CN102358343A - 工业车辆电子转向控制系统 - Google Patents

Abstract

工业车辆电子转向控制系统，属于工业车辆控制技术领域，它包括电源、转向操控装置、转向驱动装置、转向执行装置、转向指令传感器、转向反馈传感器、转向控制器，转向指令传感器及转向反馈传感器与转向控制器电路联接，转向指令传感器检测转向操控装置的转动角度，转向反馈传感器检测转向执行装置的转动角度，转向指令传感器和转向反馈传感器向转向控制器输入传感信号，转向控制器向转向驱动装置输入控制信号，转向驱动装置驱动转向执行装置跟随转向操控装置转动，所述转向反馈传感器还实时检测所述转向执行装置的初始角度位置。该系统结构简单、成本低廉、安装调试方便、工作可靠。

Description

工业车辆电子转向控制系统

技术领域

本发明涉及一种工业车辆电子转向控制系统，属于工业车辆转向控制领域。

背景技术

电动或液压传动的工业车辆转向装置，通常配置有电子转向控制系统，为转向盘、手柄之类的转向操纵装置配置有检测其转动角度的传感装置，为电机之类的执行装置内置有检测其转速和方向的传感装置，为转向轮配置有检测其方向零位的传感装置，三处传感装置向控制器输入信号，由控制器根据设定的规则进行运算并相应向电机之类的执行装置输入决定其正反转和转速的控制信号。上述现有控制系统，控制电路复杂，断电后转向轮需要重新找零位，且机械及传感装置装配、拆卸和维修困难，传感装置调试复杂，系统成本高。

发明内容

本发明提供一种结构简单、成本低廉、安装调试方便、工作更为可靠的工业车辆电子转向控制系统，主要解决现有工业车辆电子转向控制系统控制装置和电路复杂、成本较高且断电后转向轮需要重新找零位因此可靠性较低的技术问题。

本发明利用以下技术方案实现上述技术目的。工业车辆电子转向控制系统，包括电源、转向操控装置、转向驱动装置、转向执行装置、转向指令传感器、转向反馈传感器、转向控制器，所述转向指令传感器及所述转向反馈传感器与所述转向控制器电路联接，所述转向指令传感器检测所述转向操控装置的转动角度，所述转向反馈传感器检测所述转向执行装置的转动角度，所述转向指令传感器和转向反馈传感器向所述转向控制器输入传感信号，所述转向控制器向所述转向驱动装置输入控制信号，所述转向驱动装置驱动所述转向执行装置跟随所述转向操控装置转动，所属工业车辆通过所述转向执行装置的转动实现车体转向，所述转向反馈传感器还实时检测所述转向执行装置的初始角度位置。

作为优选，输入所述转向控制器的角度传感信号仅来自于所述转向指令传感器和所述转向反馈传感器。

作为进一步优选，所述转向指令传感器或所述转向反馈传感器采用电位器。

作为再进一步的优选，所述转向指令传感器和所述转向反馈传感器都采用线性电位器。电位器输出电压与输入电压之比与电位器转动部分相对于固定部分的转动角度呈规律的对应线性关系。

作为更进一步的优选，所述转向指令传感器和所述转向反馈传感器采用相同的线性电位器。

综上所述，相比于现有技术中使用磁电式编码器甚至步进电机检测方向轮轴旋转方向和角度，辅之以单设的用于确定方向轮初始方向和角度位置以实现开机自动找零功能的第三传感器的技术方案，本发明的技术方案具有如下有益效果：因为除了电源以外，电机转向控制器仅与转向指令传感器、转向反馈传感器和转向电机电联接，转向反馈传感器既能检测转向执行装置的初始角度位置，又能实时检测并向转向控制器输入传感信号，因此系统在断电后重启时转向轮无需重新找零位，整个工业车辆电子转向控制系统的机械装置和电路结构更为简单，装置成本更低，装卸和维修更方便，工作也更可靠。

附图说明                               

图1为本发明的系统构成示意图； 

图2为本发明电子转向控制电路框图； 

图3为本发明工作原理流程图。

图中：1-转向操控装置；11-转向操作把；12-转向轴；2-转向指令传感器；3-转向反馈传感器；4-传动齿轮盒；41-传动齿轮盒输入齿轮；5-转向控制器；6-转向电机；7-电机减速齿轮箱；71-电机减速齿轮箱输出齿轮；8-转向齿轮；9-方向轮；91-方向轮轴；10-电源。

具体实施方式

如图1所示，该工业车辆电子转向控制系统包括如下主要组成部件：电源10，转向操作把11和转向轴12组成的转向操控装置1，作为转向驱动装置的转向电机6，介于转向电机6和转向执行装置之间的电机减速齿轮箱7，转向轮9、转向轮轴91及与转向轮轴91固联的转向齿轮8和与转向齿轮8啮合传动的传动齿轮盒4组成的转向执行装置，其转动轴与转向轴12固联的精密线性电位器式转向指令传感器2，其转动轴与齿轮传动盒4的末级齿轮中心轴固联的精密线性电位器式转向反馈传感器3，转向控制器5。转向控制器5同时与转向电机6、电源10、转向指令传感器2及转向反馈传感器3电路连接。转向指令传感器2及转向反馈传感器3是相同的精密线性电位器，同时与转向控制器5电路联接。转向指令传感器2从得电开始即连续检测转向操控装置1的角度位置，在转向轴12转动时，与之固联的精密线性电位器式转向指令传感器2会向转向控制器5输入相应变化的电压传感信号；于此同时，转向反馈传感器3从得电开始即连续检测转向执行装置的角度位置，当传动齿轮盒4 末级齿轮中心轴转动时，精密线性电位器式转向反馈传感器3会因其转动轴的转动而向控制器5输入相应变化的电压传感信号，而由于转向齿轮8同时通过固定联接关系带动转向轮轴91旋转进而带动转向轮9在地面上转向并通过齿轮啮合联接关系带动传动齿轮盒输入齿轮41转动进而带动传动齿轮盒4 末级齿轮中心轴转动，故转向反馈传感器3反映的实际上是转向轮9的方向位置或者说是转向轮轴91的角度位置，而转向轮9的方向位置或者转向轮轴91的角度位置的任何变化都会由转向反馈传感器3实时持续地向转向控制器发送相应数值的电压信号而得到反映。按照事先设定的程序，转向控制器5对来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号进行对比运算，向转向电机6发出电机控制信号，转向电机6转动，驱动电机减速齿轮箱7，减速齿轮箱输出齿71带动转向齿轮8转动，实现转向轮9在地面上前进或后退时的方向角度跟随转向操作把11而改变。可见，在上述结构和工作过程中，转向控制器5仅从转向指令传感器2及转向反馈传感器3获得角度传感信号。

如图2、图3所示，设转向指令传感器2指示转向轴12角度位置值的电压信号是X，转向反馈传感器3指示方向轮轴91角度位置值的电压信号是Y，根据精密线性电位器工作原理，X和Y都在传感器得电的同时生成，且其生成的一定大小的电压信号直接反映一定大小的角度位移量，因此：

当该工业车辆电子转向控制系统开机得电且转向操作把11不旋转时，电机转向控制器5即刻获得来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号X和Y，转向控制器5内设置的电路和单片机对X和Y进行综合对比运算，根据运算结果形成相应的控制信号，发送给转向电机6的驱动电路，控制转向电机6相应地运转一定角度或保持静止，需要强调的是，通常情况下，由于该工业车辆电子转向控制系统的控制电路简单，环节简洁，方向轮轴91总能即时跟随转向手柄11旋转的方向和角度，所以除非存在非正常因素的影响，否则此时电机转向控制器5获得的来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号X和Y总是相等或实质相等的，因此转向电机6不必旋转，方向轮9和方向轮轴91也没有动作，也就是说，该工业车辆电子转向控制系统在常态下是不需要在重新开机时对转向轮轴91与转向轴12进行找零的，也不需要在转向指令传感器2或转向反馈传感器3或转向控制器5中设置针对转向轴12或转向轮轴91先前角度位置的记忆功能。

当该工业车辆电子转向控制系统开机得电且转向操作把11旋转时，转向控制器5即刻获得来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号X和Y，转向控制器5内设置的电路和单片机对X和Y进行综合对比运算，根据运算结果形成相应的控制信号，发送给转向电机6的驱动电路，控制转向电机6相应地运转一定角度，转向电机6的输出轴驱动电机减速齿轮箱7的输入轴，电机减速齿轮箱输出齿轮71驱动与之啮合的转向齿轮8，转向齿轮8一方面带动与之固联的方向轮轴91转动，另一方面驱动与之啮合的传动齿轮盒4的输入齿轮，进而驱动与传动齿轮盒4的输出轴固联的转向反馈传感器3的转动轴旋转与转向手柄11相同或呈其他比例关系的角度，直至方向轮轴91的角度位置与转向轴12的角度位置一致为止，这样，就实现了对电动工业车辆行驶方向的电子控制。

无论是上述系统开机或系统动作状态下，该工业车辆电子转向控制系统的电机转向控制器5对来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号X和Y的综合对比和运算规则都是统一的，即，电机转向控制器5和转向指令传感器2、转向反馈传感器3得电，转向控制器5内置单片机获得来自转向指令传感器2和转向反馈传感器3的电压信号X和Y，进行X-Y的计算，如X-Y<0，转向控制器5控制转向电机6拖动转向轮9向左（当让也可以被设置成向右，下同）旋转，如X-Y>0，转向控制器5控制转向电机6拖动转向轮9向右（当让也可以被设置成向右，下同）旋转，无论是使转向轮9向左还是向右旋转，都以使X-Y=0为限，当X-Y=0时，转向控制器5控制转向电机6停止转动。当然，从实践出发，考虑到系统稳定性要求，这里X,Y的绝对值之差只要落入一个设定的误差范围内时，即可以被认为是零，即前述所谓实质相等的情形。

显然，因为在转向控制器5内采用了数字技术，因此还可以根据需要修改设置在单片机上的预存数据，使方向轮轴91的转动角度与转动轴12的转动角度按照任意比例关系得到调整。

Claims (5)

1.工业车辆电子转向控制系统，包括电源（10）、转向操控装置（1）、转向驱动装置（6）、转向执行装置、转向指令传感器（2）、转向反馈传感器（3）、转向控制器（5），所述转向指令传感器（2）及所述转向反馈传感器（3）与所述转向控制器（5）电路联接，所述转向指令传感器（2）检测所述转向操控装置（1）的转动角度，所述转向反馈传感器（3）检测所述转向执行装置的转动角度，所述转向指令传感器（2）和转向反馈传感器（3）向所述转向控制器（5）输入传感信号，所述转向控制器（5）向所述转向驱动装置输入控制信号，所述转向驱动装置驱动所述转向执行装置跟随所述转向操控装置（1）转动，所属工业车辆通过所述转向执行装置的转动实现车体转向，其特征在于，所述转向反馈传感器（3）还实时检测所述转向执行装置的初始角度位置。

2.如权利要求1所述的工业车辆电子转向控制系统，其特征在于，输入所述转向控制器（5）的角度传感信号仅来自于所述转向指令传感器（2）和所述转向反馈传感器（3）。

3.如权利要求2所述的工业车辆电子转向控制系统，其特征在于，所述转向指令传感器（2）或所述转向反馈传感器（3）是电位器。

4.如权利要求3所述的工业车辆电子转向控制系统，其特征在于，所述转向指令传感器（2）和所述转向反馈传感器（3）都是线性电位器。

5.如权利要求4所述的工业车辆电子转向控制系统，其特征在于，所述转向指令传感器（2）和所述转向反馈传感器（3）是相同的线性电位器。

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