CN102566573A - 履带式机械设备直线行走控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带式机械设备直线行走控制方法，通过将当前右侧脉冲传感器里程增量与当前左侧脉冲传感器里程增量乘以纠偏系数的值相比较，其差值经过比例控制器得出纠偏调节量，把此调节量叠加在右侧速度设定值上，再经过速度闭环控制系统最终改变右侧里程增量值，使得右侧里程与乘上纠偏系数的左侧里程一致。这种控制方法可以消除由于两侧有效驱动机械尺寸不一致以及两侧驱动速度偏差造成的行走直线度偏差。本发明控制结构简单，纠偏效果良好，可以不改变原有速度闭环控制系统结构，达到直线行驶纠偏的目的，提高了履带式机械设备的行走直线性能。

Description

履带式机械设备直线行走控制方法

技术领域

本发明涉及一种履带式机械设备直线行走控制方法。

背景技术

履带式机械设备(如摊铺机，挖掘机等)通常都是通过驱动轮带动履带行进。以摊铺机为例，驱动轮有效轮径包含驱动轮直径、驱动轮与履带齿条接触缝隙、以及履带橡胶厚度。由于履带式机械设备两侧驱动轮的轮径本身存在微小差异，又由于履带式机械设备的重心位置不一定会在机器的中轴线上，致使左右两侧履带的承载质量不同，导致两侧履带齿轮接触缝隙和橡胶垫的压缩量不同，多种因素造成两侧驱动轮有效轮径存在差异，这种差异会对履带式机械设备的直线行驶带来影响。履带式机械设备的实际行进速度是驱动轮转速和有效轮径的乘积，由于两侧履带驱动轮的有效轮径存在差异，两侧驱动轮的转速相同并不能保证两侧的实际行进速度一致。同样，保证左右驱动轮累积转动角度相同的办法并不能解决履带式机械设备直线行驶时跑偏的问题。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种履带式机械设备直线行走控制方法，通过引入纠偏系数消除左右两侧履带机械尺寸差异造成的行走偏差，并在原有速度闭环控制的基础上叠加外部里程差比例纠偏，通过比例控制器给出调整侧履带的速度调节量。整个控制过程简单可靠，调节效果好。

本发明的技术方案如下：一种履带式机械设备直线行走控制方法，包括如下步骤：

第一步、通过速度给定设备给定左、右的初始行走速度，处理器CPU通过接口设备读取当前的两侧速度设定值并保存；

第二步、在左、右履带驱动设备上分别安装速度传感器，用于采集左、右行驶马达的行走路程，CPU读取到左右履带的速度数据后，再调用两侧履带对应的速度控制模块，速度控制模块将左、右速度值分别和初始给定的左、右行走速度进行比较，得出左、右行驶马达的修正速度，经过增益转换后输出为执行器件可以接受的信号，然后使得左右两侧履带按照调节后的修正速度运行；

第三步、对左、右速度传感器数据进行累加，从而计算出左、右履带的行走路程增量，并将左履带的行走路程增量乘以纠偏系数后和右履带的行走路程增量进行比较，并根据比较结果进行判断：当二者的差超出预先设定的范围时，则将比较结果输入给比例调节器，求出纠偏控制量，并据此对右行驶马达的设定速度进行调节。

所述纠偏系数的测量方法包括如下步骤： 

首先，设定左、右履带速度给定值，并在左履带速度给定值上多加一个脉冲，用以保障左履带行进脉冲累积大于右履带行进脉冲累积；

其次，开动机器并对接地履带的边沿进行标记，用以判断是否跑出直线：如果未跑出直线，则修改左、右履带速度给定值，直至履带式机械设备跑出一条直线；

最后，在跑出直线后，根据左、右履带的行进脉冲累积量按如下公式计算出纠偏系数：纠偏系数=右侧脉冲累积量/左侧脉冲累积量。

与现有技术相比，本发明的优点是：

通过将当前右侧脉冲传感器里程增量与当前左侧脉冲传感器里程增量乘以纠偏系数的值相比较，其差值经过比例控制器得出纠偏调节量，把此调节量叠加在右侧速度设定值上，再经过速度闭环控制系统最终改变右侧里程增量值，使得右侧里程与乘上纠偏系数的左侧里程一致。这种控制方法可以消除由于两侧有效驱动机械尺寸不一致以及两侧驱动速度偏差造成的行走直线度偏差。本发明控制结构简单，纠偏效果良好，可以不改变原有速度闭环控制系统结构，达到直线行驶纠偏的目的，提高了履带式机械设备的行走直线性能。

具体实施方式

一种履带式机械设备直线行走控制方法，包括如下步骤：

第一步、通过速度给定设备给定左、右的初始行走速度，处理器CPU通过接口设备读取当前的两侧速度设定值并保存；

第二步、在左、右履带驱动设备上分别安装速度传感器，用于采集左、右行驶马达的行走路程，CPU读取到左右履带的速度数据后，再调用两侧履带对应的速度控制模块，速度控制模块将左、右速度值分别和初始给定的左、右行走速度进行比较，得出左、右行驶马达的修正速度，经过增益转换后输出为执行器件可以接受的信号，然后使得左右两侧履带按照调节后的修正速度运行；

第三步、对左、右速度传感器数据进行累加，从而计算出左、右履带的行走路程增量，并将左履带的行走路程增量乘以纠偏系数后和右履带的行走路程增量进行比较，并根据比较结果进行判断：当二者的差超出预先设定的范围时，则将比较结果输入给比例调节器，求出纠偏控制量，并据此对右行驶马达的设定速度进行调节，从而减小两侧的真实里程偏差，达到直线行走纠偏的目的。

为了消除两侧履带有效轮径差异造成履带式机械设备行进直线度偏移，需要先测量出两侧履带有效轮径的轮径差系数，具体测量方法如下：

采用左右履带速度设定值不相等的方法，分别设定左右履带的行驶速度，使履带式机械设备尽量跑出一条直线，根据左右侧履带行驶累积脉冲差计算出纠偏系数。具体步骤如下：

首先，设定左、右履带速度给定值，并在左履带速度给定值（右偏则为右侧速度）上多加一个脉冲，用以保障左履带（或右履带）行进脉冲累积大于右履带（或左履带）行进脉冲累积；

其次，开动机器并对接地履带的边沿进行标记，用以判断是否跑出直线：如果未跑出直线，则修改左、右履带速度给定值，直至履带式机械设备跑出一条直线；

最后，在跑出直线后，根据左、右履带的行进脉冲累积量按如下公式计算出纠偏系数：纠偏系数=右侧脉冲累积量/左侧脉冲累积量。

本发明的工作原理是：在纠偏控制方案中使用直线行驶纠偏系数来解决履带式机械设备直线行驶跑偏的问题，以左侧履带行驶累积脉冲数为参考量，则右侧履带的行驶实际脉冲增量值应为纠偏系数乘以左侧脉冲增量值。右侧的脉冲累积增量要和此计算数值进行比较，并不断对右侧速度设定值做出调整，使其和此值相同，以达到纠偏的目的。

Claims (2)

1.一种履带式机械设备直线行走控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、通过速度给定设备给定左、右的初始行走速度，处理器CPU通过接口设备读取当前的两侧速度设定值并保存；

第二步、在左、右履带驱动设备上分别安装速度传感器，用于采集左、右行驶马达的行走路程，CPU读取到左右履带的速度数据后，再调用两侧履带对应的速度控制模块，速度控制模块将左、右速度值分别和初始给定的左、右行走速度进行比较，得出左、右行驶马达的修正速度，经过增益转换后输出为执行器件可以接受的信号，然后使得左右两侧履带按照调节后的修正速度运行；

第三步、对左、右速度传感器数据进行累加，从而计算出左、右履带的行走路程增量，并将左履带的行走路程增量乘以纠偏系数后和右履带的行走路程增量进行比较，并根据比较结果进行判断：当二者的差超出预先设定的范围时，则将比较结果输入给比例调节器，求出纠偏控制量，并据此对右行驶马达的设定速度进行调节。

2.根据权利要求1所述的履带式机械设备直线行走控制方法，其特征在于：所述纠偏系数的测量方法包括如下步骤： 

首先，设定左、右履带速度给定值，并在左履带速度给定值上多加一个脉冲，用以保障左履带行进脉冲累积大于右履带行进脉冲累积；

其次，开动机器并对接地履带的边沿进行标记，用以判断是否跑出直线：如果未跑出直线，则修改左、右履带速度给定值，直至履带式机械设备跑出一条直线；

最后，在跑出直线后，根据左、右履带的行进脉冲累积量按如下公式计算出纠偏系数：纠偏系数=右侧脉冲累积量/左侧脉冲累积量。