CN102167081A - 一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法包括：检测四个履带上的马达转速；采集行驶手柄信号，解析出转向半径等信息；转向半径≥第一预定值，按照直线行驶算法控制马达；否则控制按照转向行驶算法控制马达。在转向行驶算法中，行驶速度≥第一预定速度，按照第一预定速度进行行驶控制；行驶速度<第一预定速度，按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制；根据解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，计算出每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，根据马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值的关系，对马达进行相应控制。本发明提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统，解决转向行驶时角速度不一致的难题。

Description

一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及工程机械的控制领域，尤其涉及一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统。

背景技术

目前履带式工程机械车辆在建筑、煤矿、海边运输等施工工地得到广泛使用，由于使用环境的地质条件和特殊工况的限制，目前并排四履带工程机械车模式逐渐应用到工程机械设备中。

如图1现有并排四履带工程机械车示意图所示，四条并行排列的履带分别放置一个驱动马达(分别是第一马达1、第二马达2、第三马达3、第四马达4)，四履带工程机械车辆依靠四个驱动马达——第一马达1、第二马达2、第三马达3、第四马达4驱动实现机械设备的直线行驶、转向行驶、后退行驶等功能。在直线行驶的工况下，位于驾驶室5的驾驶员通过同时控制四个驱动马达的转速达到基本一致从而实现直线行驶；在转向行驶工况下，通过控制内侧和外侧驱动马达角速度一致，实现在一定的转向半径下转向行驶；在后退工况下，控制四个驱动马达转动方向并保持一定同步速度实现后退功能。

并排四履带工程机械车在转向行驶过程中，由于内外侧四个驱动马达转速的转速差控制参数不匹配，将会导致外侧履带进行滑转，内侧履带进行滑移。在理想情况下四条履带转向过程中，四条履带的旋转角速度一致，但是每条履带的转向半径不一致，导致每条履带的线速度不一致，结果造成四条履带的接触面与地面接触的摩擦力增大，因此履带转向矩也增大，同时发动机需要输出的功率增大。转向半径越小，履带与地面的转向矩越大，同时发动机需要输出功率越大，当超过发动机额定输出功率时候，会造成发动机严重掉速甚至发动机熄火现象；同时由于连接四个履带的履带浮箱与车的上部进行刚性连接，在履带转向过程中，通过地面摩擦力传递，工程机械车的上车车体也进行受力，这种由于转向产生的力的传递效应，就会影响整个工程机械车的使用寿命。

目前，常用的两履带工程机械的内侧和外侧履带速度控制采用转速比进行控制的方法实现转向行驶控制。由于并排四履带工程机械车在单侧的两个履带在转向工况下，如果角速度不能保持一致将会产生一个履带为驱动力方式而同侧的另一个履带为阻力方式。同时由于同侧两履带速度比参数不匹配，产生内侧低速履带侧滑和外侧高速履带滑移现象。因此借用目前两履带转向行驶控制方法无法解决并排四履带工程机械车转向行驶过程中，产生的单侧履带速度不同步的技术难题。同时由于单侧两履带角速度转动不一致，造成履带与地面的摩擦力增大，使发动机输出功率增大甚至使发动机熄火，影响整车机械结构的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统，用于解决并排四履带工程机械车转向行驶工况下单侧履带转向行驶的时候角速度不一致的技术难题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，所述方法包括以下步骤：

按照采集周期检测四个履带上的马达转速；

按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；

当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；

当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致；

在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；

当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制；

根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；

转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；

当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出；否则控制马达保持当前的输出状态。

优选地，所述方法还包括：

当分别对四个马达的输出进行调整完成后，如果检测到发动机转速掉速，则将四个马达的输出同时按照同比例系数缩小，保证马达输出同比例减小后，四履带转向的角速度保持一致；如果发动机转速没有掉速，则对马达进行实时控制并保持当前调整后的马达输出状态。

优选地，所述发动机转速掉速为发动机掉速范围增大到原来速度的30％。

优选地，所述采集周期为10ms。

优选地，所述第一预定值为500m或500m以上。

优选地，第一预定速度为1.5km/h。

优选地，第一预定速度差值为0.01km/h。

优选地，所述控制减小相应的马达输出具体按照如下公式进行控制：

马达的开度＝控制马达的开度设定值-k*马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值，其中k为修正参数。

优选地，所述控制增大相应的马达输出具体按照如下公式进行控制：

马达的开度＝控制马达的开度设定值-k*马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值，其中k为修正参数。

本发明还提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统，所述系统包括：

第一检测单元，用于按照采集周期检测四个履带上的马达转速；

第一解析单元，用于按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；

第一判断单元，用于当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制所述并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致；

第二判断单元，用于在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制；

第一计算单元，用于根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；

第三判断单元，转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；

第四判断单元，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出；否则控制马达保持当前的输出状态。

通过上述方案的描述，可以看到本发明具备以下优点：

由于本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，按照采集周期检测四个履带上的马达转速；按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；判断当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；判断当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致。在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制。根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，可以很好地解决并排四履带工程机械车转向行驶工况下单侧履带转向行驶的时候角速度不一致的技术难题。

当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出，否则控制马达保持当前的输出状态。由于按照采集周期采集和处理各种传感器信号，同时进行算法进行计算一次，因此该算法可以进行定时调节输出，并保持算法调整的实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是并排四履带工程机械车示意图；

图2是并排四履带工程机械车右前行驶示意图；

图3是本发明所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法第一实施例流程图；

图4是图3中所示的马达转速控制流程图；

图5是本发明所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法第二实施例流程图；

图6是本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统结构图。

具体实施方式

本发明提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，用于解决并排四履带工程机械车转向行驶工况下单侧履带转向行驶的时候角速度不一致的技术难题。

参见图3，该图是本发明所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法第一实施例流程图。

本发明第一实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，包括以下步骤：

首先在进行并排四履带工程机械车转向行驶控制方法前，要求驾驶室中的显示屏正常工作，并且显示屏能够正常显示整车系统的状态参数，同时整车控制系统正常工作。

S100、按照采集周期检测四个履带上的马达转速。

在整车控制系统正常工作的状态下，通过行驶速度传感器按照采集周期检测四个履带上的马达的转速，并将转速信号传送到控制器。

采集周期可以设定为10ms，此时可以认为是实时检测。

控制器通过在一定时间内计算速度传感器传送的马达转动的圈数，同时控制器通过圈数信息和马达旋转半径，计算得到车行驶速度。

S200、按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息。

通过控制器实时采集行驶手柄信号，控制器根据采集到的手柄信号进行解析，计算出转向半径，解析出手柄推动位置的速度值。

手柄信息解析包括转向半径数据、行驶速度数据、行驶方向命令等信息。

控制器具体可以通过采集手柄左右摆动时的行程比例，进行比例计算出转向半径。当转向半径范围为38米至无穷大，由于车的机械结构的强度限制，转向半径最小为38米。控制器可以通过采集手柄前后方向的行程比例，对速度进行比例计算出当前行驶速度大小。由于发动机功率限制352kW时，速度最快只能行驶到4.2千米/时。根据速度的比例关系，从而解析出手柄推动位置的速度值；控制器可以根据手柄推动的方向，判读车行驶的方向命令。

S300、判断解析出的所述转向半径是否大于或者等于第一预定值，如果是，执行步骤S400；否则执行步骤S500。

第一预定值可以设定为500米或500米以上的任意值。

根据直线狭义定义，直线是由无限大半径的圆的弧线；在工程中，认为以500米为半径形成的圆的圆弧，近似为直线，500米为工程近似值，该参数选择越大，直线的效果越好，但是工程控制精度越低。

S400、控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达。

S500、控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致。

a)马达轮周长：L＝π*D＝π*0.76443＝2.401527672183m

其中，L为马达轮子周长、D为马达轮子直径；

b)轮子转速：r＝p/86转/分；

其中，r为轮子转速单位为：转/分；

P为在1分钟内，控制器记录马达轮子的脉冲个数；

c)直线行驶轮子转速折算成线速度：

v＝r*L＝p*1.675484422米/小时

其中，V为轮子的线速度单位为米/小时；

d)运输车拐弯工况：

在理想情况下，运输车拐弯半径为R(指运输车车体中心位置到旋转中心的距离)；图2中标号1、2、3、4分别为第一马达、第二马达、第三马达、第四马达四个马达，A、B、C、D分别为第一马达、第二马达、第三马达、第四马达四个马达对应的四条履带——第一履带、第二履带、第三履带和第四履带。记录四个马达的旋转半径分别为Ra、Rb、Rc、Rd；

Ra＝R-3.65(m)；

Rb＝R-1.85(m)；

Rc＝R+1.85(m)；

Rd＝R+3.65(m)；

Pa、Pb、Pc、Pd分别为第一马达1、第二马达2、第三马达3、第四马达4四个马达轮子在旋转工况下1分钟内的脉冲个数。

$\mathrm{La}=\frac{\mathrm{Pa}}{86}*\mathrm{\&pi;}*D(m/s)$

$\mathrm{Lb}=\frac{\mathrm{Pb}}{86}*\mathrm{\&pi;}*D(m/s)$

$\mathrm{Lc}=\frac{\mathrm{Pc}}{86}*\mathrm{\&pi;}*D(m/s)$

$\mathrm{Ld}=\frac{\mathrm{Pd}}{86}*\mathrm{\&pi;}*D(m/s)$

La、Lb、Lc、Ld分别为第一马达1、第二马达2、第三马达3、第四马达4四个马达轮子的线速度。

第一马达1轮子角速度：

第二马达2轮子角速度：

第三马达3轮子角速度：

第四马达4轮子角速度：

运输车速度： $V=\mathrm{\&omega;}*R=\frac{\mathrm{\&omega;}*L_b*R}{R-1.85}$

为了防止四履带不同步问题造成发动机载荷增加而导致的发动机熄火现象，因此四条履带必须保持角速度一致的控制原则。

S600、在转向行驶算法中，判断行驶速度是否大于或等于第一预定速度，如果是，执行步骤S700；否则执行步骤S800。

在转向行驶算法中，行驶速度由于车体钢性结构强度的限制下不允许超过1.5km/h(满载情况下)。在转向工况下，在地球万有引力作用下，车体会产生旋转力，与车体相连的履带为阻止这个的旋转力，与地面的摩擦力增大，如果车体钢结构的强度不够，将会发生车体刚结构变形，根据试验和仿真数据证实速度2.5km/h(空载情况下)时候是车体强度能够承受得住的最大拐弯速度。

因此，第一预定速度可以设定为1.5km/h。

S700、控制按照第一预定速度进行行驶控制。

S800、控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制。

S900、根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；

控制器可以通过计算传感器传送的马达每秒钟的圈数同时根据马达转动半径，根据速度公式计算出每个马达转动速度。控制器将四个马达的速度进行相互比较，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间机械结构的距离的几何关系(详见图2所示)，再根据ω＝V/R的关系，计算出每条履带的角速度速度控制的参考设置值。

S1000、转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制。

最大转速的马达对应的转速和其它依次三个履带转速值分别作为履带速度控制的参考设定值，转向控制算法根据计算出来的速度控制参考值分别对每个马达转速进行控制。

速度计算V＝R*ω

第一履带A速度控制的参考设定值＝V*K1，K1＝R/(R-3.65)

第二履带B速度控制的参考设定值＝V*K2，K2＝R/(R-1.85)

第三履带C速度控制的参考设定值＝V*K3，K3＝R/(R+1.85)

第四履带D速度控制的参考设定值＝V*K4，K4＝R/(R+3.65)

其中，K1、K2、K3、K 4为修正参数。

由于本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，按照采集周期检测四个履带上的马达转速；按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；判断当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；判断当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致。在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制。根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，可以很好地解决并排四履带转向行驶工况下单侧履带转向行驶的时候角速度不一致的技术难题。

参见图4，该图是图3中所示的马达转速控制流程图。

所述步骤S1000可以包括以下步骤：

S1100、判断马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值是否大于第一预定速度差值，如果是，执行步骤S1200；否则执行步骤S1300。

第一预定速度差值为速度控制指标，可以设定为0.01km/h。

0.01km/h＝10m/h

当马达的实际转速与转速控制的参考设定值的差大于0.01km/h的时候，控制系统控制减小相应的马达输出。根据马达半径0.3m计算，相当于每小时马达多转5圈。如果上述差值过大无法保证四条履带的角速度的同步度。如果在速度控制过程中，保证四个马达的同步性，必须将每个马达的误差控制减小；由于控制系统的自身采集周期和处理能力，太小的误差无法检测。

S1200、控制减小相应的马达输出。

控制减小相应的马达输出的减小比例公式，以第一马达1为例说明，参见公式(1)：

第一马达1正开度＝第一马达1开度设置值-K1*A速度偏差(1)

其中，第一马达1正开度为第一履带A对应第一马达1的正开度实；

第一马达1开度设置值为第一履带A转速控制参考设定值对应第一马达1开度设置值；

K1为修正参数；

A速度偏差为第一履带A对应第一马达1的速度偏差。

S1300、判断马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值是否小于负的第一预定速度差值，如果是，执行步骤S1400；否则执行步骤S1500。

同上，第一预定速度差值为速度控制指标，可以设定为0.01km/h。

S1400、控制增大相应的马达输出；

控制增大相应的马达输出的比例公式，以第一马达1为例说明，参见公式(2)：

第一马达1正开度＝第一马达1开度设置值-K1*A速度偏差(2)

其中，第一马达1正开度为第一履带A对应第一马达1的正开度实；

第一马达1开度设置值为第一履带A转速控制参考设定值对应第一马达1开度设置值；

K1为修正参数；

A速度偏差为第一履带A对应第一马达1的速度偏差。

S1500、控制马达保持当前的输出状态。

即第一马达1正开度＝第一马达1开度设置值

当四个马达的实际转速与对应的四个转速控制的参考设定值的差的绝对值小于0.01km/h时，控制系统将控制四个马达保持当前输出的状态。最终使每一个马达的实际转速与转速控制的参考设定值的差在一定的范围内进行变化。

由于当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出，否则控制马达保持当前的输出状态。由于按照采集周期采集和处理各种传感器信号，同时进行算法进行计算一次，因此该算法可以进行定时调节输出，并保持算法调整的实时性。

参见图5，该图是本发明所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法第二实施例流程图。

本发明所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法第二实施例相对第一实施例的区别在于，所述步骤S1000后还可以包括以下步骤。

S2100、当分别对四个马达的输出进行调整完成后，判断检测到发动机转速是否掉速，如果是，则执行步骤S2200，否则执行步骤S2300。

根据发动掉速的定义采用30％参数认为发动机属于掉速状态。因此，设定所述发动机转速掉速为发动机掉速范围增大到原来速度的30％。

S2200、将四个马达的输出同时按照同比例系数缩小。

保证马达输出同比例减小后，四履带转向的角速度保持一致。

S2300、保持当前调整后的马达输出状态。

对马达进行实时控制并保持当前调整后的马达输出状态。

本发明提供一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统，用于解决并排四履带工程机械车转向行驶工况下单侧履带转向行驶的时候角速度不一致的技术难题。

参见图6，该图是本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统结构图。

本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统，包括第一检测单元11，第一解析单元12，第一判断单元13，第二判断单元14，第一计算单元15，第三判断单元16和第四判断单元17。

第一检测单元11，用于按照采集周期检测四个履带上的马达转速。

第一解析单元12，用于按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息。

第一判断单元13，用于当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制所述并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致。

第二判断单元14，用于在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制。

第一计算单元15，用于根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值。

第三判断单元16，转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出。

第四判断单元17，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出；否则控制马达保持当前的输出状态。

由于本发明实施例所述并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统，第一检测单元11按照采集周期检测四个履带上的马达转速；第一解析单元12按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；第一判断单元13判断当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；判断当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致。第二判断单元14在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制。第一计算单元15根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；第三判断单元16，判断马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；第四判断单元17当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出，否则控制马达保持当前的输出状态。由于按照采集周期采集和处理各种传感器信号，同时进行算法进行计算一次，因此该算法可以进行定时调节输出，并保持算法调整的实时性。

本发明一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统，解决在转向行驶工况下并排四履带工程机械车的四履带角速度不一致的技术难题，保护整车机械结构。

本发明一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法及系统，需要具有以下子系统：

(1)实现四履带工程机械车的控制柜系统；

四履带工程机械车控制柜系统主要负责采集整车状态参数和实现控制各种阀和行驶泵状态的电气系统。

(2)实现并排四履带工程机械车行驶工况下，参数的检测系统；

参数检测系统包括行驶参数检测系统和手柄参数检测系统。行驶参数检测系统是由测试驱动马达转速传感器组成；其中驱动马达转速传感器在履带行驶过程中，实时检测马达转动速度大小，为四履带并排转向行驶检测角速度和进行速度参数控制提供参考信息。手柄参数检测系统主要用来检测推动方向的手柄信息。

(3)驾驶室里面人机显示控制器及行驶手柄：

人机显示控制器主要是用来显示车辆行驶过程中，用来监测工程车辆各种状态参数包括履带行驶速度。行驶手柄主要为驾驶员提供用来控制车辆行驶方向和行驶速度的人机接口，当驾驶员向右前方向推动时候，控制器控制对应的马达使车辆向右前行驶；当驾驶员向左前方向推动的时候，控制器控制对应的马达使车辆向左前方向行驶；当驾驶员向右后方向推动的时候，控制器控制对应的马达使车辆向右后方向行驶；当驾驶员推动手柄向左后方向的时候，控制器控制对应的马达使车辆向左后方向行驶；

(4)液压系统和行驶泵；

液压系统主要是为履带工程车提供行驶动力源。行驶泵是用于驱动履带进行行驶的执行机构。

以上子系统同时配合并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，可实现并排四履带工程机械车转向行驶控制的功能，防止低速侧履带侧滑和高速侧履带滑转，保护该工程机械车整车机械结构使用寿命、防止发动机熄火。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

按照采集周期检测四个履带上的马达转速；

按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；

当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；

当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致；

在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；

当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制；

根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；

转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；

当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出；否则控制马达保持当前的输出状态。

2.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当分别对四个马达的输出进行调整完成后，如果检测到发动机转速掉速，则将四个马达的输出同时按照同比例系数缩小，保证马达输出同比例减小后，四履带转向的角速度保持一致；如果发动机转速没有掉速，则对马达进行实时控制并保持当前调整后的马达输出状态。

3.根据权利要求2所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述发动机转速掉速为发动机掉速范围增大到原来速度的30％。

4.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述采集周期为10ms。

5.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述第一预定值为500m或500m以上。

6.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，第一预定速度为1.5km/h。

7.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，第一预定速度差值为0.01km/h。

8.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述控制减小相应的马达输出具体按照如下公式进行控制：

马达的开度＝控制马达的开度设定值-k*马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值，其中k为修正参数。

9.根据权利要求1所述的并排四履带工程机械车转向行驶的控制方法，其特征在于，所述控制增大相应的马达输出具体按照如下公式进行控制：

马达的开度＝控制马达的开度设定值-k*马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值，其中k为修正参数。

10.一种并排四履带工程机械车转向行驶的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

第一检测单元，用于按照采集周期检测四个履带上的马达转速；

第一解析单元，用于按照所述采集周期采集行驶手柄信号，根据采集到的手柄信号解析得到转向半径、行驶速度、行驶方向信息；

第一判断单元，用于当解析出的转向半径大于或者等于第一预定值时，控制并排四履带工程机械车按照直线行驶算法控制马达；当解析出的转向半径小于第一预定值时，控制所述并排四履带工程机械车按照转向行驶算法控制马达；所述转向控制算法保持四条履带的角速度一致；

第二判断单元，用于在转向行驶算法中，当行驶速度大于或等于第一预定速度时，控制按照第一预定速度进行行驶控制；当行驶速度小于第一预定速度时，控制按照从手柄解析出的所述行驶速度信息控制；

第一计算单元，用于根据从操作手柄解析出的行驶方向信息，确定行驶速度最大的马达，根据角速度和转向半径和履带之间的几何关系，计算出每条履带的速度控制参考设置值；

第三判断单元，转向控制算法根据计算出来的每条履带的速度控制参考设置值分别对每个马达转速进行控制，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值大于第一预定速度差值时，控制减小相应的马达输出；

第四判断单元，当马达的实际转速与转速控制参考设定值的差值小于负的第一预定速度差值时，控制增大相应的马达输出；否则控制马达保持当前的输出状态。

Images