運梁車的多模式轉向控制系統的製作方法

2023-12-04 08:27:26 1

專利名稱：運梁車的多模式轉向控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工程機械的轉向系統，特別是一種運梁車的多模式轉向控制
系統。
背景技術：
運梁車為多軸線輪胎式行走機械，且具有多種轉向模式。運梁車本身體型巨大，但 在施工現場又需要其有靈活的轉向，包括斜行、橫行、八字轉向等多種轉向模式。其轉向性 能決定了運梁車的操作品質、穩定性和安全性。早期工程車輛的轉向系統由於受到機械轉 向力、轉向模式和轉向精度的限制，已不能滿足運梁車對轉向靈活性和安全性的要求。 有部分運梁車採用的是連杆機構的轉向系統，這種方式僅能滿足行駛過程中的轉 向，難以實現其他比較複雜的轉向模式，同時也可能會給輪胎帶來磨損，降低使用壽命。當 然也有部分運梁車採用傳統的信號傳輸，集中進行控制，但是這也帶來信號多，布線困難等 缺點。

實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種轉向靈活、安全性好的運梁車的多模式轉向控 制系統。
本實用新型的目的是這樣實現的該轉向控制系統包括控制器、CAN總線站點、編 碼器和轉向執行器，編碼器連接在轉向執行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。 所述的控制器包括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端 與PLC控制器輸入端連接，PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉向執行機構 連接。 所述的轉向執行器包括轉向油缸、輪胎、迴轉支承、編碼器，輪胎軸通過縱向軸與 迴轉支承連接，在縱向軸上連接有連杆，轉向油缸一端與連杆連接，另一端與車架連接，在 縱向軸上端連接有編碼器。 有益效果，由於採用了上述方案，運梁車整車為十六軸線，每軸線兩個懸架，整車
一共安裝三十二個懸架，每個懸架都由一個獨立的液壓缸控制轉向。運梁車可以實現斜行、
八字轉向及半八字轉向、中心迴轉、搖頭、擺尾等轉向模式。各種轉向模式是按照輪胎純滾
動原理，使輪胎圍繞轉向中心轉動不同的角度實現的，最大轉向角度為±30° 。 運梁車轉向過程中，要求每個懸架按照預定的角度轉動，同時，要求懸架轉向具有
同步一致性，否則在行駛過程中會出現車輪的卡滯現象。因此，每個轉向油缸都由一個獨立
的具有壓力補償功能的電液比例閥進行控制，其輸出的流量只與閥芯開口成比例，而與外
界負載大小無關。電液比例閥通過PLC控制器與編碼器組成閉環反饋控制系統，保證各個
懸架能夠迴轉到指定的位置。轉向靈活、安全性好，達到了本實用新型的目的。 優點該轉向控制系統採用CAN總線技術，大大降低了連接線束的數量，電纜布線
簡單，節點少，可靠性高，易於維護，降低了製造費用；連接檢查方便，容易進行故障診斷和運行狀態記錄，有利於維修檢查，設置控制點方便，容易更改參數和增減功能，能夠適應各種惡劣環境作業，各個輪胎實現了獨立轉向，控制精度高，穩定性好，大大提高了運梁車的操作靈活和安全性。

圖1是CAN總線及控制器布置圖；[0012] 圖2是電液比例控制原理圖；[0013] 圖3是轉向機構示意圖； 圖中，l-l、顯示器；l-2、手柄；l-3、遙控器；l-4、三號控制箱；1_5、前一編碼器組；
l-6、二號PLC控制器；1-7、三號PLC控制器；l-8、後一編碼器組；1-9、一號PLC控制器；
l-10、一號控制箱；1-11、六號控制箱；1-12、前二編碼器組；1-13、四號PLC控制器；1-14、五號PLC控制器；15、後二編碼器組；1-16、五號控制箱；1-17、二號控制箱；1_18、四號控制箱；1、轉向油缸；2、輪系；3、迴轉支承；4、編碼器。
具體實施方式實施例1 :該轉向控制系統包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉向執行器，編碼器連接在轉向執行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。 所述的控制器包括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端與PLC控制器輸入端連接，PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉向執行機構連接。 所述的轉向執行器包括轉向油缸1、輪系2、迴轉支承3、編碼器4，輪胎軸通過縱向軸與迴轉支承連接，在縱向軸上連接有連杆，轉向油缸一端與連杆連接，另一端與車架連接，在縱向軸上端連接有編碼器。 圖1中，轉向控制系統是基於CAN總線的運梁車多模式轉向系統，在運梁車上設置六個CAN總線站點，其中，、一號控制箱1-10和二號控制箱1-17分別放在前後駕駛室內，其餘四個控制箱即三號控制箱l-4、四號控制箱l-18、五號控制箱l-16和六號控制箱1-11分別放在前後四個點。使編碼器與控制箱就近連接，提高抗幹擾能力；編碼器將測得的輪系轉角參數傳遞給相應的控制器站點，經過控制器處理，輸出相應的轉向控制信號給各個轉向電液比例閥，從而控制轉向油缸的流量、速度，以達到精確控制轉向角度，方向盤輸出轉向信號，推動方向盤的快於慢決定了轉向的快慢。 在圖2中，電液轉向控制，旋轉編碼器用來採集車輪轉角信號，經過PLC控制器計算出各個懸掛在各種轉向模式下的角度，從而實現直行、斜行、八字轉向等各種不同形式的轉向模式。 由於轉向過程中，要求輪胎具有同步性，否則就會引起輪胎的磨損和轉向，以及行走過程中的不穩定，在方向盤下聯接有一套安全保護裝置，即阻尼直流電機。其作用是當方向盤轉動時，阻尼直流電機會產生阻尼作用，即方向盤有轉向手感。當方向盤的轉角信號與實際輪胎轉角有誤差時，控制器會產生指令，阻尼直流電機會加大力矩，從而產生更大的阻尼作用，即方向盤手感加重。誤差越大則阻尼越大，當誤差達到6。，方向盤的阻尼達到最大，即鎖緊狀態，並使整車自動停止運行。[0021] 該轉向控制系統中，一號PLC控制器負責駕駛室的操控信號採集和實現各輪組運動模型計算。其餘三號PLC控制器1-7、四號PLC控制器1-13和五號PLC控制器負責輪系實際工況的信號採集，信息傳送，發送指令等。工作順序流程是，駕駛員通過控制面板開關選定轉向模式，控制器採集到該指令信號，判斷出當前轉向模式。駕駛員旋轉方向盤，控制器採集到方向盤編碼器信號的同時，向各個比例電磁閥輸出控制信號，旋轉編碼器採集車輪的實際轉角，並通過CAN總線傳輸到控制器。控制器通過閉環控制，對實際轉角和期望轉角進行比較，獲得偏差信號，然後再通過CAN總線向各個控制器模塊下發指令，控制電液比例閥動作。如此完成這一整套閉環控制。當然，在這裡還有各種檢測和診斷功能，包括運梁車車身轉向的位置形態，控制模塊及編碼器的故障診斷等。 在運梁車的閉環控制中，控制的期望值是已知的，無需用戶給定，根據工程實際情況，允許偏差小於0.5。。依照偏差大小分段控制，假定可能出現的最大偏差為± 9max，選擇一個界限值9 i > 0，當得到的偏差9 errx滿足-e max《9 errx《-9 i時，向液壓系統送一對應的正控制量Ki，讓車輪勻加速正轉；當e max > e errx > e i時，向液壓系統送一對應的負控制量-Ki，讓車輪勻加速反轉。臨界值必須依據實踐結果來選取，這樣控制轉向過程的平穩性大大增強。在-9 i < 9 errx < 9 i範圍內，採取PI控制，而且將偏差再選取一些分界值，不同的範圍內選擇不同的比例係數和積分係數。這樣處理後，調平系統響應迅速，卻不會出現超調。例如，當車輪從90。迴轉到0°時會由快變慢，最後停留在O。，而不會出現在O。附近的震蕩。當調節到所希望的誤差範圍後，關閉比例和積分的調節作用；如果偏差重新超出誤差範圍，控制器重新啟動反饋調節過程。這樣可以大大提高液壓系統的穩定性。[0023] 本實用新型中， 1.控制器的PLC控制器採用力士樂BODAS RC控制器。該PLC控制器專為行走機械的使用而開發，滿足各種環境溫度、氣密性、抗振動、抗衝擊以及電磁兼容性(EMC)方面的要求。 2.編碼器無特定要求，由於在轉向過程中，要求輪胎具有同步性，否則會引起輪胎的磨損和轉向後行走過程中的不穩定。所以要求旋轉編碼器應具有很高的精度，並能夠在雨雪、振動等惡劣工況下可靠工作。 3.轉向機構，通過安裝在迴轉支承3軸心上的旋轉編碼器4檢測其實際轉動角度，並通過CAN總線傳輸給PLC控制器，控制器輸出控制信號給電液比例閥，從而控制轉向油缸1的行程。
權利要求一種運梁車的多模式轉向控制系統，其特徵是該轉向控制系統包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉向執行器，編碼器連接在轉向執行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。
2. 根據權利要求1所述的運梁車的多模式轉向控制系統，其特徵是所述的控制器包 括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端與PLC控制器輸入端連接， PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉向執行機構連接。
3. 根據權利要求1所述的運梁車的多模式轉向控制系統，其特徵是所述的轉向執行 器包括轉向油缸、輪胎、迴轉支承、編碼器，輪胎軸通過縱向軸與迴轉支承連接，在縱向軸上 連接有連杆，轉向油缸一端與連杆連接，另一端與車架連接，在縱向軸上端連接有編碼器。
專利摘要一種運梁車的多模式轉向控制系統，屬於工程機械的轉向系統。該轉向控制系統包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉向執行器，編碼器連接在轉向執行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。優點該轉向控制系統採用CAN總線技術，大大降低了連接線束的數量，電纜布線簡單，節點少，可靠性高，易於維護，降低了製造費用；連接檢查方便，容易進行故障診斷和運行狀態記錄，有利於維修檢查，設置控制點方便，容易更改參數和增減功能，能夠適應各種惡劣環境作業，各個輪胎實現了獨立轉向，控制精度高，穩定性好，大大提高了運梁車的操作靈活和安全性。
文檔編號B62D5/065GK201506385SQ20092022401
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者朱柳, 牛勇, 王海容, 田東海 申請人:徐工集團工程機械有限公司