(jìn)入減少載荷運(yùn)行模式，并使邏輯電路88成為TRIP態(tài)(如前面所述)，在作減荷模式運(yùn)行期間，速度誤差值與作為參考速度值的一個予定的函數(shù)的增益變量相乘，得到電壓誤差值(△V)。圖6中該乘法電路以一標(biāo)有“X”符號的單元126表示，它具有兩個輸入端，速度誤差值直接送入其第一輸入端，而參考速度值則通過一函數(shù)發(fā)生器128和一在正常情況下打開的開關(guān)130連接到其第二輸入端。每當(dāng)減荷模式工作時，開關(guān)130即被閉合并進(jìn)行乘法操作，否則電壓誤差值即為零。函數(shù)發(fā)生器128設(shè)定提供給工作中的乘法電路126的第二輸入端的增益值(即電壓誤差值與速度誤差值之比)。這是這樣編排的，即當(dāng)參考速度增大到一個相當(dāng)高的值(例如70mph)時，此增益(“GAIN”)即從一預(yù)先確定的最小極限“K”(例如1.0)非線性地增加到一預(yù)先確定的最大極限(例如22.5)。這樣，GAIN就取決于參考速度，最好它能按照近似于參考速度值的二次冪變化，以使在較寬的軌速范圍內(nèi)，電壓誤差值能剛好大到足以使得牽引力響應(yīng)1mph的速度誤差降低一預(yù)定的所希望的大小(例如相當(dāng)于降低總牽引電動機(jī)電流200安培)。結(jié)果，車輪打滑控制功能部件的矯正動作將足以克服高軌速時(此時電動機(jī)電流、亦即轉(zhuǎn)矩與電壓之比相當(dāng)?shù)?發(fā)生的任何車輪打滑情況，而又不致對發(fā)生在低軌速時的車輪打滑造成不希望的超調(diào)。在本發(fā)明的一個實(shí)際實(shí)施方案中，本段中上面說明的功能實(shí)際是由圖10中所示的軟件來完成的，這在下面說明。
圖7說明目前實(shí)現(xiàn)圖5中單元200所表征的完成參考速度產(chǎn)生和同步打滑定時功能的最好方法。控制器26被適當(dāng)?shù)鼐幊桃詧?zhí)行圖7的程序每秒50次。此程序由查詢點(diǎn)202開始，它確定機(jī)車節(jié)流手柄36是否正從其空檔位置動作到它的第一功率位置(N1)。當(dāng)駕駛員正在控制機(jī)車由靜止?fàn)顟B(tài)加速時，對此查詢的回答將為真(在此流程圖中，Y代表是，即對查詢?yōu)榭隙ɑ卮?而N則代表否，即否定回答。)如果對第一查詢202的回答是肯定的，圖7中程序?qū)⒃谄溥M(jìn)入下一查詢點(diǎn)206之前，立即執(zhí)行一參考速度啟動步驟204。在步驟204，微型計算機(jī)的暫存寄存器(這里稱之為“參考速度”寄存器)被輸入代表由速度信號處理器68所檢測的最慢輪軸組的轉(zhuǎn)速的WMIN值(二進(jìn)制碼形式)。下一查詢點(diǎn)206測試WMIN是否小于存貯在參考速度寄存器中的值。如果是肯定回答(表明機(jī)車在減速)，程序由查詢點(diǎn)206前進(jìn)到步驟208，在需要時，208將用來確保兩個雙態(tài)標(biāo)志(“最小速率”和“最大速率”)處于第一或復(fù)位狀態(tài)(這里稱之為截止、或“假”)。在執(zhí)行步驟208之后，圖7程序自動進(jìn)到步驟210，在此由參考速度值中減去WMIN，并將所得差乘以一所希望的增益(“REF-DN”)來求得一增量值。步驟210之后跟隨的查詢步驟212，確定所計算的增量值是否超過一預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換極限如為真，此增量值即在步驟214被降到該轉(zhuǎn)換極限值。然后自動進(jìn)入查詢步驟216，以確定此增量值是否低于參考速度值。如果是這樣，則在步驟218中將存貯在參考速度寄存器中的值減去一等于該增量值的量;否則，就在步驟220中被存貯的參考速度值將降至零。在此二情況中，參考速度的產(chǎn)生程序至此結(jié)束。
另一方面，如果機(jī)車或者正在加速或者勻速運(yùn)行，或者如果存在有實(shí)際的或初始的車輪打滑情況，查詢點(diǎn)206所得回答將為否，圖7中程序就將由此查詢點(diǎn)進(jìn)入到判斷步驟222。222這一步驟判定未打滑輪軸組的數(shù)量(＃)是否低于預(yù)定極限“LIM”(例如一具有6組驅(qū)動輪軸機(jī)構(gòu)的機(jī)車為2)如果＃低于LIM，在步驟222將得到一肯定回答，程序?qū)⒅苯佑?22進(jìn)到定時器啟動步驟224;否則，下一要執(zhí)行的步驟將是另一查詢點(diǎn)226。換言之，在判斷步驟222的肯定回答表示打滑的輪軸組的數(shù)量高于所希望的最大極限(例如4)。這種情況正如前面解釋過的，同步打滑情形即將發(fā)生，這時在步驟224，一個計數(shù)器將被增加一預(yù)定的數(shù)，直到某一最大數(shù)。該計數(shù)器增加步驟即為同步打滑定時器，當(dāng)判斷步驟222為肯定答復(fù)時，它是參考速度產(chǎn)生程序的最后步驟。存貯在此計數(shù)器中的數(shù)決定了前述子系統(tǒng)100中乘法功能部件116的輸入TIME(見圖6)，并且最大數(shù)即相當(dāng)于TIME因子為1.0。只要＃低于LIM，此數(shù)在每次執(zhí)行圖7的程序都將被重復(fù)增加，每次增長量均等于一預(yù)定的數(shù)，直到達(dá)到最大讀數(shù)。舉例說，這預(yù)定的數(shù)可以是最大讀數(shù)的1/250，這樣，TIME因子完成它由0到1.0的這一最長進(jìn)程將需要5秒鐘時間。因此，存貯在此計數(shù)器中的讀數(shù)就成為打滑的輪軸組的數(shù)目高于所希望的極限時的時間的量度。
如果最低速率值dw/dtMIN等于或超過表明馬上就要發(fā)生同步打滑情況的預(yù)定的觸發(fā)電平(“A”)的話，計數(shù)器增加步驟224在每次執(zhí)行圖7的程序時，即使打滑輪軸組的數(shù)目不大于所希望的極限(即＃不低于LIM)也被啟動，如圖所示，當(dāng)判斷步驟222為否定回答，程序的下一步驟226是測試最小速率標(biāo)志的狀態(tài)。只要這一標(biāo)志不是其第二或置位態(tài)(這里稱之為起動，即“真”)，程序經(jīng)過步驟228進(jìn)到查詢點(diǎn)230，以確定由速度信號處理器68所檢測的速度變化最低速率是否至少與A一樣高。雖然圖7中未表示，但有一裝置用來按照牽引電動機(jī)電流的大小來改變A。只有在對查詢點(diǎn)230的回答為“是”時，計數(shù)器增加步驟224才通過將雙態(tài)最小速率標(biāo)志由假置為真的步驟232而被啟動。一旦步驟232和224被執(zhí)行，圖7中程序即結(jié)束，但下一次通過這一程序時，對查詢點(diǎn)226的回答就將是“是”而不是“否”?，F(xiàn)在查詢步驟234被用來確定最低速率值是否低于作為A的一預(yù)定函數(shù)的斷開水平“B”。如果不低于，在此一步驟234之后就立即進(jìn)入計數(shù)器增加步驟224。反之，如果dw/dtMIN減小到小于B時，程序?qū)⒆詣佑刹襟E234進(jìn)入步驟228，在此，雙態(tài)最小速率標(biāo)志被復(fù)位到其為假的狀態(tài)，并由步驟228經(jīng)過查詢步驟230前進(jìn)到另一確定未打滑輪軸組的數(shù)目是否等于上述的預(yù)定數(shù)量的判斷步驟236。如果在這后一步驟中的回答是肯定的，圖7的程序?qū)⒃诖私Y(jié)束;否則打滑中的輪軸組的數(shù)目就是低于所希望的極限，而程序就將由判斷步驟236前進(jìn)到將上述計數(shù)器(即同步打滑定時器)復(fù)位到它的正常的零狀態(tài)的步驟238。
在經(jīng)過步驟238計數(shù)器被復(fù)位后，圖7程序的下一步驟240是要測試最大速率標(biāo)志的狀態(tài)。只要這一標(biāo)志不是處于它的第二(即置位)狀態(tài)(這里稱之為起動，即“真”)，程序就通過步驟242進(jìn)到查詢點(diǎn)244，以確定最高速率值dw/dtMAX是否至少與一最好是與上述觸發(fā)電平A相同的預(yù)定觸發(fā)電平同樣高。如果對查詢步驟240的回答為“是”，圖7程序就在一將雙態(tài)最大速率標(biāo)志由假置為真的最終步驟246之后結(jié)束。在步驟246執(zhí)行后下一次通過這一程序時，對查詢點(diǎn)240的回答將是“是”而非“否”?，F(xiàn)在查詢步驟248將確定最高速率值是否低于一預(yù)定的斷開電平(最好與B相同)。如果不低于，這后一步驟就結(jié)束圖7的程序。另一方面如果dw/dtMAX降到B以下，程序?qū)⒆詣拥赜刹襟E248進(jìn)行到步驟242，在此，將雙態(tài)最大速率標(biāo)志復(fù)位到它的假態(tài)。程序由這后一步驟經(jīng)過查詢步驟244(現(xiàn)在對此查詢的回答是否定的，因?yàn)锽低于A)進(jìn)到下一步驟250。應(yīng)注意到，如果在步驟246將最大速率標(biāo)志置為真態(tài)之后，但尚未被步驟242復(fù)位成假態(tài)之前(或者在最小速率標(biāo)志被步驟232置為真態(tài)之后但在其被步驟228復(fù)位之前)的任何時候，對查詢點(diǎn)206的回答由“否”變成“是”的話，此速率標(biāo)志將被步驟208復(fù)位。
在步驟250中，將WMIN減去參考速度值，并將所得差乘以一所希望的增益(“REF-UP”)，由此計算出一增量值。這上步驟之后是一查詢步驟252，在此將所計算出的增量值與一預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換極限進(jìn)行比較如果此計算值超過此極限;它就在步驟254被降低到此轉(zhuǎn)換極限值。然后自動進(jìn)到步驟256，將存貯在參考速度寄存器中的值增加一等于此增量值的數(shù)，至此，參考速度產(chǎn)生程序即結(jié)束。
現(xiàn)在對圖7中所說明的參考速度發(fā)生器的運(yùn)行加以大致的歸納。在機(jī)車作正常的減速期間，對查詢點(diǎn)206的回答是肯定的，步驟205-220的作用將保證參考速度值跟隨正在減少著的最低速度值WMIN，參考速度變化的速率則對應(yīng)于WMIN改變的速率，最高可達(dá)到由預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換極限所決定的最大速率。在機(jī)車作正常加速度時，對查詢點(diǎn)206為否定回答，步驟222、226、228、230、236、238、240、242、244及250-256將作用以保證參考速度值跟隨增加著的WMIN，參考速度變化的速率同樣也相應(yīng)于WMIN改變的速率，最高到該相同的最大速率。在兩種情況下，參考速度值均將隨任一組具有最低速度的輪軸機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速改變。這一組通常是不在打滑的，因之其速度真正代表實(shí)際的軌速。
但每當(dāng)檢測到下列異常事件之一時，所述程序?qū)⒉粫黠@改變此參考速度(1)在判斷步驟236和222中之一作肯定回答時表明，＃等于或小于LIM(即打滑中的輪軸組的數(shù)目等于或超過所希望的最大極限);(2)在最小速率標(biāo)志被置位于真態(tài)時表明，dw/dtMIN增加到至少等于A，然后保持大于B(即當(dāng)最低速率值異乎尋常的高時);(3)最大速率標(biāo)志被置位于真態(tài)表明，dw/dtMAX至少增加到A而后保持高于B(即當(dāng)最大速率值過高時)。當(dāng)大部分或全部輪軸組開始打滑時就會發(fā)生上述三種情況中的第一種或第二種，機(jī)車以超過大約10到15mph的速度行駛時，如果將要產(chǎn)生同步打滑情況就會是如此，而在這兩種情況中，此參考速度被防止過大地偏離對應(yīng)于在同步打滑時趨向于保持不變的實(shí)際軌速值。當(dāng)任一組輪軸機(jī)構(gòu)以過高的速率改變速度時就會發(fā)生第三種情況，在當(dāng)機(jī)車以一相當(dāng)?shù)偷能壦傩旭倳r如果至少有一輪軸組將要打滑就會是這樣，而在這種情況中，此參考速度被防止由對應(yīng)于此過高速率被檢測到的時刻的實(shí)際軌速的值發(fā)生變化，以便能在系統(tǒng)由打滑情況恢復(fù)時較接近地適應(yīng)所希望的軌速。
參考速度發(fā)生器200包含有同步打滑定時器(步驟224)，此定時器或者由上面說過的dw/dtMIN事件，或者在未打滑輪軸組的數(shù)目下降到前述的預(yù)定數(shù)(極限)以下時被啟動。在此兩種情況，每當(dāng)圖7的程序運(yùn)行時即通過步驟224，由此而使TIME因數(shù)線性地由0向1.0重復(fù)地增加。結(jié)果，乘法功能件116(圖6)將啟動以隨正常所希望的最大差速改變的速率增加其輸出，以便能如前面解釋過的那樣相應(yīng)地提高速度誤差值(△W)。如果這一同步打滑定時動作是因＃降到LIM以下而起動的話，那么以后在＃增加到一個等于LIM的數(shù)的當(dāng)時存貯在計數(shù)器中讀數(shù)(步驟224)就將被保存下來。結(jié)果，TIME因數(shù)就被“凍結(jié)”住，直到＃或者再次降到這一極限以下(由此，判斷步驟222將又一次得到肯定回答，而步驟224將在每次程序通過時均作用使計數(shù)器恢復(fù)由其被保存的讀數(shù)向其最大讀數(shù)增加)。或者上升到高于這一極限(由此，在判斷步驟236得到一否定回答，而后下一步驟238將計數(shù)器復(fù)位到零讀數(shù))。換句話說，在打滑著的輪軸組數(shù)目增加到所希望的極限(例如4)以上之后，同步打滑定時步驟224周期地動作來增加被用作乘法功能件116的輸入的TIME因數(shù)，因此而增大該乘法部件輸送給求和部分102的變量(見圖6)。接著，由于系統(tǒng)由車輪打滑狀況恢復(fù)，打滑著的輪軸組的數(shù)目就減少。現(xiàn)在，只要打滑著的輪軸組的數(shù)目等于所希望的極限，判斷步驟236就將動作以保持此TIME因數(shù)(因此亦即乘法功能件116輸出的變量)相對地不變，而復(fù)位步驟238則隨著打滑輪軸組數(shù)減少到這一極限以下急劇地動作使這一因數(shù)(因而亦即該變量)降到零。當(dāng)同步打滑定時器一被復(fù)位和此變量隨之降至零時，就有一相應(yīng)的減少速度誤差值的步驟，而這一情況可能使車輪打滑控制功能部件立即由減少載荷轉(zhuǎn)變成恢復(fù)模式運(yùn)行。判斷步驟236將這一情況的發(fā)生延遲到直至打滑輪軸組的數(shù)目下降到極限值之后，這樣，就較少可能發(fā)生引起在恢復(fù)和減荷運(yùn)行模式向來回快速振蕩的邊緣(臨界)同步打滑情況。
現(xiàn)在將明顯看出，參考速度發(fā)生器200(圖7)得供了參考速度度值和TIME因數(shù)，而無需采用雷達(dá)裝置或另外的非驅(qū)動輪(滾輪)來測量車輛的實(shí)際軌跡。圖6所示以及前面所說的情況中，此參考速度值與最高速度值、最大值門電路108輸出的最大差速值、以及在同步打滑定時器作同時乘法功能件116輸出的變量進(jìn)行代數(shù)相加，以便求得速度誤差值(△W)，將此△W值乘以一可變增益來取得上述的電壓誤差值(△V)。此△V值在車輪打滑控制功能部件65的第三子系統(tǒng)300中進(jìn)行積分。按圖8對子系統(tǒng)300所示的功能性說明，可以理解的是實(shí)際中，對組成最佳實(shí)施方案的控制器26的微型計算機(jī)作適當(dāng)?shù)木幊?，將能最好的?shí)現(xiàn)這些功能。(目前優(yōu)選的軟件流程圖列于圖11和12中，下面即將進(jìn)行說明。)如圖8所說明，電壓誤差值通過傳輸函數(shù)(增益)303送到最大值門電路304的一個輸入，304的另一輸入為由適當(dāng)裝置306所得到的予先確定的最小值。對裝置306編制的程序使得該最小值能根據(jù)由相應(yīng)的水平檢測裝置308所檢測的增大至一予定水平“K1”以上時的參考速度值由一較低的第一讀數(shù)改變到一較高的第二讀數(shù)。(K1是在例如一較低的參考速度如8mph時所得到的)。最大值門電路304在其兩個輸入中選擇較大者作為分別經(jīng)由第一和第二串聯(lián)連接的開關(guān)312和314饋送到積分部件310的輸入的值。第一開關(guān)312正常情況是打開的，但每當(dāng)進(jìn)行減荷模式操作時它就將被閉合。另一開關(guān)314具有兩個可能的位置(狀態(tài))正常情況時它處于圖8所示的狀態(tài)，將積分器310的輸入連接到開關(guān)312;但一當(dāng)成為恢復(fù)模式運(yùn)行時，此關(guān)314即處于它的第二狀態(tài)，由此將積分器的輸入連接到一個與速度和電壓誤差值無關(guān)的替換源316的輸出。一適當(dāng)?shù)难b置318用來改變該替換源316輸出的極值，這樣，在當(dāng)開關(guān)314處于其第二狀態(tài)時，積分器的輸入就是負(fù)的。此替換源316接收參考速度值，并被編程使其輸出在只要該參考速度值超過對應(yīng)于一預(yù)定的參考速度(例如7mph)的某一水平“k2”時就隨此參考速度變化。這一替換源還被編程使得在參考速度值較低時(小于K2)，其輸出為一預(yù)先選定的最小值“D”。
積分器310在子系統(tǒng)300的第一輸出線301上產(chǎn)生前述的變量INT。在減少荷載模式運(yùn)行期間，INT將代表△V的時間積分。換言之，此積分器的輸出以一隨電壓誤差值改變的平均速率增加。這一增加速率將不低于由裝置306所得的最小值所決定的下限。在恢復(fù)模式運(yùn)行期間，替換源316將使INT以一與電壓誤差值和速度誤差值均無關(guān)而且是參考速度的函數(shù)的平均速率減小。較具體一點(diǎn)說，只要參考速度值超過K2，INT減小的速率就將隨此參考速度值變化，而當(dāng)參考速度低于K2時，它就等于一恒定的最小速率。此最小速率(最好被選得能使主交流發(fā)電機(jī)12的整流后的輸出電壓以每秒約0.75伏的速率減少)由此替換源316所選擇的最低輸出值D決定。
由前面對邏輯步驟92(圖5)的敘述我們知道，每當(dāng)速度誤差由一正值變到負(fù)值(或零)時即會啟動恢復(fù)模式運(yùn)行，而在INT值一回到零并因而不再為正時即結(jié)束此恢復(fù)模式。如果驅(qū)動系統(tǒng)在正常的爬行調(diào)節(jié)狀態(tài)中，車輪打滑控制功能部件65將在減少荷載和恢復(fù)模式間反復(fù)振蕩，因?yàn)閃MAX在稍大于和稍小于所希望的速度值之間平緩地變化。在速度誤差值為正方向(號)時的交替時隙內(nèi)，INT將由零躍升，因而降低引線66上的功率參考值(圖3和5);而在速度誤差值不是正的間歇時隙內(nèi)，INT將下降至零，因而增大引線66上的值而恢復(fù)牽引功率。
如圖8中所示，積分器的輸出INT經(jīng)一連接到引線301的雙態(tài)極性檢測裝置(電路320)測試，只要INT相對地為正(+INT)，此檢(圖5)，用來求取來自子系統(tǒng)300的PROP和INT值及來自子系統(tǒng)400的RATE值的代數(shù)和，以導(dǎo)出用作第五子系統(tǒng)500的輸入的車輪打滑矯正值，這樣，此矯正值即由這樣三個獨(dú)立的量值之和構(gòu)成，此三個量值分別表示△V和一隨△W超出L的大小改變的乘法因子的乘積，△V的時間積分，和如果dw/dtMAX超過觸發(fā)電平A時V和dw/dtMAX的乘積。
現(xiàn)在參看圖9，對產(chǎn)生RATE的第四子系統(tǒng)400作較詳細(xì)的說明。在實(shí)踐中，圖9概略性地所闡述的功能，可由對構(gòu)成優(yōu)選實(shí)施方案中的控制器26的微型計算機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊虂碜詈玫貙?shí)現(xiàn)。子系統(tǒng)400被安排得能將取自速度信號處理器68(圖4)中速率比較和檢測裝置81輸出的最大速率值(dw/dtWAX)變換成與dw/dtMAX的絕對值和V值的乘積成比例的變量RATE。為此目的，此最高速率值經(jīng)由常開開關(guān)402連接到第一乘法功能電路404的一個輸入，此電路404的另一輸入則接收電壓反饋信號V，此第一電路404所得的積在一配套乘法電路406中被乘以一預(yù)先確定的系數(shù)(“%”)。(這兩個乘法步驟404和406實(shí)際上可同時完成)。此預(yù)定系數(shù)由一適當(dāng)?shù)难b置408得到，如果需要的話，可對此裝置加以編程來按照增加到由一附設(shè)的水平檢測器410所檢測到的預(yù)定水平以上的參考速度值增加這一系數(shù)。當(dāng)開關(guān)402被閉合時乘法電路404和406起作用，在子系統(tǒng)400的輸出線401上產(chǎn)生上述的變量RATE。此值由最高速率值和V值兩者確定，等于兩者之積的一個預(yù)定的百分?jǐn)?shù)。
每當(dāng)出現(xiàn)RATETRIP信號時，開關(guān)402即被閉合，乘法電路404及406即按上述啟動;否則的話RATE等于零。子系統(tǒng)400包括有一適當(dāng)?shù)碾p態(tài)水平檢測裝置，可按最高速率值來確定是否指明RATETRIP情況。在圖9中是以獨(dú)立的單元412表示這一檢測裝置，它具有與圖7程序的步驟240-248相同的功能。其輸出為低(“0”)是它的正常(復(fù)位)狀態(tài)，而其輸出為高(“1”)則為其置位(指明RATETRIP)狀態(tài)(與最大速率標(biāo)志的開啟即“真”態(tài)相一致)。每當(dāng)此最高速率值增高到至少觸發(fā)水平A時就開始上述后一狀態(tài)，而在最高速率值隨后降到斷開水平B以下時該狀態(tài)就結(jié)束。如圖9中說明的那樣，A由一恰當(dāng)?shù)难b置414決定，而B則是為乘法電路416所決定的A的一分?jǐn)?shù)值(例如1/2)。此兩水平前后協(xié)調(diào)地被送到水平檢測裝置412和參考速度發(fā)生器200。
本發(fā)明的再一個特點(diǎn)是，觸發(fā)電平檢測裝置414是一個可經(jīng)適當(dāng)編程以使A作為機(jī)車輪軌間附著作用的一個預(yù)定函數(shù)來變化的函數(shù)發(fā)生器。該附著作用程度由已知的機(jī)車重量和牽引電動機(jī)電流的大小確定，后者由在電流處理器55(圖3)中得出的平均電流反饋信號IAV的值來表征。IAV值趨向于隨該附著程度改變，就是說，在附著程度變化時，電動機(jī)電流(因而亦即轉(zhuǎn)矩)將相應(yīng)改變。IAV和對一給定重量的附著程度之間的關(guān)系可以存貯在微型計算機(jī)的一個查找表中。函數(shù)發(fā)生器414被安排得當(dāng)附著程度在預(yù)定的第一和第二百分?jǐn)?shù)(例如分別為10%和15%)之間變化時，A隨此附著程度改變，它包括有確定A可在其間變化的最大和最小極限裝置。當(dāng)附著程度低于第一百分?jǐn)?shù)時，此觸發(fā)電平將保持等于該最小極限(例如每秒1mph);當(dāng)附著程度高于第二百分?jǐn)?shù)時，它將保持等于該最大極限(例如每秒3mph);而在這些值之間時，它將跟隨附著程度。由于A按這一方式改變，水平檢測裝置412就將在低附著程度(例如光滑的軌道)時比在較高附著程度(例如干燥的軌道)時有較高靈敏度。
每當(dāng)至少有一組輪軸機(jī)構(gòu)的速度開始以過高的速率增加，而機(jī)車的軌速相當(dāng)?shù)蜁r(例如約低于10-15mph)，此最高速率值就達(dá)到觸發(fā)水平A，然后水平檢測裝置412即改變狀態(tài)以指明為RATETRIP狀態(tài)。當(dāng)附著作用很低時發(fā)生這一狀態(tài)轉(zhuǎn)化的加速度就較低，而且此時較之附著作用較高時發(fā)生車輪打滑情況的可能要大。狀態(tài)轉(zhuǎn)化一旦發(fā)生，邏輯電路87(圖5)就保證車輪打滑控制功能部件65起動減少荷載模式，開關(guān)402(圖9)被閉合以使得子系統(tǒng)400的乘法電路404和406能將變量值RATE送至求和裝置90(圖5)，這在前面解釋過。這個變量(它與最高速率值和V值的乘積成比例)將增加求和裝置90輸出的車輪打滑矯正值，從而使引線66上的功率參考值同時降低一相應(yīng)的數(shù)量以便防止發(fā)生車輪打滑情況，或糾正已經(jīng)發(fā)生了的打滑情況。
現(xiàn)在參照圖10-12來討論減少荷載和恢復(fù)模式運(yùn)行，圖10-12是實(shí)現(xiàn)圖8和9中概略表示的功能的目前最優(yōu)的軟件的流程圖。圖10中所表明的車輪打滑模式控制程序自動地每秒執(zhí)行50次。它從第一查詢步驟602開始(作用等于圖6中的極性檢測電路124)，這一步檢查由求和部分102(圖6)輸出的速度誤差值是否為正。如果不是，程序的第二查詢步驟604將檢查雙態(tài)“RATE-TRIP”標(biāo)志的狀態(tài)。這一標(biāo)志是上面提到過的最大速率標(biāo)志，它在圖7所示的參考速度產(chǎn)生程序的步驟246由復(fù)位(假)態(tài)被改變?yōu)橹梦?真)態(tài)，并在步驟242或208返回到它的復(fù)位態(tài)，它的作用等效于圖9中所示的電平檢測裝置412。在此速率觸發(fā)標(biāo)志被置位于真(高)態(tài)之前，不出現(xiàn)RATETRIP信號，圖10程序自動地由步驟604進(jìn)到第三查詢步驟606，這在下面即將說明。另一方面，如果查詢步驟602和604中有一個回答為肯定(相當(dāng)于圖5中的“或”邏輯電路87輸出高電平)的話，這一步驟之后就立即為步驟608，在此改變一雙態(tài)“觸發(fā)”標(biāo)測電路320就與子系統(tǒng)500發(fā)出的WSINCONTRL信號協(xié)同作用使得“與”邏輯電路91呈高電平狀態(tài)，這使“或”邏輯電路88保持為TRIP態(tài)(見圖5)。此后，只要INT降低到零或者車輪打滑控制部件失去控制(即引線64上的功率參考值變成低于引線66上的已降低的參考值)，“與”邏輯電路91即被關(guān)閉，其輸出狀態(tài)因而由高變?yōu)榈?，從而使?fù)位功能件322起作用以保證積分器310的輸出被箝位到零。與此同時，一個配套復(fù)位功能件324作用以重新預(yù)置用于校正過程63(圖3)的系統(tǒng)校正值，功能件324是經(jīng)由引線94耦合到這一較正過程的。
第三子系統(tǒng)300包括有一用來在其第二輸出線302上產(chǎn)生前述變量PROP的乘法功能件(電路)330。電壓誤差值被直接輸送給這一電路330的兩個輸入端之一，而速度誤差值則通過一函數(shù)發(fā)生器332耦合到第二輸入。此函數(shù)發(fā)生器332被編程使得能在速度誤差值增加到一預(yù)定水平“L”以上時，例如說速度誤差為1mph，產(chǎn)生一由零增補(bǔ)一預(yù)定的最大數(shù)(例如4)的可變乘法因子。換句話說，每當(dāng)△W高于L時，332就將一隨其差值變化的乘法因子送到乘法電路330的第二輸入。結(jié)果，只有在速度誤差值為正且超過L時，此乘法電流330才會產(chǎn)生PROP。它與電壓誤差值間將存在一個系數(shù)關(guān)系，當(dāng)速度誤差值在L和一預(yù)定的高于L的第二水平之間變化時這一系數(shù)將在零和上述的預(yù)定最大數(shù)之間改變。實(shí)際上，當(dāng)乘法部件116因參考速度發(fā)生器200中的同步打滑定時器(圖7中步驟224)起動而動作為求和部分102(見圖6)產(chǎn)生第四輸入時，△W通常將增加到一超出L的值，由此，PROP將隨著圖7中程序步驟222和230中之一所表明的實(shí)際上開始發(fā)生同步打滑情況，迅速地由零升高。
正如前面已解釋過的，車輪打滑控制部件65包括有求和裝置90志的設(shè)定狀態(tài)，假如當(dāng)時該標(biāo)志是處于其復(fù)位(“假”)態(tài)，即將其變成置位(“真”)態(tài)(相當(dāng)于圖5中“或”邏輯電路88處于其TRIP狀態(tài))。
圖10程序由步驟608進(jìn)行到步驟610，讀取存貯在前述參考速度寄存器中的值(見圖7中說明)并將此參考速度值進(jìn)行自乘后加以最小極限K來求得GAIN。這一步驟包括對GAIN給予一預(yù)定的最大極限的措施。在下一步驟612將正速度誤差值乘以GAIN，所得的乘積即為前述的電壓誤差值，它被存放于微型計算機(jī)的一暫存寄存器中?，F(xiàn)在將清楚看出，步驟610和612分別相當(dāng)于子系統(tǒng)100的函數(shù)發(fā)生器128和乘法電路126，正如圖6中所表示和上面敘述的那樣。
步驟612之后的下一步驟是啟動減少荷載子程序614，接著就自動執(zhí)行一參考值降低子程序616，從而完成圖10中的程序。每次運(yùn)行這一程序時，在第一查詢步驟602總要再行檢查速度誤差值的極性，如果它不是正的，就要在第二查詢步驟604再檢查速率觸發(fā)標(biāo)志以確定這一標(biāo)志是否仍被置位于它的“真”態(tài)。每當(dāng)在兩個步驟602和604中都得到否定回答時，圖10程序就進(jìn)入第三查詢步驟606而不進(jìn)入步驟608，在步驟606，測試觸發(fā)標(biāo)志的狀態(tài)。如果它不是正，程序就直接進(jìn)到子程序616。但如果現(xiàn)在觸發(fā)標(biāo)志為其“真”態(tài)(相當(dāng)于圖5中邏輯電路92輸出高電平)，程序?qū)⒃谶M(jìn)到步驟616之前啟動一恢復(fù)/終止子程序618。下面將分別參照圖11和12敘述減少荷載和恢復(fù)子程序614和618的本優(yōu)選的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。
如圖11中所示，減少荷載子程序是在步驟612進(jìn)入的，在此，被存放在前一步驟612(圖10)的電壓誤差值被降低到一等于電壓誤差值與一預(yù)定的積分器增益(例如0.08)的乘積的所希望的增量(步進(jìn))值。然后此參考速度值在查詢步驟622進(jìn)行測試以確定它是否超出預(yù)定的較低水平K1。如果回答為“是”，下一步驟623將把一預(yù)定的第一最小值“HI”裝入一暫存寄存器，否則的話，步驟624將把一第二、較低的最小值“LOW”裝入同一寄存器。在最小值這樣被設(shè)定之后，就在步驟625將其和前述的增量值進(jìn)行比較。只要后者超過前者，減少荷載子程序就將直接由步驟625進(jìn)入到一積分步驟626;否則的話，附加步驟627就要在步驟626之前進(jìn)行，使得所希望的增量值等于在步驟623或624所設(shè)定的最小值?，F(xiàn)在將可清楚看到，步驟622執(zhí)行與電平檢測裝置308同樣的功能，替換步驟623和624相當(dāng)于最小值裝置306，而步驟625和627相當(dāng)于子系統(tǒng)300的最大值門電路304，正如圖8中所表示的和上面說明的那樣。
在減少荷載子程序的積分步驟626中，上述增量被加到一取自微型計算機(jī)的暫存寄存器(這里稱為“舊積分器值”寄存器)的“OLDINT”值上，它們的和就是前面所說的變量INT，此值以隨電壓誤差值改變的平均速率正向增大。步驟626也將這一和(以二進(jìn)制形式)再次裝入該舊積分器值寄存器保存起來，作為下一次圖11的子程序運(yùn)行時的OLDINT。在跟隨著積分步驟626的相關(guān)步驟628，此同一和(INT)被裝入另一暫存寄存器(這里稱之為“車輪打滑矯正”寄存器)作為“舊矯正”值保存起來。
在步驟626和628被執(zhí)行過之后，在查詢步驟629檢測速率觸發(fā)標(biāo)志的狀態(tài)。如果這一標(biāo)志處于其置位(“真”)態(tài)(表明最高速率值至少已達(dá)到觸發(fā)水平A)，子程序?qū)⒂刹樵儾襟E629進(jìn)到步驟630，在此取出dw/dtMAX和電壓反饋信號V的值，將兩者相乘，所得乘積再乘一預(yù)定的因子“%”。這樣，步驟630的作用就是產(chǎn)生前面所說的，取決于最大速率值和電壓反饋值的變量RATE(見圖9所示的子系統(tǒng)400的功能件404-408)。之后自動進(jìn)到求和步驟631，將RATE加到保存在車輪打滑矯正值寄存器中的值上，再將所得和裝入該寄存器，作為舊矯正值保存起來。很明顯，一旦速率觸發(fā)標(biāo)志由“假”變?yōu)椤罢妗睜顟B(tài)，在步驟628所保存下來的矯正值在每次運(yùn)行減少荷載子程中的執(zhí)行步驟631時，就要增加，而此增量(RATE)的大小就將因dw/dtMAX和V的乘積增加而增大。
減少荷載子程序由步驟631進(jìn)到另一查詢步驟632。另一方面，如果未出現(xiàn)RATETRIP信號，因而對查詢629的回答是否定的話，查詢632應(yīng)緊隨查詢629之后。查詢步驟632確定速度誤差值△W是否大于預(yù)定的水平L。如果不大于，下一步驟633就將前述的可變系數(shù)設(shè)置為零，接著就是步驟634，在此電壓誤差值△V被乘以該系數(shù)。只要此系數(shù)為零，所得乘積就將是零。另一方面，如果對查詢步驟632的回答是肯定的，步驟634就要等到步驟635之后才被執(zhí)行，步驟635被編程以通過由△W中減去L，將所得差乘以一預(yù)定的常數(shù)F，從而來計算出該可變系數(shù)。因此，此系數(shù)在△W增至L以上時將線性地由零開始增加。步驟635之后為測試通過計算所得到的系數(shù)是否小于前述最大數(shù)(“MAX”)的查詢步驟636。如果對這一查詢的回答是肯定的，子程序?qū)⒅苯舆M(jìn)到步驟634;否則，就在進(jìn)到步驟634之前由步驟637將此系數(shù)設(shè)置為等于MAX(例如4)。在這兩種情況下，步驟634現(xiàn)在的作用都是產(chǎn)生前面敘述過的變量PROP，它與△V和可變系數(shù)兩者成比例。(很明顯，步驟632、、633和635～637相當(dāng)于函數(shù)發(fā)生器332，而步驟634則與子系統(tǒng)300的乘法步驟330相同，如圖8所示和上面說明的那樣。)在步驟634執(zhí)行之后，圖11中子程序?qū)⒔?jīng)過一將PROP加到舊矯正值的結(jié)束步驟638返回到車輪打滑模式控制程序(圖10)。步驟638所得的值即為前面所說的相當(dāng)于INT、RATE及PROP之和的車輪打滑矯正值。因此，減少荷載子程序的這兩個求和步驟631及638在功能上即等效于圖5所示的求和裝置90。很明顯，只要△W超過L，在每次遍歷這一子程序時，最后的求和步驟638就將使保存在車輪打滑矯正值寄存器中的值作步進(jìn)增加，步進(jìn)的大小(即增量，PROP)等于△V和可變系數(shù)的乘積，此可變系數(shù)本身又取決于△W超過L最多到一預(yù)定最大極限的數(shù)量。
只要查詢步驟602和604(圖10)中一個的回答是肯定的，每次遍歷車輪打滑狀態(tài)控制程序都將執(zhí)行減少荷載子程序(圖11)。因此，前述的積分步驟626就將周期性地使得存在舊積分器值寄存器中的OLDINT增加一個增量值，并將此被增加的INT值作為下一次遍歷時的OLDINT。每一增量的大小在步驟621中確定，它通常與電壓誤差值成比例，這一增量每秒鐘的個(次)數(shù)是不變的(例如50)。步驟627在當(dāng)電壓誤差值相當(dāng)?shù)蜁r可防止此增量減至小于步驟623或624所設(shè)定的最小數(shù)量，從而得到INT增加的最小速率。步驟622-624將按照參考速度值是增加到超過K1還是降低到小于K1來提高或減小這一最小速率，由此來保證最小速率在高軌速時要比在軌速較低時高。
如果兩個查詢步驟602和604的回答均是否定的，而查詢步驟606為肯定回答(圖10)，則在每次遍歷車輪打滑狀態(tài)控制程序時將以執(zhí)行恢復(fù)/終結(jié)子程序(圖12)來代替減少荷載子程序。如圖12中表明的那樣，此恢復(fù)/終結(jié)子程序是在第一查詢步驟641調(diào)入的(等效于圖8中的極性檢測步驟320)此時檢驗(yàn)存放在舊積分器值寄存器中的OLDINT值(見圖11中的步驟626)是否等于零。如果不是，這一子程序的第二查詢步驟642將檢查雙態(tài)“受控車輪打滑”標(biāo)志。只要子程序500發(fā)出有WSINCONTRL指示(見下面對圖13和14的說明)，此受控車輪打滑控制標(biāo)志就被置位于“真”(高電平)狀態(tài)，而且對查詢步驟642的回答為“否”。在這一情況中，圖12的子程序?qū)⒆詣佑刹襟E642進(jìn)到第三查詢步驟643，643將在下面說明。另一方面，只要查詢步驟641和642之一的回答由否定變成肯定(相當(dāng)于圖5中“與”邏輯電路91的輸出狀態(tài)由高變成低)，該查詢步驟之后將立即進(jìn)到步驟644，在此執(zhí)行與恢復(fù)模式運(yùn)行的終結(jié)相關(guān)的多種操作。例如，重新預(yù)置系統(tǒng)校正值(見對圖8所示的復(fù)位功能部件324的敘述)，并將舊積分器值寄存器和車輪打滑矯正值寄存器都裝入零，以此來保證將OLDINT值和車輪打滑矯正值兩者復(fù)位(見圖8復(fù)位功能件322)。此外，步驟644的作用是在需要時于單元47(圖3)的第一輸出通道重新預(yù)置所希望的功率值，以保證由車輪打滑控制裝置的恢復(fù)模式運(yùn)行平穩(wěn)地過渡到緊接其后的機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動運(yùn)行。圖12子程序?qū)⒂刹襟E644經(jīng)過一將雙態(tài)觸發(fā)標(biāo)志由其置位(“真”)態(tài)變?yōu)閺?fù)位(“假”)態(tài)的附加步驟645(相當(dāng)于圖5中邏輯電路91和88的截止)返回到車輪打滑模式控制程序(圖10)。一旦觸發(fā)標(biāo)志被如此復(fù)位后，查詢步驟606(圖10)將使得在每次相繼遍歷圖10的程序時越過圖12的子程序，直到上述步驟608根據(jù)步驟602(+△W)或步驟604(dw/dtMAX等于或超過A)指明的實(shí)際已發(fā)生或?qū)l(fā)生車輪打滑情況重新將此標(biāo)志設(shè)置為其“真”態(tài)為止。
在每次圖12的子程序遍歷期間，當(dāng)觸發(fā)標(biāo)志處于其“真”態(tài)和OLDINT不為零，且受控車輪打滑標(biāo)志不為“假”態(tài)，在兩個步驟641和642所得的回答就均為否定(相當(dāng)于圖5中“與”邏輯電路91輸出高電平)。在這一情況下子程序進(jìn)到第三查詢步驟643而不是步驟644。步驟643對參考速度值加以測試，以確定它是否超過前述水平K2。如果回答為“是”，下一步驟647將由參考速度值中減去K2，以一預(yù)定的常數(shù)“G”乘所得差，再將其與前述的最小值D相加來計算一所希望的減量(步進(jìn))值(“DECRMNT”)。如果對查詢步驟643的回答為“否”，子程序則將由這一步驟進(jìn)到使此所希望的減量等于D的步驟648?，F(xiàn)在將很顯見，步驟643、647和648即相當(dāng)于圖8中所作出和上面已說明過的函數(shù)發(fā)生器316。
圖12的子程序由步驟647或648進(jìn)到另一確定上述減量是否低于OLDINT值的查詢步驟649。如果不是，步驟650將使INT值降到零。否則，子程序就由查詢步驟649進(jìn)到積分步驟651，在此將OLDINT值減去該減量值。所得的差即就是前面所說的變量ONT，現(xiàn)在它以一隨此減量的大小變化的平均速率降低。在執(zhí)行步驟650或651后，下一步驟652再將INT值(以二進(jìn)制形式)裝入舊積分器值寄存器，保存作為下次圖12的子程序遍歷時用的OLDINT，而在返回圖10的程序之前的終結(jié)步驟653中，將此同一值裝入前述的車輪打滑矯正值寄存器。
只要查詢步驟641和642均為否定回答并且所希望的減量小于OLDINT，每次圖12的子程序遍歷時都將執(zhí)行積分步驟651。結(jié)果使OLDINT值被周期地減量(降低)到一較小的正值INT，并將此INT保存用作下一次遍歷時的OLDINT，而且這一值就成為在步驟653時新的車輪打滑矯正值。每一減量值的大小由步驟653確定，它與參考速度值所超出K2的量成比例，而這些減量每秒中的個數(shù)是一常數(shù)(例如50)。結(jié)果，在車輪打滑恢復(fù)模式運(yùn)行中，車輪打滑矯正值以一隨軌速改變的速率降低，而比例常數(shù)G的選擇則應(yīng)使?fàn)恳β室砸焕硐胨俾驶謴?fù)(例如每驅(qū)動軸約50HP/sec)。在參考速度較低時步驟648的作用將是防止該減量低于最小值D，以此來得到矯正值減小的最小速率。D的選擇是要使得在參考速度值不超過K2時車輪打滑矯正值將能以一預(yù)定的恒定速率(相當(dāng)于V的所希望的減小速率)降低，而此時的功率恢復(fù)速率將隨軌速改變。在INT和矯正值接近零時，它們將小于下一減量，這樣它們就在步驟650被恢復(fù)為零，現(xiàn)在步驟641的回答將由“否”變成“是”，積分步驟651則不起作用。在大多數(shù)情況下，在車輪打滑矯正值由步驟650或651降到零之前，對查詢步驟642的回答將由“否”變成“是”，從而，步驟644將如前面說的那樣作用使積分裝置復(fù)位，以使得矯正值和OLDINT迅速回到零。
在每次恢復(fù)/終結(jié)子程序618(圖12)或減少荷載子程序614(圖11)遍歷之后，或者每當(dāng)所有三個查詢步驟602、604和606的回答均為否定時(等效于圖5中邏輯電路87和92具有低電平輸出，因之減少荷載模式和恢復(fù)模式均不起作用)，車輪打滑模式控制程序的參考值減少子程序616(圖10)將被執(zhí)行以結(jié)束此車輪打滑控制程序。參考值降低子程序616實(shí)際上是執(zhí)行車輪打滑控制功能部件65的第五子系統(tǒng)500。圖13中對它現(xiàn)在所采取的優(yōu)選實(shí)施方案的一個簡化型式作了功能性說明，圖14則列出了適于實(shí)現(xiàn)這些功能的軟件的流程圖。
如圖13中所示，車輪打滑矯正值(即圖5中求和裝置90的輸出)被送到求和部分502，在此它被從存貯器裝置504所得的值中減去。存貯器裝置504的輸入經(jīng)由一常閉開關(guān)503和一最低值門電路506的輸出線510連接。開關(guān)508只有在邏輯電路88(圖5)處于其TRIP狀態(tài)時才是打開的，這在整個減少荷載和恢復(fù)模式運(yùn)行期間就是如此。門電路506具有三個輸入端分別連接到引線51、57和64(見圖3)，它選取這三條引線上的三個不同參考值(分別為電壓極限、電流極限和功率)中最低的一個作為其輸出引線510上的輸出值。通常機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)被控制在一恒定馬力的范圍內(nèi)，在這種情況下，引線64上的功率參考值將低于其它兩個參考值。被選出的值經(jīng)過開關(guān)508送至存貯裝置的輸入端。此存貯裝置504是這樣設(shè)置的，即當(dāng)開關(guān)508狀態(tài)由閉合改變?yōu)榇蜷_時，其輸出值大約和引線510上的值相同。換句話說，在邏輯電路88處于其TRIP狀態(tài)的任何時間間隔內(nèi)(即當(dāng)減少荷載或恢復(fù)模式運(yùn)行作用期間)，開關(guān)508總是打開的，而存貯器裝置504即將在這一狀態(tài)開始瞬間(亦即減少荷載模式起始時)存在于引線510上的值寄存下來，并將這一值在其輸出端保持基本不變。
如圖13中所示，在求和部分502由存貯裝置504的輸出值中減去車輪打滑矯正值。所得差經(jīng)過開關(guān)512、引線66a、和另一最小值門電路514，被送至車輪打滑控制功能部件65的輸出引線66，同時它還被送到一標(biāo)以“RAMPUP”的源516的輸入端，開關(guān)512具有兩個輪換的位置(狀態(tài))正常情況下它處于圖13所示狀態(tài)，由此將引線66a連接到源516的輸出;但每當(dāng)邏輯電路88處于TRIP狀態(tài)，開關(guān)512即進(jìn)入其第二狀態(tài)從而將引線66a直接連接到求和部分502的輸出端。引線66a上的值(這里稱之為“WSVolts”)將取決于開關(guān)512的狀態(tài)。只要這一開關(guān)處于其第二(TRIP)狀態(tài)，WSVolts將與求和部分502輸出的差值相同，現(xiàn)在此值將等于存貯器裝置504正保存著的相對恒定的值減去由求和裝置90(圖5)所得的車輪打滑矯正值。否則WSVolts即由源516決定，此源516被設(shè)置得在其為通常閉合著的開關(guān)518因TRIP態(tài)終結(jié)(即在恢復(fù)模式運(yùn)行結(jié)束時)而改變狀態(tài)所啟動時，將此WSVolts值增加到一預(yù)定的最大極限。
最小值門電路514具有兩個輸入，一個連接到引線66a，另一個連接到引線64。門電路514選取其兩個輸入值中較小的一個作為輸出線66上的參考信號值。很顯見，在減少荷載模式運(yùn)行開始時開關(guān)508被打開同時開關(guān)512改變到其第二狀態(tài)，此時門電路514將與求和部分502協(xié)同作用使引線66上的參考信號值降低到等于WSVolts的水平，而且這一降低常常將繼續(xù)到直至隨后的恢復(fù)模式運(yùn)行使得INT值。因而亦使車輪打滑矯正值減少到零為止，從而終止邏輯電路88的TRIP狀態(tài)，在減少荷載和恢復(fù)模式期間，WSVolts(從而也使引線66上的參考值)等于存貯裝置504輸出的被保存的恒定值減去可變的矯正值。事實(shí)上，此被保存的值是減少荷載模式起始瞬間的參考值“抽點(diǎn)”。結(jié)果，參考值矯正的程度(即牽引功率降低的數(shù)量)如所希望地被引用到存在于減少荷載模式起始時的控制系統(tǒng)參數(shù)中，而一旦車輪打滑情況得到克服和恢復(fù)模式結(jié)束，引線66上的參考值將重新等于它的抽點(diǎn)值。這就使得機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)能由車輪打滑控制平滑穩(wěn)定地過渡到正?？刂啤?br> 為產(chǎn)生前述的WSINCONTRL信號，雙態(tài)極性檢測裝置520被連接到求和部分522的輸出端，在522中，引線64上的功率參考值和引線66a上的WSVolts進(jìn)行比較。只要WSVolts低于引線64上的參考值，極性檢測器520就輸出高電平表明車輪打滑控制功能部件65正處在控制中;否則的話，極性檢測裝置將輸出低電平。響應(yīng)于WSVolts當(dāng)源516恢復(fù)模式結(jié)束時被增加(躍升)到引線64上的參考值(如前所述)，或者響應(yīng)于引線64上的功率參考值在減少荷載或恢復(fù)模式運(yùn)行期間任何時候降低到WSVolts以下，檢測器520將由其高態(tài)變?yōu)榈蛻B(tài)。在上述后一種情況下，這一狀態(tài)變化使邏輯電路91和88截止(見圖5)，從而結(jié)束TRIP狀態(tài)，并同時使得復(fù)位功能件322將子系統(tǒng)300中的積分器310復(fù)位(見圖8)，藉此，INT值、因而亦即車輪打滑矯正值均立即回復(fù)到零。最小值門電路514始終對防止輸出線66上的參考信號值超過引線64上的值起作用圖14為實(shí)現(xiàn)圖13中功能性表示的參考信號降低子程序616的目前優(yōu)選的軟件的流程圖。這一子程序在測試前述雙態(tài)觸發(fā)標(biāo)志的狀態(tài)的查詢步驟661調(diào)入。如前面已解釋過的那樣(見圖10中步驟608和圖12中步驟645的說明)，此觸發(fā)標(biāo)志在減少荷載和恢復(fù)模式運(yùn)行期間將處開其“真”態(tài)(等效于圖5中“或”邏輯電路88的TRIP狀態(tài))。在此情形中，對查詢步驟661的回答為“是”，其下面步驟662將測試一雙態(tài)打滑標(biāo)志是否為置位(“真”)態(tài)。這后一步驟在其被第一次執(zhí)行時其回答將是否定的(即在觸發(fā)標(biāo)志已經(jīng)在一減少荷載開始時為步驟608(圖10)改變到其“真”態(tài)之后圖14的子程序第一次遍歷中)。接著，程序由此步驟進(jìn)到一最小值選擇步驟663，此步驟讀取三條引線51、57和64上最低的一個參考值，并將其裝入一暫存寄存器(這里稱之為“舊車輪打滑電壓”寄存器)，把它作為“OLdWSVolts”被保存起來。步驟663之后跟隨的是一預(yù)置步驟664，在此，被裝入舊車輪打滑電壓寄存器的值和被保存在前述舊積分器值寄存器及車輪打滑矯正值寄存器中的值，分別被增加一等于1/N.OldWSVolts的增量值，這里N為一預(yù)設(shè)的整數(shù)(例如16)?，F(xiàn)在，此舊車輪打滑電壓寄存器中的被增量的值被保存(記憶)作為“V-Sav”，它近似地和這時的最低參考值相同。
在步驟664執(zhí)行之后，在步驟665(等效于圖13的求和部分502)將V-Sav值減去圖11(減少荷載模式)的最后步驟638或圖12(恢復(fù)模式)的最后步驟653中求得的車輪打滑矯正值，并將差值保存作為WSVolts。下一步驟666再次測試受控打滑標(biāo)志。最初這一標(biāo)志的狀態(tài)為“假”，步驟667在執(zhí)行隨后的查詢步驟668之前將其變成“真”態(tài)。此受控打滑標(biāo)志一經(jīng)這樣置位為“真”態(tài)后，在每次圖14的子程序接著遍歷，且觸發(fā)標(biāo)志為“真”時，程序就將由步驟662直接進(jìn)到步驟665，越過步驟663和664，而且還將由步驟666直接進(jìn)到步驟668，越過步驟667。結(jié)果，只有在當(dāng)這一子程序第一次遍歷時，此V-Sav值才在步驟664被裝入舊車輪打滑電壓寄存器，而且這一值在觸發(fā)標(biāo)志保持為其“真”態(tài)的整個期間內(nèi)不再被更新(改變)。
在圖14子程序的步驟668中，WSVolts與引線64上的功率參考值進(jìn)行比較。只要前者低于后者，此子程序就由步驟668進(jìn)到步驟670，在這里，如果前述的“受控車輪打滑”標(biāo)記當(dāng)時處于其“假”態(tài)(低電平)，就將此標(biāo)記設(shè)定狀態(tài)改變?yōu)樗摹罢妗?高電平)狀態(tài)(WSINCONTRL)，然后圖14的子程序就將通過最終步驟671返回到車輪打滑模式控制程序(圖10)，在步驟671中使輸出線66上的參考值與WSVolts相同。否則的話，此子程序?qū)⒂刹襟E668前進(jìn)到另一步驟672，在此，如果需要的話，就將同一標(biāo)志復(fù)位到它的“假”態(tài)，而其最終步驟673現(xiàn)在將使輸出線66上的參考值等于引線64上的功率參考值。(很清楚，步驟668、670和672具有圖13中求和部分522和雙態(tài)極性檢測器520同樣的功能，而步驟668、671和673和最小值門電路514具有相同的功能。)每當(dāng)查詢步驟668的回答由“是”改變?yōu)椤胺瘛睍r，步驟672將受控車輪打滑標(biāo)志復(fù)位，以結(jié)束恢復(fù)模式運(yùn)行。實(shí)際上，這常常將在OLDINT值(因此亦即車輪矯正值)降至零之前發(fā)生，在這種情況中，對恢復(fù)/終結(jié)子程序(圖8)中查詢步驟641的回答為“否”，對查詢步驟642的回答為“是”，執(zhí)行步驟644和645來結(jié)束恢復(fù)模式，這里機(jī)車驅(qū)動控制系統(tǒng)將立即平滑和穩(wěn)定地由車輪打滑控制模式過渡到正常的驅(qū)動模式運(yùn)行，而在輸出線66上的功率參考值中不出現(xiàn)任何突變現(xiàn)象。應(yīng)注意的是，這種響應(yīng)即使輸入線64上的參考值在車輪打滑控制模式時期增大6%(如果軌速增加就可能發(fā)生這種情況)亦將獲得。如前面解釋過的(見對起始步驟664的敘述)，在整個車輪打滑控制模式期間，存貯在舊車輪打滑電壓寄存器的值(V-Sav)最好稍微高于(例如106%)降低荷載周期起始瞬間(即當(dāng)觸發(fā)標(biāo)志的狀態(tài)由“假”變成“真”態(tài)時)存在于引線64上的參考信號值，因此，每當(dāng)車輪打滑矯正值降到零時，WSVolts就將恰好等于這一較高的值。換句話說，如果不管軌速的增加而要求恢復(fù)相同的恒定牽引功率水平的話，功率參考值在恢復(fù)模式結(jié)束時可以稍高于減少荷載開始時。
在恢復(fù)模式周期的末尾，觸發(fā)標(biāo)志返回到其復(fù)位(“假”)狀態(tài)(見圖12中步驟645)之后，對圖14子程序的初始查詢步驟661的回答將是“否”。在這種情況下，步驟661之后執(zhí)行步驟675，保證受控打滑標(biāo)志處于其復(fù)位(“假”)態(tài)。然后檢查所保存的WSVolts值是否小于前述的最大極限“VLIM”，此極限大于引線64上所期望的最高參考值。如果不小于，程序?qū)⒅苯佑刹襟E676進(jìn)到步驟668。否則的話，它就經(jīng)由一使WSVolts增加一預(yù)定量VLIM/X的增量的附加步驟677進(jìn)到步驟668。分母X的選擇是要使WSVolts以一所希望的快速率(例如對應(yīng)于主交流發(fā)電機(jī)12的整流后的輸出電壓以約每秒16伏的速率增大)增大到它的最大極限?，F(xiàn)在就可看出，步驟676和677執(zhí)行的是與圖13中所示的躍升源516同樣的功能，每當(dāng)觸發(fā)標(biāo)志不處于其“真”態(tài)時它們就動作以保證查詢步驟668得到否定回答。
雖然前面以圖解的方法表示和說明了本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案，對熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員來說，完全可能有它的各種不同變型。因此，將以最后所列權(quán)利要求來概括所有屬于本發(fā)明的真實(shí)思想領(lǐng)域之內(nèi)的變型的改良方案。
權(quán)利要求
1.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含多個可調(diào)速電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪。并對之分別進(jìn)行驅(qū)動，一可控電功率源電氣地連接到所述各電機(jī)并供給其能量，與所述功率源相結(jié)合的，用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電源或電壓大小的裝置，用以導(dǎo)出一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置；以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，所述速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最??；所述車輪打滑控制裝置包括a、對所述車輛的各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置；b、與所述第一裝置相結(jié)合的、提供一表示不打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置；c、為確定所述第二裝置所指明的所述參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中予定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置；d、與所述第一、第二和第三裝置相結(jié)合的，用來求得一表征所述預(yù)定的一速度、所述參考速度及所述最大差值三者的代數(shù)和的速度誤差值的求和裝置，所述速度誤差在所述的預(yù)定的一速度具有一所希望的值時為零；e、乘法裝置，用來求得一與所述速度誤差值間具有一作為所述參考速度值的預(yù)定函數(shù)的可變增益的關(guān)系的電壓誤差值；f、積分裝置，當(dāng)所述預(yù)定的一速度的實(shí)際值在一預(yù)定方向上偏離所述所希望值時進(jìn)行操作以得到一以隨所述電壓誤差值變化的平均速率增加的車輪打滑矯正值；以及g、與所述積分裝置相結(jié)合以使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的量的裝置。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變增益在所述參考速度值由零增大時從一預(yù)定的最小極限增加，從而使所述電壓誤差值與所述速度誤差值之比由所述參考速度值決定
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪打滑控制裝置，其中所述增益隨所述參考速度值作非線性的變化。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，其中所述乘法裝置包括有用來將所述可變增益設(shè)定為在預(yù)定的最小和最大極限之間按照接近于所述參考速度值的二次冪改變。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第三裝置可按所述參考速度的預(yù)定函數(shù)來改變所述正常時希望的最大差。
6.依據(jù)權(quán)利要求5所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第三裝置包括有防止所述正常希望的最大差減少到一預(yù)定最小速度之下的裝置。
7.依據(jù)權(quán)利要求6所述車輪打滑控制裝置，其中所述第三裝置包括有按所述參考速度的可變百分?jǐn)?shù)的速度設(shè)定所述最大差的裝置，所述百分?jǐn)?shù)在所述參考速度在預(yù)定的第一和第二值之間變化時按所述參考速度作相反的變化。
8.依據(jù)權(quán)利要求7所述的車輪打滑控制裝置，其中所述百分?jǐn)?shù)當(dāng)所述參考速度高于所述第二值時在預(yù)定的最大值和最小值之間變化，且不低于所述最小極限。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)定的一個速度是所述第一裝置檢測的最高速度，所述求和裝置包括有將所述第一裝置檢測的最低速度與所述第二裝置所表明的參考速度進(jìn)行比較的裝置，而且所述求和裝置被設(shè)置得使所述速度誤差值能跟隨所述最高速度超過(如果存在的話)所述最大差與所述參考速度和所述最低速度中較小的一個之和的數(shù)量變化。
10.依據(jù)權(quán)利要求1所述車輪打滑控制裝置，其中所述積分裝置在起作用時周期地使所述車輪打滑矯正值增加一增量并予以保存，所述每一增量的大小與所述電壓誤差值成比例，而且每秒鐘這種所述增量的次數(shù)保持恒定。
11.依據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪打滑控制系統(tǒng)，其中所述積分裝置包括有防止所述車輪打滑矯正增量降低到低于一預(yù)定最小量的裝置。
12.依據(jù)權(quán)利要求11所述的車輪打滑控制裝置，所述上面最后提到的裝置，如果所述參考速度值超過一預(yù)定的相當(dāng)?shù)偷闹?，就將所述最小量設(shè)置在一預(yù)定的第一值，否則的話，就將所述最小量設(shè)置在一預(yù)定的、低于所述第一值的第二值。
13.依據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪打滑控制裝置，其中設(shè)置有在所述積分裝置不作用時將所述車輪打滑矯正值回復(fù)到零的裝置。
14.依據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考信號降低裝置包括有存貯裝置，當(dāng)所述車輪打滑矯正值大于零時所述存貯裝置用來存放一與所述參考信號在所述積分裝置起作用時的值大致相同的值，而且其中所述參考信號降低裝置被設(shè)置得在所述存貯裝置作用時將所述參考信號值降低到一等于所述被存貯的值減去所述矯正值的水平，而不管所述命令信號的值如何。
15.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，還具有根據(jù)所述速度誤差值并在所述積分裝置動作時動作的附加裝置，所述附加裝置在所述速度誤差值超過一預(yù)定水平時起動一增加所述車輪矯正值的步驟。
16.依據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪打滑控制裝置，其中所述增加步驟的增量取決于所述速度誤差值所超出所述最高可達(dá)一預(yù)最大極限的預(yù)水平的量。
17.依據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪打滑控制裝置，其中所述增加步驟的增量等于所述電壓誤差值與一在所述速度誤差值由所述預(yù)水平增大時由零增加的可變乘數(shù)的乘積。
18.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步還含有用來按照所述各個車輪的所述轉(zhuǎn)速的二階導(dǎo)數(shù)過大的指示來檢測正在打滑著的所述車輛的所述被分別驅(qū)動的車輪的個數(shù)的車輪打滑檢測裝置，其中所述第二裝置被設(shè)置得能使所述參考速度值在正常情況隨未打滑的車輪的轉(zhuǎn)速改變，但如果所述打滑車輪的個數(shù)大于一預(yù)極限就不再明顯改變。
19.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，還進(jìn)一步含有用于分別導(dǎo)出所述車輛的被分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速變化速率的裝置，用于對所述變化速率進(jìn)行比較并檢測出最高的一個的裝置，以及可隨所述最高速率至少增大到一預(yù)觸發(fā)水平而動作由復(fù)位態(tài)變到置位態(tài)的雙穩(wěn)裝置;而且其中所述第二裝置被設(shè)置得能使所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪的轉(zhuǎn)速改變，但如果所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時就不再明顯變化。
20.依據(jù)權(quán)利要求19所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)定的一個速度為所述第一裝置檢測得的最高速度，每當(dāng)所述實(shí)際的最高速度大于所希望的值時所述速度誤差值就為正，此時所述積分裝置即動作，而所述第二裝置則包括有每當(dāng)由所述第一裝置檢測的最低速度低于所述參考速度時用于降低所述參考速度值和用于保證使所述雙穩(wěn)裝置處于其復(fù)位狀態(tài)的裝置。
21.依據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包含有用于分別導(dǎo)出車輛的被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速變化速率的裝置，用于對所述變化速率進(jìn)行比較并檢測出最小的一個的裝置，以及能隨著所述最低速率至少增加到一預(yù)觸發(fā)極限時動作由復(fù)位狀態(tài)變至置位狀態(tài)的雙穩(wěn)裝置;同時其中所說的第二裝置被設(shè)置得能使所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪轉(zhuǎn)速改變，但如果所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)就不再明顯改變。
22.依據(jù)權(quán)利要求21所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)定的一個速度為所述第一裝置所檢測的最高速度，所述速度誤差值每當(dāng)實(shí)際最高速度大于期望值時即為正，所述積分裝置在所述速度誤差值為正時即動作，而所述第二裝置包括有每當(dāng)由所述第一裝置檢測的最低速度低于所述參考速度時用于降低所述參考速度值和用于保證所述雙穩(wěn)裝置處于其復(fù)位狀態(tài)的裝置。
23.為在一具有許多易對車輛行駛表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含多個可調(diào)速電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動;一可控電功率源電氣地連接到所述各電機(jī)，并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的、用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置;用以導(dǎo)出一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可跟據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小，所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的、提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的所述參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.與所述第一、第二、和第三裝置相結(jié)合的，用來求得一表征所述預(yù)定的一個速度，所述參考速度及所述最大差值三者的代數(shù)和的速度誤差值的求和裝置，所述速度誤差在所述預(yù)的一速度具有一所希望的值時為零;e.與所述求和裝置相結(jié)合的積分裝置，當(dāng)所述預(yù)定的一個速度的實(shí)際值在一預(yù)定方向偏離所希望值時所述積分裝置能動作取得一車輪打滑矯正值，該值以作為所述速度誤差值的預(yù)定函數(shù)的平均速率增加;f.與所述積分裝置相結(jié)合的附加裝置，當(dāng)所述預(yù)定的一速度的實(shí)際值未在一預(yù)定方向偏離所希望值且所述車輪打滑矯正值大于零時所述附加裝置動作使所述矯正值以一與所述速度誤差值無關(guān)的平均速率減小;g.與所述積分裝置相結(jié)合以使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的量的裝置。
24.依據(jù)權(quán)利要求23所述的車輪打滑控制裝置，其中所述附加裝置包括有按所述參考速度值使所述減小速率作為所述參考速度的預(yù)定函數(shù)變化的裝置。
25.依據(jù)權(quán)利要求24所述的車輪打滑控制裝置，其中所述減小速率在所述參考速度超過一預(yù)定值時就隨所述參考速度變化。
26.依據(jù)權(quán)利要求25所述的車輪打滑控制裝置，其中所述減小速率每當(dāng)所述參考速度小于所述預(yù)定值時即等于一預(yù)定的最小速率。
27.依據(jù)權(quán)利要求24所述的車輪打滑控制裝置，其中所述附加裝置被設(shè)置得在其動作時周期地使所述車輪打滑矯正值減小一減量并加以存貯，每一減量的大小均取決于所述參考速度值，而每秒內(nèi)這樣的減量的個數(shù)是恒定的。
28.依據(jù)權(quán)利要求27所述的車輪打滑控制裝置，其中所述車輪打滑矯正減量只要所述矯正值等于或超過一預(yù)定的最小量值時就不小于一預(yù)定的最小量值。
29.依據(jù)權(quán)利要求27所述的車輪打滑控制裝置，其中所述附加裝置在當(dāng)所述矯正值已經(jīng)回復(fù)到零時即不再起作用使所述車輪打滑矯正值減小。
30.依據(jù)權(quán)利要求23所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)的一個速度為所述第一裝置所檢測的所述最高速度，每當(dāng)所述實(shí)際最高速度大于所希望的時，所述速度誤差值就是正的，此時所述積分裝置就起作用，所述參考信號降低裝置包括有存貯裝置，只要所述車輪打滑矯正值大于零，所述存貯裝置就作用將一差不多與在所述速度誤差由零增加到一正值時所述參考信號值相同的值存貯起來，而所述參考信號降低裝置則被設(shè)置得在所述存貯裝置起作用時將所述參考信號值降低到一等于所述被存貯值減去所述矯正值的水平，而不管所述命令信號的值如何。
31.依據(jù)權(quán)利要求30所述的車輪打滑控制裝置，用于一具有能響應(yīng)所述命令信號在正常情況下確定所述參考信號值的調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述參考信號降低裝置包括有防止參考信號超過由所述調(diào)節(jié)裝置正常情況所決定的值的裝置。
32.依據(jù)權(quán)利要求31所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包括具有第一和第二狀態(tài)的雙穩(wěn)裝置，所述雙穩(wěn)裝置在當(dāng)由所述調(diào)節(jié)裝置正常確定的參考信號值低于所述被降低的水平時將處于其第一狀態(tài)，并被設(shè)置得依靠由第二狀態(tài)到第一狀態(tài)的變化來使所述積分裝置復(fù)位，由此使所述矯正值返回到零。
33.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電動機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動，一可控電功率源電氣地連接到所述各電機(jī)并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的、用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置，用以導(dǎo)出一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小，所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的，提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的所述參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.與所述第一、第二、和第三裝置相結(jié)合的，用來求得一表征所述預(yù)定的一個速度，所述參考速度及所述最大差值三者的代數(shù)和的速度誤差值的求和裝置，所述速度誤差在所述的預(yù)定的一速度具有一所希望值時為零;e.響應(yīng)于所述速度誤差值用以導(dǎo)出一作為所述速度誤差值的預(yù)函數(shù)的電壓誤差值的裝置;f.當(dāng)所述一個速度的實(shí)際值在一預(yù)定方向上偏離所希望值時用來得到一以隨所述電壓誤差值改變的平均速率增加的車輪打滑矯正值的積分裝置;g.當(dāng)所述車輪打滑矯正值大于零時起作用以保存一與所述參考信號在所述積分裝置動作時的值近似相同的值的存貯裝置，所述被保存的值基本上恒定不變;以及h.與所述積分裝置相結(jié)合，并在所述存貯裝置起作用時用來將所述參考信號值降低到一等于所述被保存值減去所述矯正值的裝置(此時不管所述命令信號的值如何)。
34.依據(jù)權(quán)利要求33所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包括響應(yīng)所述速度誤差值而在當(dāng)所述積分裝置作用期間及所述速度誤差值超過一預(yù)定的第一水平時動作使所述車輪打滑矯正值增加一與所述電壓誤差值成一可變系數(shù)關(guān)系的量的附加裝置，因而使所述矯正值隨上面最后所述的量與一代表所述電壓誤差值的時間積分的量兩者之和變化。
35.依據(jù)權(quán)利要求34所述的車輪打滑控制裝置，其中所述附加裝置包括有在所述速度誤差值在所述第一水平和一高于所述第一水平的預(yù)定二水平之間變化時，使所述系數(shù)在零和一預(yù)定的最大值之間改變的裝置。
36.依據(jù)權(quán)利要求33所述的車輪打滑控制裝置，其中所述電壓誤差值推導(dǎo)裝置被設(shè)置得能使所述電壓誤差值與所述速度誤差值之間存在一個在預(yù)定極限范圍內(nèi)隨所述參考速度值變化的增益關(guān)系。
37.依據(jù)權(quán)利要求33所述的車輪打滑控制裝置，用于一具有按照所述命令信號正常地確定所述參考信號值的調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述參考信號降低裝置包括有防止所述參考信號超過由所述調(diào)節(jié)裝置正常決定的值的裝置。
38.依據(jù)權(quán)利要求37所述的車輪打滑控制裝置，還進(jìn)一步包括具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的雙穩(wěn)裝置，所述雙穩(wěn)裝置在由所述調(diào)節(jié)裝置正常情況決定的參考信號值低于所述被降低的水平時呈第一狀態(tài)，并被設(shè)置得以其由第二狀態(tài)到第一狀態(tài)的變化來使所述積分裝置復(fù)位，因而使所述矯正值返回到零。
39.依據(jù)權(quán)利要求38所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)定的一速度為所述第一裝置所檢測的最高速度，在當(dāng)所述實(shí)際最高速度大于希望值時，所述速度誤差值為正，此時所述積分裝置動作。
40.依據(jù)權(quán)利要求39所述的車輪打滑控制裝置，用于一具有檢測所述電源輸出的大小的裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述調(diào)節(jié)裝置可按需要改變所述參考信號值以使所述被檢測得的功率大小與一所希望的功率大小之間誤差減至最小。
41.為在一具有許多易對車輛行駛表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型單輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電動機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動，一可控電功率源電氣地連接到所述各電機(jī)，并供給其能量，與所述功率源相結(jié)合的，用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置;用以推導(dǎo)得一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小;所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各被分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.分別求得所述被分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速變化速率的第二裝置;c.對所述變化速率進(jìn)行比較并檢測出最大值的第三裝置;d.在所述最高速率至少增到一預(yù)定的觸發(fā)水平時由其復(fù)位態(tài)變到置位態(tài)的雙穩(wěn)裝置;e.按照由所述第二裝置所得到的變化速率的導(dǎo)數(shù)過高的信號來檢測處于打滑的所述被分別驅(qū)動車輪的數(shù)目的車輪打滑檢測裝置;f.與所述第一裝置相結(jié)合以產(chǎn)生一參考速度值的參考速度指示裝置，所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪的轉(zhuǎn)速變化，但如果所述處于打滑的車輪的數(shù)目大于一預(yù)極限或所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)，所述參考速率值將不作明顯改變;g.用以確定所述第二裝置所指明的所述參考速度與由所述第一裝置所檢測的一預(yù)定的一速度之間的一正常情況所希望的最大差值的裝置;h.為求得所述預(yù)定的一個速度、所述參考速度、及所述最大差值三者的代數(shù)和并以此表示速度誤差值的求和裝置，每當(dāng)所述的一個速度具有一所希望值時所述速度誤差值即為零;j.按所述速度誤差值來求取一作為所述速度誤差值的預(yù)定函數(shù)的電壓誤差值的裝置;k.能在所述的一個速度在某一預(yù)定方向偏離所述所希望值時動作來獲得一以一隨所述電壓誤差值改變的平均速率增加的車輪打滑矯正值的積分裝置;以及m.與所述積分裝置相結(jié)合來使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的數(shù)量的裝置。
42.依據(jù)權(quán)利要求41所述的車輪打滑控制裝置，其中所述電壓誤差值推導(dǎo)裝置被設(shè)置得能使所述電壓誤差值與所述速度誤差值之間以一可變增益相關(guān)，所述增益在所述參考速度值由零增大時由一預(yù)定的最小極限增加。
43.依據(jù)權(quán)利要求41所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考速度指示裝置被設(shè)置得能使所述參考速度值正常情況下將以一車輛正在被電機(jī)驅(qū)動時的所述最低速度的變化速率的速率改變。
44.依據(jù)權(quán)利要求43所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考速度指示裝置包括有防止所述參考速度值的變化速率超過一預(yù)定最大速率的裝置。
45.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動;一可控電功率源電氣地連接到所述各電動機(jī)并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的、用以按照一可變控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置;用以導(dǎo)出一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小，所述車輪打滑控制裝置包括a.對車輛的各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的、提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.與所述第一、第二、和第三裝置相結(jié)合的，用來求得一表征所述預(yù)定的一個速度、所述參考速度及所述最大差值三者的代數(shù)和的速度誤差值的求和裝置，所述速度誤差值在所述預(yù)定的一速度具有一所希望的值時為零;e.用以按各個車輪轉(zhuǎn)速的二階導(dǎo)數(shù)過高的信號檢測處于打滑的被分別驅(qū)動車輪的數(shù)目的車輪打滑檢測裝置;f.與所述車輪打滑檢測裝置相耦合的、用以確定打滑車輪數(shù)是否大于一預(yù)極限的附加裝置;g.與所述附加裝置和所述求和裝置相結(jié)合的、在打滑車輪數(shù)大于所述極限時起作用使所述的一個速度的所希望值改變一隨所述打滑車輪的數(shù)目大于所述極限的時間長度增加的可變量值的裝置，所述所希望值的變化是要促使所述速度誤差值正方向增加;h.與所述求和裝置相結(jié)合、在所述速度誤差值為正時動作以獲得一作為所述速度誤差值的預(yù)函數(shù)的車輪打滑矯正值的裝置;以及j.響應(yīng)所述車輪打滑矯正值而使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的數(shù)量的裝置。
46.依據(jù)權(quán)利要求45所述的車輪打滑控制裝置，其中所述預(yù)定的一個速度為所述第一裝置檢測得的最高速度，每當(dāng)實(shí)際最高速度大于所希望值時，所述速度誤差值即為正，所述求和裝置被設(shè)置得能使所述所希望速度等于所述參考速度與所述正常所希望的最大差值之和減去所述可變量值。
47.依據(jù)權(quán)利要求45所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考信號降低裝置包括有在所述車輪打滑矯正值大于零時作用以保存一與所述速度誤差值成為正時的所述參考信號值近似相同的值的存貯裝置，而其中所述參考信號降低裝置被設(shè)置得在所述存貯裝置作用時將所述參考信號值降低到一等于所述被保存的值減去所述矯正值的水平，而不管所述命令信號如何。
48.依據(jù)權(quán)利要求45所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第二裝置被設(shè)置得使所述參考速度值正常情況按未打滑車輪的轉(zhuǎn)速改變，但如果所述打滑車輪數(shù)大于所述預(yù)定極限時即不再明顯變化。
49.依據(jù)權(quán)利要求48的所述車輪打滑控制裝置，其中所述第二裝置被設(shè)置得如果所述打滑車輪數(shù)等于或超過所述預(yù)定極限的話所述參考速度值將不作明顯改變。
50.依據(jù)權(quán)利要求48所述的車輪打滑控制裝置，其中所述獲取所述車輪打滑矯正值的裝置在當(dāng)所述速度誤差值為正并且超過一預(yù)定水平時能動作使所述車輪打滑矯正值增加一隨所述速度誤差值和所述預(yù)定水平間的差改變的量值。
51.依據(jù)權(quán)利要求45所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值以一隨所述第三裝置所確定的最大差速改變的速率由零增加。
52.依據(jù)權(quán)利要求51所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有用以測量在打滑車輪高于所述極限的時間的定時裝置，所述可變量值與所述被測得的時間和所述最大差值的乘積成比例。
53.依據(jù)權(quán)利要求51所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值與所述最大差速和跟隨打滑車輪數(shù)大于所述極限的時間長度由0向最大值1.0增加的可變因數(shù)之積成比例，以及其中所述希望值改變裝置包括一可隨著打滑車輪數(shù)由高出所述極限降到不再高于所述極限時動作以防止所述可變因數(shù)在打滑車輪數(shù)降至所述極限以下之前減少到0的裝置，這樣上述最后提到的裝置即將所述因數(shù)復(fù)位到0。
54.依據(jù)權(quán)利要求51所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有在所述最大差值小于一預(yù)定的最小速度時動作以防止所述增長速率降到一預(yù)定最小速率以下的裝置。
55.依據(jù)權(quán)利要求51所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值以一可變速率由零增加到一與由所述第三裝置所確定的最大差值成比例的上限。
56.依據(jù)權(quán)利要求55所述的車輪打滑控制裝置，其中所述上限至少近似為所述最大差值的兩倍。
57.依據(jù)權(quán)利要求45所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有在當(dāng)打滑車輪數(shù)由大于所述預(yù)定極限減少到小于所述預(yù)定極限時將所述可變量值急劇降至零的裝置。
58.依據(jù)權(quán)利要求57所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置正常情況下只要打滑車輪數(shù)等于所述預(yù)定極限就保持所述可變量值相對地恒定不變。
59.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動;一可控電源電氣地連接到所述各電機(jī)并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的、用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置;用以推導(dǎo)得一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小;所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各被獨(dú)立驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的、提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.與所述第一、第二、和第三裝置相結(jié)合的，用來求得一表征所述預(yù)定的一個速度，所述參考速度及所述最大差值三者的代數(shù)和的速度誤差值的求和裝置，所述速度誤差在所述的預(yù)定的一速度具有一所希望的值時為零;e.用以分別求得車輛各被分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速變化速率、對所述轉(zhuǎn)速變化速率進(jìn)行比較并檢測出最低的一個的裝置;f.隨著所述最低速率至少增加到一預(yù)定觸發(fā)水平時動作由復(fù)位態(tài)變到置位態(tài)的雙穩(wěn)裝置;g.與所述求和裝置相結(jié)合，在所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時作用以使所述的一個速度的所希望值按一隨所述雙穩(wěn)裝置處于其置位態(tài)的時間長度增加的可變量值改變的裝置，所述所希望值的變化將促使所述速度誤差值正方向增加;h.與所述求和裝置相結(jié)合，在所述速度誤差值為正時動作以得到一作為所述速度誤差值的預(yù)定函數(shù)的車輪打滑矯正值的裝置，以及j.按照所述車輪打滑矯正值來使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的量值的裝置。
60.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，其中所述為得到所述車輪打滑矯正值的裝置可在所述速度誤差值為正并超過一預(yù)定水平時動作使得所述車輪打滑矯正值增加一隨所述速度誤差值和所述預(yù)定水平之差改變的量值。
61.依據(jù)權(quán)利要求59所述車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值以一隨由所述第三裝置確定的最大差速改變的速率由零增大。
62.依據(jù)權(quán)利要求61所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有測量所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)的時間的定時裝置，所述可變量值與被測得的時間和所述最大差值的乘積成比例。
63.依據(jù)權(quán)利要求61所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有能在所述最大差值小于一預(yù)定最小速度時動作以防止所述增加速率降至一預(yù)定的最小速率之下的裝置。
64.依據(jù)權(quán)利要求61所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值以一可變速率由零增加到一與所述第三裝置確定的最大差值成比例的上限。
65.依據(jù)權(quán)利要求64所述的車輪打滑控制裝置，其中所述所希望值改變裝置包括有能在所述最大差值小于一預(yù)定最小速度時動作以防止所述可變量值的增加速率降到一預(yù)定最小速率之下的裝置。
66.依據(jù)權(quán)利要求64所述車輪打滑控制裝置，其中所述上限應(yīng)至少大約為所述最大差值的二倍。
67.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，其中所述為取得，比較和檢測車輪速度改變速率的裝置被設(shè)置得可檢測各被分別驅(qū)動車輪的最低速率和最高速率，其中設(shè)有第二雙穩(wěn)裝置，所述第二雙穩(wěn)裝置可隨最高加速度至少增到所述預(yù)定觸發(fā)水平而動作由復(fù)位狀態(tài)變到置位狀態(tài)，而且其中所述第二裝置被設(shè)置得使所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪的轉(zhuǎn)速改變。但如果所述第二雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時則將無顯著變化。
68.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考信號降低裝置包括有保存在正常情況近似與所述參考信號值相同的值的存貯裝置，只要所述速度誤差值為正所述存貯器裝置就保持所述被保存的值基本上為恒定，而其中所述參考信號降低裝置則被設(shè)置得當(dāng)所述存貯裝置在起作用時將所述參考信號值降低到一等于所述被保存值減去所述矯正值的水平而不管所述命令信號如何。
69.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包括根據(jù)指明單個車輪的轉(zhuǎn)速改變速率的導(dǎo)數(shù)過高的信號來檢測正在打滑的車輛各被分別驅(qū)動車輪的個數(shù)的車輪打滑檢測裝置，以及與所述車輪打滑檢測裝置相耦合的用以確定打滑車輪的個數(shù)是否超過一預(yù)定極限的附加裝置，而且其中所述所希望值改變裝置在當(dāng)所述雙穩(wěn)裝置處于其置位態(tài)或打滑車輪數(shù)大于所述極限時才起作用。
70.依據(jù)權(quán)利要求69所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第二裝置被設(shè)置得使所述參考速度值正常情況隨未打滑的車輪的轉(zhuǎn)速改變，但如果所述雙穩(wěn)裝置處于其置位態(tài)或者打滑車輪數(shù)大于所述極限就將不作明顯改變。
71.依據(jù)權(quán)利要求69所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值以一隨所述第三裝置確定的最大差速變化的速率由零增加。
72.依據(jù)權(quán)利要求71所述的車輪打滑控制裝置，其中所述可變量值與所述最大差速和一隨所述雙穩(wěn)裝置處于其置位態(tài)或打滑車輪數(shù)高于所述極限的時間長度由0向最大1.0增加的可變因數(shù)的乘積成比例，而其中所述所希望值改變裝置包括有能在所述雙穩(wěn)裝置處于其復(fù)位態(tài)且打滑車輪數(shù)不大于所述極限時動作以防止所述可變因數(shù)在打滑車輪數(shù)降至所述極限以下之前減少到0，隨后所述因數(shù)被復(fù)位到0。
73.依據(jù)權(quán)利要求69所述的車輪打滑控制裝置，其中所述為獲得所述車輪打滑矯正值的裝置包括在所述速度誤差值為正且超過一預(yù)定水平時動作以推導(dǎo)得一取決于所述速度誤差值超出所述預(yù)定水平的數(shù)量的變量的比例裝置，和將所述矯正值增加一等于所述變量的量的裝置。
74.依據(jù)權(quán)利要求73所述的車輪打滑控制裝置，其中所述為獲得所述車輪打滑矯正值的裝置包括有當(dāng)所述速度誤差值為正時動作以取得一以一取決于所述速度誤差值的平均速率增加的第二變量的積分裝置，所述車輪打滑矯正值由所述變量之和構(gòu)成。
75.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，用于一包含有推導(dǎo)一表征所述多個電動機(jī)中電流的第二反饋信號值的裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，進(jìn)一步包括使所述觸發(fā)水平按所述第二反饋信號值的一個函數(shù)改變的裝置。
76.依據(jù)權(quán)利要求75所述的車輪打滑控制裝置，其中所述觸發(fā)水平改變裝置包括用以確定所述觸發(fā)水平可能在其間變化的最大和最小極限的裝置，所述觸發(fā)水平在當(dāng)所述第二反饋值低于一第一值時保持等于所述最小極限，而在當(dāng)所述第二反饋值相當(dāng)高時則保持等于所述最大極限。
77.依據(jù)權(quán)利要求59所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第二裝置是這樣設(shè)置的，它使所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪的轉(zhuǎn)速變化，但如果所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)則將不再有顯著變化。
78.依據(jù)權(quán)利要求77所述的車輪打滑控制裝置，其中所述用于推導(dǎo)、比較和檢測車輪速度改變速率的裝置被設(shè)置得能檢測被分別驅(qū)動車輪的最低和最高速率，其中設(shè)有第二雙穩(wěn)裝置，所述第二雙穩(wěn)裝置隨著最高速率至少增加到等于所述預(yù)定觸發(fā)水平時而動作由復(fù)位狀態(tài)變?yōu)橹梦粻顟B(tài)，其中所述第二裝置被設(shè)置得能使所述參考速度值正常情況隨未打滑車輪的轉(zhuǎn)速變化，但如果所述雙穩(wěn)裝置中有一個處于其置位狀態(tài)則不再有顯著改變。
79.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪，并對之分別進(jìn)行驅(qū)動，一可控電源電氣地連接到所述各電機(jī)、并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的，用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置，用以推導(dǎo)得一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器，所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小;所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各被分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的、提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的所述參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.為分別推導(dǎo)所述車輛各所述被分別驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的變化速率的第四裝置;e.與所述第四裝置相結(jié)合的用以對所述變化速率進(jìn)行比較并提供一表征最高變化速率的速率值的第五裝置;f.隨著所述速率值至少增加到等于一預(yù)定觸發(fā)水平而動作由復(fù)位狀態(tài)變成置位狀態(tài)的雙穩(wěn)裝置;g.與所述第一、第二和第三裝置相結(jié)合的用以推導(dǎo)得一表征所述預(yù)定的一速度、所述參考速度及所述最大差值三者之和的速度誤差值的第一求和裝置，所述速度誤差每當(dāng)所述預(yù)定的一速度具有一所希望值時即為零;h.一所述第一求和裝置相結(jié)合的、在所述預(yù)定的一速度的實(shí)際值在一預(yù)定方向上偏離所述所希望值時動作以求得一第一變量的積分裝置，該第一變量以作為所述速度誤差值的一預(yù)定函數(shù)的平均速率增大;j.當(dāng)所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時起作用以獲得一取決于所述反饋信號值的第二變量的附加裝置;k.與所述積分裝置和所述附加裝置相結(jié)合的用以推導(dǎo)得一隨所述第一和第二變量之和變化的車輪打滑矯正值的第二求和裝置;以及m.按照所述車輪打滑矯正值使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的數(shù)量的裝置。
80.為在一具有許多易對車輛行駛的表面發(fā)生打滑的車輪的牽引車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)置改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，所述系統(tǒng)包含有許多可調(diào)速的電機(jī)機(jī)械地連接到車輛各車輪、并對之分別進(jìn)行驅(qū)動;一可控電源電氣地連接到與所述各電動機(jī)并供給其能量;與所述功率源相結(jié)合的、用以按照一可變的控制信號來改變所述功率源的輸出電流或電壓大小的裝置;用以推導(dǎo)得一表征所述電流或電壓實(shí)際大小的反饋信號的裝置;以及許多分別檢測所述各被獨(dú)立驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的裝置，速度檢測裝置連接到一產(chǎn)生所述控制信號的控制器。所述控制器可根據(jù)需要改變所述控制信號以使所述反饋信號與一其值通常取決于一可變命令信號的參考信號之間的差降至最小;所述車輪打滑控制裝置包括a.對所述車輛的各分別驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并分別檢測出最高和最低速度的第一裝置;b.與所述第一裝置相結(jié)合的，提供一表示未打滑車輪的轉(zhuǎn)速的參考速度值的第二裝置;c.為確定所述第二裝置所指明的所述參考速度值與所述第一裝置檢測的速度中預(yù)定的一個速度之間正常期望的最大差值的第三裝置;d.為分別推導(dǎo)所述車輛各被分別驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速的變化速率的第四裝置;e.與所述第四裝置相結(jié)合的用以對所述變化速率進(jìn)行比較并提供一表征最高變化速率的速率值的第五裝置;f.隨著所述速率值至少增加到等于一預(yù)定觸發(fā)水平而動作由復(fù)位狀態(tài)變成置位狀態(tài)的雙穩(wěn)裝置;g.與所述第一、第二和第三裝置相結(jié)合的用以推導(dǎo)出一表征所述預(yù)定的一速度、所述參考速度及所述最大差值三者之和的速度誤差值的第一求和裝置，所述速度誤差在每當(dāng)所述預(yù)定的一速度具有一所希望值時為零;h.與所述第一求和裝置相結(jié)合的、在所述預(yù)定的一速度的實(shí)際值在一預(yù)定方向上偏離所述所希望值時動作以求得一第一變量的積分裝置，該第一變量以作為所述速度誤差值的一預(yù)定函數(shù)的平均速率增大;j.與所述第五裝置相結(jié)合，在所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時作用以取得一取決于所述速率值的第二變量的附加裝置;k.與所述積分裝置和所述附加裝置相結(jié)合的用以推導(dǎo)得一隨所述第一和第二變量之和改變的車輪打滑矯正值的第二求和裝置，以及m.按照所述車輪打滑矯正值使所述參考信號值降低一相當(dāng)于所述矯正值的數(shù)量的裝置。
81.依據(jù)權(quán)利要求80所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第二裝置被設(shè)置得使所述參考速度值正常情況隨未打滑的車輪的轉(zhuǎn)速改變，但如果所述雙穩(wěn)裝置處于其置位狀態(tài)時則不再作明顯改變。
82.依據(jù)權(quán)利要求80所述的車輪打滑控制裝置，其中所述附加裝置被設(shè)置得使所述第二變量隨速率值和所述反饋信號值的乘積改變。
83.依據(jù)權(quán)利要求82所述的車輪打滑控制裝置，其中所述第二變量為所述乘積的一預(yù)定的百分?jǐn)?shù)，而且其中設(shè)置有按所述參考速度確定所述百分?jǐn)?shù)的裝置。
84.依據(jù)權(quán)利要求82所述的車輪打滑控制裝置，用于一包含有用來推導(dǎo)得一表征所述許多電機(jī)中電流的大小的第二反饋信號值的裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括有使所述觸發(fā)水平按所述第二反饋信號值的一預(yù)定函數(shù)改變的裝置。
85.依據(jù)權(quán)利要求80所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包括有按照所述速度誤差值來求得一作為所述速度誤差值的一預(yù)定函數(shù)的電壓誤差值的裝置，而其中所述積分裝置被設(shè)置得使所述第一變量表征所述電壓誤差值的時間積分。
86.依據(jù)權(quán)利要求85所述的車輪打滑控制裝置，進(jìn)一步包括有與所述第一求和裝置和所述電壓誤差值推導(dǎo)裝置相結(jié)合的，在所述速度誤差值超過一預(yù)定水平時動作以求得一與所述電壓誤差值以一作為所述速度誤差值的預(yù)定函數(shù)的系數(shù)相關(guān)連的第三變量的裝置，所述第二求和裝置被設(shè)置得使所述車輪打滑矯正值相當(dāng)于所述第一、第二和第三變量之和。
87.依據(jù)權(quán)利要求80所述的車輪打滑控制裝置，其中所述參考信號降低裝置包括有在所述車輪打滑矯正值大于零時起作用以保存一與第一次推導(dǎo)得所述矯正值的時刻的所述參考信號值接近相同的值的存貯裝置，所述被保存的值基本保持恒定，而其中所述參考信號降低裝置則被設(shè)置得在所述存貯裝置作用時將所述參考信號值降低到一等于所述被保存的值減去所述矯正值的水平而不管所述命令信號值如何。
88.依據(jù)權(quán)利要求80所述的車輪打滑控制裝置，用于一包含有推導(dǎo)一能表征所述許多電機(jī)中的電流的大小的第二反饋信號值的裝置的驅(qū)動系統(tǒng)，還進(jìn)一步包括用以按照所述第二反饋信號值的一預(yù)定函數(shù)來改變所述觸發(fā)水平的裝置。
89.依據(jù)權(quán)利要求88所述的車輪打滑控制裝置，其中所述雙穩(wěn)裝置隨著所述速率值降低到低于所述預(yù)定的觸發(fā)水平時動作由其置位狀態(tài)變?yōu)槠鋸?fù)位狀態(tài)。
90.依據(jù)權(quán)利要求88所述的車輪打滑控制裝置，其中所述觸發(fā)水平改變裝置被設(shè)置得使所述觸發(fā)水平隨所述車輛車輪在所述表面上的附著程度改變，所述附著程度由電機(jī)電流的相對大小來指明，所述附著程度在預(yù)定的第一和第二百分?jǐn)?shù)之間變化。
91.依據(jù)權(quán)利要求90所述的車輪打滑控制裝置，其中所述觸發(fā)水平改變裝置包括用以確定所述觸發(fā)水平所能改變的最大和最小極限的裝置，所述觸發(fā)水平在當(dāng)所述附著程度低于所述第一百分?jǐn)?shù)時保持等于所述最小極限，而在所術(shù)附著程度大于所述第二百分?jǐn)?shù)時則保持等于所述最大極限。
全文摘要
系統(tǒng)中包含改進(jìn)型車輪打滑控制裝置，其特征在于，該裝置至少具有如下技術(shù)特點(diǎn)(1)減小荷載裝置；(2)改變所述期望速度的裝置；(3)正常產(chǎn)生所述參考速度并防止所述參考速度顯著改變的裝置，(4)按照近似所述參考速度的二次冪改變所述電壓誤差值與所述速度誤差之比的裝置；(5)在同時打滑時使所述速度誤差值提高一可變數(shù)量的裝置；(6)增加矯正值的裝置；(7)使矯正值降到零的恢復(fù)裝置；(8)取得并保存參考信號值的一個“抽點(diǎn)”值的存貯裝置。
文檔編號B60T8/17GK1042687SQ8910741
公開日1990年6月6日 申請日期1989年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月31日
發(fā)明者埃德加·托馬斯·巴爾奇, 小哈羅德·斯蒂文森·霍斯泰特勒, 戴維·約翰·康科 申請人:通用電氣公司