CN106080769B - 一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，所述方法包括：确定履带车辆理论转向半径；确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，对机电复合传动装置驱动电机的转速控制指令进行修正，实现履带车辆精确转向。

Description

一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法

技术领域

本发明涉及混合动力车辆技术领域，具体涉及一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法。

背景技术

目前，履带车辆机电复合传动装置主要是双侧电机结构和横轴式结构。如图1为双侧电机结构，包括：传动控制器TCU 1、左侧电机及其控制器2、右侧电机及其控制器3、左侧变速机构4、右侧变速机构5及功率耦合机构6，需要说明的是双侧电机式方案的机电复合传动装置中也可以是无功率耦合机构，直线行驶时，通过主电机带动左右侧主动轮来实现，转向过程时，通过控制左右侧牵引电机所产生的转速差来实现。如图2为横轴式结构，包括：传动控制器TCU 7、转向电机及其控制器8、直驶电机及其控制器9、直驶变速机构10、左侧汇流排11及右侧汇流排12。

在履带车辆的实际转向过程中，总是伴随着高速侧履带的滑转和低速侧履带的滑移，大量的试验结果表明，履带与地面之间的打滑使实际转向半径是理论转向半径1.5～1.8倍，实际转向角速度是理论转向角速度的50％～65％。所谓理论转向半径和理论转向角速度是根据两侧主动轮转速计算得到的履带车辆的转向半径和转向角速度。

在传统的液力机械综合传动中转向的控制是开环的，无法实现较精确的转向控制。而对于安装机电复合传动装置的履带车辆，由于电机优良的调速特性，车辆的精确转向是有条件实现的。因此，为准确实现转向目标，需考虑机电复合传动履带车辆的转向精度。

发明内容

本发明提供一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其目的是对机电复合传动装置驱动电机的转速控制指令进行修正，实现履带车辆精确转向。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其改进之处在于，包括：

确定履带车辆理论转向半径；

确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；

对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。

优选的，所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横轴式结构。

进一步的，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则按下式(1)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(1)中，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值；

按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(2)中，n_1con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，n_2con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，n_max为左侧电机和右侧电机的最高转速。

进一步的，若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则按下式(3)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(3)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数；

按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(4)中，n_zcon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，n_scon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，n_zmax为直驶电机的最高转速，n_smax为转向电机的最高转速。

优选的，按下式(5)确定履带车辆理论转向半径R_t：

式(5)中，B为履带中心距，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比；

其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比K_v的计算公式为：

式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω₁为机电复合传动装置中左侧电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：

式(7)中，i_b为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，所述双侧电机结构无功率耦合机构，则g₁(·)＝n₁，g₂(·)＝n₂，k_d为功率耦合机构的行星排参数，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令；

若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ω₁机电复合传动装置中直驶电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：

式(8)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，k_h为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行星排参数，i_bz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。

优选的，按下式(9)确定履带瞬时转向中心横向相对偏移量s₁和s₂：

式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，λ＝L/B为履带接地段长度L与履带中心距B之比；

按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R：

式(10)中，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。

本发明的有益效果：

与现有技术相比较，本发明提供了一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，利用转向角速度修正系数和转向半径修正系数对机电复合传动装置驱动电机的转速控制指令进行修正，抵消履带打滑对车辆运动的影响，实现履带车辆的精确转向控制。

附图说明

图1是本发明实施例中机电复合传动装置的双侧电机结构示意图；

图2是本发明实施例中机电复合传动装置的横轴式结构示意图；

图3是本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法流程图；

图4是本发明实施例中机电复合传动装置的双侧电机结构的功率耦合机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，如图3所示，包括：

101.确定履带车辆理论转向半径

102.确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；

103.对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。

其中，所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横轴式结构。

具体的，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则按下式(1)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(1)中，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值；

按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(2)中，n_1con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，n_2con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，n_max为左侧电机和右侧电机的最高转速。

若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则按下式(3)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(3)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数；

按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(4)中，n_zcon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，n_scon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，n_zmax为直驶电机的最高转速，n_smax为转向电机的最高转速。

进一步的，在同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值之前，需按下式(5)确定履带车辆理论转向半径R_t：

式(5)中，B为履带中心距，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比；

其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比K_v的计算公式为：

式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω₁为机电复合传动装置中左侧电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：

式(7)中，i_b为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，所述双侧电机结构无功率耦合机构，则g₁(·)＝n₁，g₂(·)＝n₂，k_d为功率耦合机构的行星排参数，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令；

其中，若所述双侧电机结构包括功率耦合机构，则根据行星排三元件的转速关系式及各行星排之间的连接方式确定g₁和g₂，例如：功率耦合机构的结构如图4所示，则函数g₁和g₂的具体形式为：

式中x₁＝n₁，x₂＝n₂；

则具有该结构功率耦合机构的双侧电机式机电复合传动装置输出端转速为：

若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ω₁机电复合传动装置中直驶电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：

式(8)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，k_h为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行星排参数，i_bz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。

按下式(9)确定履带瞬时转向中心横向相对偏移量s₁和s₂：

式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，λ＝L/B为履带接地段长度L与履带中心距B之比；

按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R：

式(10)中，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。

其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比K_v还可以利用下述公式进行计算：

本发明提供的实施例中，可以将履带车辆理论转向半径R_t进行离散化，即R_t＝0.5，0.6，0.7，…，149.9，150，然后利用公式(10)计算出车辆的各理论转向半径对应的履带车辆的转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R，制定各履带车辆理论转向半径对应的履带车辆的转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R表格，在车辆转向过程中，采用查表的方式，根据理论转向半径R_t查表得到转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其特征在于，所述方法包括：

确定履带车辆理论转向半径；

确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；

对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正；

所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横轴式结构；

若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则按下式(1)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(1)中，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值；

按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(2)中，n_1con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令修正值，n_2con为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，n_max为左侧电机和右侧电机的最高转速；

若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则按下式(3)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(3)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，

为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，f_R为转向半径修正系数，f_ω为转向角速度修正系数；

按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：

式(4)中，n_zcon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，n_scon为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，n_zmax为直驶电机的最高转速，n_smax为转向电机的最高转速。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式(5)确定履带车辆理论转向半径R_t：

式(5)中，B为履带中心距，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比；

其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比K_v的计算公式为：

式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω₁为机电复合传动装置中左侧电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：

式(7)中，i_b为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，如果所述双侧电机结构无功率耦合机构，则g₁(k_d,n₁,n₂)＝n₁，g₂(k_d,n₁,n₂)＝n₂，k_d为功率耦合机构的行星排参数，n₁为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，n₂为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令；

若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ω₁机电复合传动装置中直驶电机输出转速，Ω₂为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：

式(8)中，n_z为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令，n_s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令，k_h为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行星排参数，i_bz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式(9)确定履带瞬时转向中心横向相对偏移量s₁和s₂：

式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，λ＝L/B为履带接地段长度L与履带中心距B之比；

按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数f_ω和转向半径修正系数f_R：

式(10)中，K_v为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。

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