CN103723187B - 一种车辆转向容错判断设备、系统、方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆转向容错判断设备、系统、方法及工程机械，该设备包括：接收装置，用于接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值；处理装置，根据非电控转向桥的转角值计算得到电控转向桥的目标转角值，并据此得到目标转角值序列和实际转角值序列，所述处理装置还用于进行容错判断，包括：根据目标转角值序列和实际转角值序列得到目标转角值变化率绝对值序列和实际转角值变化率绝对值序列，并据此确定是否允许车辆转向。本发明通过对接收到的车辆的电控转向桥的目标转角值和实际转角值的变化率的判断，实现了对车辆转向进行容错，从而在驾驶安全的情况下提高了驾驶员的舒适性。

Description

一种车辆转向容错判断设备、系统、方法及工程机械

技术领域

本发明涉及自动化控制领域中的工程机械的转向控制技术，具体地，涉及一种车辆转向容错判断设备、系统、方法及工程机械。

背景技术

车辆转向系统是影响车辆操纵稳定性和安全性的重要系统。车辆转向系统在确保车辆的安全行驶、减少交通事故及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件等方面都起着重要的作用。

若车辆转向系统确定车辆存在转向故障，则将进行报警并锁定转向桥，此时驾驶员需要通过重新断电上电来解除转向桥的锁定，然而，在某些状态下并非存在转向故障。例如，在泥泞的道路上，电控转向桥所控制的车轮在转向时会受到泥泞等外界干扰，可能导致轮胎转动较慢，从而使电控转向桥实际转角值与目标转角值偏差过大，此时如果锁定转向桥就需要驾驶员断电再上电来接触锁定，这将对系统的可靠性和驾驶员的舒适性造成严重的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆转向容错判断设备、系统、方法及工程机械，用于解决车辆转向容错的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种车辆转向容错判断设备，该设备包括：接收装置，用于接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值；以及处理装置，用于执行以下步骤：根据所述非电控转向桥的转角值，计算得到每个电控转向桥的目标转角值，从而得到电控转向桥的包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列；根据所接收的电控转向桥的实际转角值，得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列；进行容错判断，该容错判断过程包括：根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列，并根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向。

相应地，本发明提供了一种车辆转向容错判断系统，包括：采集装置，用于采集所述非电控转向桥的转角值和所述电控转向桥的实际转角值；以及上述车辆转向容错判断设备。

相应地，本发明提供了一种工程机械，包括上述车辆转向容错判断系统。

相应地，本发明提供了一种车辆转向容错判断方法，该方法包括：接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值；以及根据所述非电控转向桥的转角值，计算得到电控转向桥的目标转角值，从而得到包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列；根据所接收的所述电控转向桥的实际转角值，得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列；进行容错判断，该容错判断过程包括：根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列，并根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向。

通过上述技术方案，本发明通过对接收到的车辆的电控转向桥的目标转角值和实际转角值的变化率的判断，实现了对车辆转向进行容错，从而在驾驶安全的情况下提高了驾驶员的舒适性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的车辆转向容错判断设备的结构框图；

图2是本发明提供的车辆转向容错判断系统的结构框图；

图3是本发明提供的车辆转向容错判断方法的流程图；以及

图4是本发明具体实施方式提供的车辆转向容错判断方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的车辆转向容错判断设备的结构框图，如图1所示，该设备包括接收装置10和处理装置20。接收装置10接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值。处理装置20根据非电控转向桥的转角值计算得到电控转向桥的目标转角值，得到电控转向桥的包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列a1，并根据所接收的电控转向桥的实际转角值得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列a2，该处理装置20还用于进行容错判断，该容错判断过程包括：根据目标转角值序列a1和实际转角值序列a2得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列K1和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列K2，并根据目标转角值变化率绝对值序列K1和实际转角值变化率绝对值序列K2来确定是否允许车辆转向。具体来说，在处理装置20判断得到目标转角值有朝向实际转角值变化的趋势的情况下允许车辆转向，否则不允许车辆转向。

具体来说，也就是接收装置10可以实时或每隔固定时间间隔接收非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值，为了便于以后的计算，将电控转向桥的目标转角值和实际转角值按时间顺序进行排序，由此得到包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列a1和包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列a2。然后，处理装置20根据该目标转角值序列a1和实际转角值序列a2进行容错判断，该容错判断过程具体如下：通过目标转角值序列a1中的多个目标转角值可以计算出随时间变化的目标转角值变化率，同理可以得到随时间变化的实际转角值变化率，从而构成了目标转角值变化率绝对值序列K1和实际转角值变化率绝对值序列K2，然后据此来确定是否允许车辆转向。

其中，可以根据目标转角值序列a1中每相邻的两个目标转角值计算出目标转角值变化率绝对值序列K1。当然，本发明不限于此，也可以根据需要在目标转角值序列a1中每隔固定的间隔计算一个目标转角值变化率。同理，也可以根据实际转角值序列a2中每相邻的两个世纪转角值计算出实际转角值变化率绝对值序列K2，还可以根据需要在实际转角值序列a2中每隔固定的间隔计算一个实际转角值变化率。

为了排除一定的误差，可以计算目标转角值变化率绝对值序列K1中的多个目标转角值变化率绝对值的平均值，记为AVG1，还可以计算实际转角值变化率绝对值序列K2中的多个实际转角值变化率绝对值的平均值，记为AVG2。在AVG1与AVG2满足AVG1>n1AVG2或AVG1<n2AVG2的情况下，处理装置20允许车辆转向，否则不允许车辆转向，n1、n2为预设系数。n1、n2可以根据实际情况进行设定，例如，n1可以为0.5，n2可以为2。可以看出，只要实际转角值有向目标转角值靠拢的趋势，则允许车辆转向，从而达到电控转向锁定容错的目的。

由于采集装置可能存在自身的扰动，例如，角度传感器会存在因自身数值跳动量引起的扰动，所以，可以设定每固定个数值求取一次平均值，或者可以计算多个连续固定个数值（该固定个数值例如可以为10个连续固定数值）的平均值，即滑动平均值。也就是说以上AVG1和AVG2既可以为平均值，也可以为滑动平均值。

处理装置20还可以通过以下步骤判断是否允许车辆转向：判断在实际转角值变化率绝对值序列K2中是否存在大于预设值的实际转角值变化率绝对值，若不存在则允许车辆转向，若存在则不允许车辆转向。因为正常情况下，不会出现车辆以非常大的角度转向的情况。

处理装置20还可以通过以下步骤判断是否允许车辆转向：分别计算目标转角值变化率绝对值序列K1中的目标转角值变化率绝对值与在实际转角值变化率绝对值序列K2中与该目标转角值变化率绝对值相对应的实际转角变化率绝对值的差值，得到包括多个差值的差值序列K3；接着判断在差值序列中是否存在小于零的差值，若存在则不允许车辆转向，若不存在则允许车辆转向。因为在存在小于零的差值的情况下，说明电控转向桥的实际转角与目标转角的变化趋势不一致，从而可以判断出车辆转向出现故障。

本发明提供的车辆转向容错判断设备还可以包括报警装置30，在以上处理装置20得到不允许车辆转向的情况下，可以通过报警装置30进行报警。

此外，本发明提供处理装置20还可以执行以下操作：判断电控转向桥的目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值，若该差值大于第一预定阈值，则进行容错判断，否则，认为是正常情况，允许车辆转向。

并且，接收装置10还可以通过两路电路分别接收非电控转向桥的转角值，在通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值大于第二预定阈值的情况下，处理装置20不允许车辆转向。在通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值小于或等于第二预定阈值的情况下，处理装置20根据电控转向桥的目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值来确定是否允许车辆转向。

以上第一预定阈值与第二预定阈值仅用于区别两个不同的预定阈值，相互间无逻辑关系。

上述两路电路分别接收到的非电控转向桥的转角值可以为主用转角值和辅用转角值，首先对主用转角值是否错误进行判断，也就是判断主用转角值是否大于预先设定的转角阈值，若主用转角值大于该预先设定的转角阈值，则直接确定存在转向故障，不允许车辆转向；否则，处理装置20通过判断两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值差值是否大于第二预定阈值来确定是否允许车辆转向。

需要说明的是，本领域技术人员应当理解，在车辆上电后，驾驶员需要选择一种转向模式，例如公路转向模式、全轮转向模式等，而在每一种转向模式下，根据非电控转向桥的转角值计算得到的非电控转向桥的目标转角值是不同的，所以处理装置20可结合驾驶员所选择的转向模式来计算非电控转向桥的目标转角值。

此外，本领域技术人员应当理解，即使在电控转向桥的目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值大于第一预定阈值的情况下，也可以不立即进行容错判断，可以在此设定一延时时间，若在该延时时间之后差值大于第一预定阈值，再进入容错判断，以给系统处理装置20留出一定的响应时间。同时，还可以在此对车辆是否处于特殊转向模式进行判断，如果车辆不是处于特殊转向模式再进行容错判断。这里所述的特殊转向模式可能是空模式，即未选择任何转向模式。当然，根据不同的车型，技术人员可以设定各种特殊转向模式。

图2是本发明提供的车辆转向容错判断系统的结构框图，如图2所示，该系统不仅包括以上车辆转向容错判断设备的接收装置10、处理装置20和报警装置30，还包括采集装置40，用于采集非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值。一般情况下，采集装置40采集的是距离驾驶室最近的非电控转向桥的转角值。其中，采集装置40可以为角位移传感器。

相应地，本发明还提供了一种工程机械，对应于该工程机械的每个电控转向桥包括一以上所述的车辆转向容错系统。因为，工程机械，如车辆，具有多个电控转向桥，每个电控转向桥的目标转角值和实际转角值均可能不同，所以有必要对每个电控转向桥采用一以上所述的车辆转向容错系统来进行容错判断。

图3是本发明提供的车辆转向容错判断方法的流程图，如图3所示，首先接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值，然后根据非电控转向桥的转角值计算得到电控转向桥的目标转角值，得到包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列a1，并根据所接收的电控转向桥的实际转角值得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列a2，根据接收到的目标转角值和实际转角值进行容错判断，该容错判断过程包括：根据目标转角值序列a1和实际转角值序列a2得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列K1和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列K2，并根据目标转角值变化率绝对值序列K1和实际转角值变化率绝对值序列K2来确定是否允许车辆转向。

以下通过图4对本发明提供的车辆转向容错判断方法进行具体阐述，如图4所示，在步骤401处，通过两路电路分别接收非电控转向桥的转角值。在步骤402处，判断通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值中的主用转角值是否大于预先设定的转角阈值，若主用转角值>转角阈值，则直接进入步骤414，即不允许车辆转向，否则进入步骤403。在步骤403处，计算两路非电控转向桥的转角值的差值。接着在步骤404处判断两路非电控转向桥的转角值的差值是否大于第二预定阈值，若大于，则直接进入步骤414，否则，进入步骤405。在步骤405处，根据非电控转向桥的转角值计算电控转向桥的目标转角值并接收电控转向桥的实际转角值。在步骤406处，根据电控转向桥的目标转角值和实际转角值得到目标转角值序列a1和实际转角值序列a2。在步骤407处，判断电控转向桥的目标转角值与实际转角值的差值是否大于第一预定阈值，若该差值小于或等于第一预定阈值，则直接进入步骤413，即允许车辆转向，若该差值大于第一预定阈值，则进入步骤408。然后在步骤408处根据目标转角值序列a1和实际转角值序列a2计算得到目标转角值变化率绝对值序列K1和实际转角值变化率绝对值序列K2。接着在步骤409处根据目标转角值变化率绝对值序列K1和实际转角值变化率绝对值序列K2求取目标转角值变化率绝对值的平均值AVG1和实际转角值变化率绝对值的平均值AVG2，以及求取目标转角值变化率绝对值序列K1中的目标转角值变化率绝对值与在实际转角值变化率绝对值序列K2中与该目标转角值变化率绝对值相对应的实际转角变化率绝对值的差值，得到包括多个差值的差值序列K3。在步骤410处判断AVG1与AVG2是否满足AVG1>n1AVG2或AVG1<n2AVG2，若满足则进入步骤411，若不满足则进入步骤414。在步骤411处判断实际转角值变化率绝对值序列K2中是否存在大于预设值的实际转角值变化率绝对值，若存在则进入步骤414，若不存在则进入步骤412。在步骤412处判断差值序列K3中是否存在小于零的值，若存在则进入步骤414，若不存在则进入步骤413。其中，在进入步骤414之后，操作人员需要通过重新上电来启动车辆。其中，步骤410、步骤411和步骤412可以同时进行。

需要说明的是，有关本发明提供的车辆转向容错判断方法的具体细节及益处与本发明提供的车辆转向容错判断设备相对应，于此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

本发明适用于电控转向车辆，引入了容错判断过程，通过转角变化率来实时监测电控转向桥的目标转角值和实际转角值的变化趋势，解决了转向桥频繁锁定的问题，能够在保证驾驶安全的情况下提高驾驶员的舒适性。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (22)

1.一种车辆转向容错判断设备，其特征在于，该设备包括：

接收装置，用于接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值；以及

处理装置，用于执行以下步骤：

根据所述非电控转向桥的转角值，计算得到电控转向桥的目标转角值，从而得到电控转向桥的包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列；

根据所接收的电控转向桥的实际转角值，得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列；

进行容错判断，该容错判断过程包括：

根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列，并根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理装置根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到目标转角值变化率绝对值序列和实际转角值变化率绝对值序列包括以下步骤：

根据所述目标转角值序列中每相邻的两个目标转角值计算出所述目标转角值变化率绝对值序列；以及

根据所述实际转角值序列中每相邻的两个实际转角值计算出所述实际转角值变化率绝对值序列。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理装置根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向包括以下步骤：

计算所述目标转角值变化率绝对值序列中的多个目标转角值变化率绝对值的平均值AVG1及所述实际转角值变化率绝对值序列中的多个实际转角值变化率绝对值的平均值AVG2；

在AVG1与AVG2满足AVG1>n1AVG2或AVG1<n2AVG2的情况下，允许车辆转向，否则不允许车辆转向，其中n1、n2为预设系数。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述AVG1和AVG2为滑动平均值。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理装置还用于执行以下步骤：

判断所述实际转角值变化率绝对值序列中是否存在大于预设值的实际转角值变化率绝对值，若不存在则允许车辆转向，若存在则不允许车辆转向。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理装置还用于执行以下步骤：

分别计算所述目标转角值变化率绝对值序列中的目标转角值变化率绝对值与在所述实际转角值变化率绝对值序列中与该目标转角值变化率绝对值相对应的实际转角变化率绝对值的差值，得到包括多个差值的差值序列；以及

判断在所述差值序列中是否存在小于零的差值，若存在则不允许车辆转向，若不存在则允许车辆转向。

7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

报警装置，用于在所述处理装置得到不允许车辆转向的情况下进行报警。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理装置还用于：

判断所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值，在所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值大于第一预定阈值的情况下，所述处理装置进行容错判断，否则所述处理装置允许车辆转向。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述接收装置通过两路电路分别接收非电控转向桥的转角值，所述处理装置判断通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值是否大于第二预定阈值，在通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值大于第二预定阈值的情况下则不允许车辆转向，否则所述处理装置根据电控转向桥的所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值来确定是否允许车辆转向。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理装置还用于：

判断通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值中主用转角值是否大于预先设定的转角阈值，若该主用转角值大于该预先设定的转角阈值，则不允许车辆转向，否则所述处理装置通过判断两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值是否大于第二预定阈值来确定是否允许车辆转向。

11.一种车辆转向容错判断系统，其特征在于，包括：

权利要求1-10中任一项权利要求所述的设备；以及

采集装置，用于采集所述非电控转向桥的转角值和所述电控转向桥的实际转角值。

12.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求11所述的系统。

13.一种车辆转向容错判断方法，其特征在于，该方法包括：

接收车辆的非电控转向桥的转角值和电控转向桥的实际转角值；以及

根据所述非电控转向桥的转角值，计算得到电控转向桥的目标转角值，从而得到包括按时间排序的多个目标转角值的目标转角值序列；

根据所接收的所述电控转向桥的实际转角值，得到包括按时间排序的多个实际转角值的实际转角值序列；

进行容错判断，该容错判断过程包括：

根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到包括多个目标转角值变化率绝对值的目标转角值变化率绝对值序列和包括多个实际转角值变化率绝对值的实际转角值变化率绝对值序列，并根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述目标转角值序列和所述实际转角值序列得到目标转角值变化率绝对值序列和实际转角值变化率绝对值序列包括以下步骤：

根据所述目标转角值序列中每相邻的两个目标转角值计算出所述目标转角值变化率绝对值序列；以及

根据所述实际转角值序列中每相邻的两个实际转角值计算出所述实际转角值变化率绝对值序列。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述目标转角值变化率绝对值序列和所述实际转角值变化率绝对值序列来确定是否允许车辆转向包括以下步骤：

计算所述目标转角值变化率绝对值序列中的多个目标转角值变化率绝对值的平均值AVG1及所述实际转角值变化率绝对值序列中的多个实际转角值变化率绝对值的平均值AVG2；

在AVG1与AVG2满足AVG1>n1AVG2或AVG1<n2AVG2的情况下，允许车辆转向，否则不允许车辆转向，其中n1、n2为预设系数。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述AVG1和AVG2为滑动平均值。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

判断所述实际转角值变化率绝对值序列中是否存在大于预设值的实际转角值变化率绝对值，若不存在则允许车辆转向，若存在则不允许车辆转向。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

分别计算所述目标转角值变化率绝对值序列中的目标转角值变化率绝对值与在所述实际转角值变化率绝对值序列中与该目标转角值变化率绝对值相对应的实际转角变化率绝对值的差值，得到包括多个差值的差值序列；以及

判断在所述差值序列中是否存在小于零的差值，若存在则不允许车辆转向，若不存在则允许车辆转向。

19.根据权利要求13-18中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在不允许车辆转向的情况下进行报警。

20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

判断所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值，在所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值大于第一预定阈值的情况下，处理装置进行容错判断，否则允许车辆转向。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

通过两路电路分别接收非电控转向桥的转角值；以及

判断通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值是否大于第二预定阈值，在通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值大于第二预定阈值的情况下，则不允许车辆转向，否则根据电控转向桥的所述目标转角值与所对应的实际转角值之间的差值是否大于第一预定阈值来确定是否允许车辆转向。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

判断通过两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值中主用转角值是否大于预先设定的转角阈值，若该主用转角值大于该预先设定的转角阈值，则不允许车辆转向，否则所述处理装置通过判断两路电路分别接收的非电控转向桥的转角值的差值是否大于第二预定阈值来确定是否允许车辆转向。