CN111114534B - 推土机及其行走控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种推土机及其行走控制方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取推土机的负载数据；获取推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；在根据负载数据判定推土机处于重负载状态，并根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，以使推土机保持直线行走。本发明能够实现对推土机的自动调整以使其保持直线行走，从而提高推土机的作业效率和安全性。

Description

推土机及其行走控制方法和装置
技术领域
本发明涉及工程机械控制技术领域，具体涉及一种推土机的行走控制方法、一种推土机的行走控制装置和一种推土机。
背景技术
推土机在工作的时候，如果土堆太大，一次满载推土时不好操作，司机一般选择从一侧入手，使用铲刀一侧切入少量的土，采用分块的作业方法，完成大土方的作业。但是在实际的操作过程中存在如下问题：当使用铲刀单侧切土时，推土机的行走运动轨迹不能成直线，会围绕受力侧产生相对的移动，即发生摆尾现象，影响施工作业。在上述工况下，铲刀在单侧受力的时候铲刀正面、负荷的分布是不均匀的，两侧履带所受的正面阻力也是不同的。负载比较重的一侧，车辆由静止到运动所克服的阻力比轻负载一侧要大，所以在采用单边作业时，车辆的运动情况为随着驱动力的增加，负载重的一侧才开始移动，此时，车辆可能会出现摆尾现象。如果负载重量比较大导致重载无法移动，甚至会导致车辆围着重负载侧相对滑动。
对于上述情况，目前较常见的解决方式是操作手不停地调整转向手柄并降低负载，以保证推土机直线行走。这样不仅增加额外的操作，而且严重影响工作效率和施工质量，甚至在进行陡坡作业时会大大增加危险系数。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种推土机及其行走控制方法和装置，能够实现对推土机的自动调整以使其保持直线行走，从而提高推土机的作业效率和安全性。
本发明采用的技术方案如下：
一种推土机的行走控制方法，包括以下步骤：获取所述推土机的负载数据；获取所述推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；在根据所述负载数据判定所述推土机处于重负载状态，并根据所述左侧行走速度和所述右侧行走速度判定所述推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度，以使所述推土机保持直线行走。
所述负载数据包括所述推土机的发动机转速、扭矩、负载率和行走液压泵的压力。
在所述转速掉速、所述扭矩大于扭矩阈值、所述负载率大于负载率阈值和所述压力大于压力阈值时，判定所述推土机处于重负载状态，在所述左侧行走速度和所述右侧行走速度的差值大于差值阈值时，判定所述推土机具有摆尾趋势。
其中，通过与所述发动机ECU进行通信连接以接收所述转速、所述扭矩和所述负载率，通过对应所述行走液压泵设置的压力传感器采集所述压力。
其中，通过分别对应所述推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器采集所述左侧行走速度和所述右侧行走速度。
一种推土机的行走控制装置，包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述推土机的负载数据；第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；主控制器，所述主控制器用于在根据所述负载数据判定所述推土机处于重负载状态，并根据所述左侧行走速度和所述右侧行走速度判定所述推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度，以使所述推土机保持直线行走。
所述第一获取模块包括发动机ECU和对应所述行走液压泵设置的压力传感器，所述发动机ECU用于获取所述转速、所述扭矩和所述负载率，所述压力传感器用于采集所述压力。
所述第二获取模块包括分别对应所述推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器。
所述主控制器通过调节所述左行走马达和所述右行走马达的比例阀的PWM信号以调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度。
一种推土机，包括上述推土机的行走控制装置。
本发明的有益效果：
本发明通过获取推土机的负载数据、左侧行走速度和右侧行走速度，并在根据负载数据判定推土机处于重负载状态和根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，由此，能够实现对推土机的自动调整以使其保持直线行走，从而提高推土机的作业效率和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例的推土机的行走控制方法的流程图；
图2为本发明实施例的推土机的行走控制装置的方框示意图；
图3为本发明一个实施例的推土机的行走控制装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的推土机的行走控制方法包括以下步骤：
S1，获取推土机的负载数据。
在本发明的一个实施例中，负载数据可包括推土机的发动机转速、扭矩、负载率和行走液压泵的压力。其中，可通过与发动机ECU进行通信连接以接收转速、扭矩和负载率，通过对应行走液压泵设置的压力传感器采集压力。
S2，获取推土机的左侧行走速度和右侧行走速度。
其中，可通过分别对应推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器采集左侧行走速度和右侧行走速度。
S3，在根据负载数据判定推土机处于重负载状态，并根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，以使推土机保持直线行走。
在本发明的一个实施例中，可在转速掉速、扭矩大于扭矩阈值、负载率大于负载率阈值和压力大于压力阈值时，判定推土机处于重负载状态，在左侧行走速度和右侧行走速度的差值大于差值阈值时，判定推土机具有摆尾趋势。上述各个阈值可结合推土机的质量、尺寸等参数及工况等条件进行设置，在此不便限定为具体数值。
在本发明的一个实施例中，可以以左侧行走速度和右侧行走速度中速度较低一侧的值作为给定值，即PID算法的输入，以速度较高一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而降低高速侧行走速度，使推土机左右两侧履带的速度趋于同步，达到保持直线行走的目的。在本发明的另一个实施例中，也可以以左侧行走速度和右侧行走速度的中间值作为给定值，对左右两侧行走速度分别进行PID调节，即以速度较高一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而降低高速侧行走速度，并且以速度较低一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而提高低速侧行走速度，使推土机左右两侧履带的速度趋于同步，达到保持直线行走的目的。
在本发明的一个实施例中，对于推土机的左右侧行走速度的控制是通过向左右行走马达的比例阀输入相应的PWM信号来实现的。具体地，可根据PID算法的输出结果，生成相应的PWM信号，调节相应行走马达的液压介质流量，从而调节相应侧的行走速度。
此外，还可通过预留的数据采集接口采集推土机运行的动态数据，从而实现对工况的分析和为完善上述行走控制方法提供数据支撑。
根据本发明实施例的推土机的行走控制方法，通过获取推土机的负载数据、左侧行走速度和右侧行走速度，并在根据负载数据判定推土机处于重负载状态和根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，由此，能够实现对推土机的自动调整以使其保持直线行走，从而提高推土机的作业效率和安全性。
为实现上述实施例的推土机的行走控制方法，本发明还提出一种推土机的行走控制装置。
如图2所示，本发明实施例的推土机的行走控制装置包括第一获取模块10、第二获取模块20和主控制器30。其中，第一获取模块10用于获取推土机的负载数据；第二获取模块20用于获取推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；主控制器30用于在根据负载数据判定推土机处于重负载状态，并根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，以使推土机保持直线行走。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，第一获取模块10包括发动机ECU11和对应行走液压泵设置的压力传感器，左压力传感器12-1、右压力传感器12-2，发动机ECU11用于获取转速、扭矩和负载率，并通过CAN总线传输至主控制器30，压力传感器12-1和12-2用于采集压力。第二获取模块20包括分别对应推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器，左速度传感器21-1、右速度传感器21-2。
如图3所示，推土机的行走控制装置还可包括行走电手柄40，行走电手柄40与主控制器30通过CAN总线进行通信连接，行走电手柄40用于根据用户操作向主控制器30发送行走控制指令。
在本发明的一个实施例中，主控制器30可在转速掉速、扭矩大于扭矩阈值、负载率大于负载率阈值和压力大于压力阈值时，判定推土机处于重负载状态，在左侧行走速度和右侧行走速度的差值大于差值阈值时，判定推土机具有摆尾趋势。上述各个阈值可结合推土机的质量、尺寸等参数及工况等条件进行设置，在此不便限定为具体数值。
在本发明的一个实施例中，主控制器30可以以左侧行走速度和右侧行走速度中速度较低一侧的值作为给定值，即PID算法的输入，以速度较高一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而降低高速侧行走速度，使推土机左右两侧履带的速度趋于同步，达到保持直线行走的目的。在本发明的另一个实施例中，主控制器30也可以以左侧行走速度和右侧行走速度的中间值作为给定值，对左右两侧行走速度分别进行PID调节，即以速度较高一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而降低高速侧行走速度，并且以速度较低一侧的行走速度作为PID算法的输出，从而提高低速侧行走速度，使推土机左右两侧履带的速度趋于同步，达到保持直线行走的目的。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，主控制器30还连接左行走马达的比例阀51和右行走马达的比例阀52，主控制器30通过调节左行走马达和右行走马达的比例阀的PWM信号以调节左侧行走速度和右侧行走速度。具体地，主控制器30可根据PID算法的输出结果，生成相应的PWM信号，调节相应行走马达的液压介质流量，从而调节相应侧的行走速度。
此外，如图3所示，主控制器30还通过CAN总线连接预留的数据采集接口60，可通过预留的数据采集接口60采集推土机运行的动态数据，从而实现对工况的分析和为完善上述行走控制提供数据支撑。
根据本发明实施例的推土机的行走控制装置，通过获取推土机的负载数据、左侧行走速度和右侧行走速度，并在根据负载数据判定推土机处于重负载状态和根据左侧行走速度和右侧行走速度判定推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节左侧行走速度和右侧行走速度，由此，能够实现对推土机的自动调整以使其保持直线行走，从而提高推土机的作业效率和安全性。
对应上述实施例，本发明还提出一种推土机。
本发明实施例的推土机，包括本发明上述任一实施例的推土机的行走控制装置，其具体实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的推土机，能够实现自动调整以保持直线行走，从而提高作业效率和安全性。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种推土机的行走控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述推土机的负载数据；
获取所述推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；
在根据所述负载数据判定所述推土机处于重负载状态，并根据所述左侧行走速度和所述右侧行走速度判定所述推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度，以使所述推土机保持直线行走，
所述负载数据包括所述推土机的发动机转速、扭矩、负载率和行走液压泵的压力，在所述转速掉速、所述扭矩大于扭矩阈值、所述负载率大于负载率阈值和所述压力大于压力阈值时，判定所述推土机处于重负载状态，在所述左侧行走速度和所述右侧行走速度的差值大于差值阈值时，判定所述推土机具有摆尾趋势。
2.根据权利要求1所述的推土机的行走控制方法，其特征在于，其中，通过与所述发动机ECU进行通信连接以接收所述转速、所述扭矩和所述负载率，通过对应所述行走液压泵设置的压力传感器采集所述压力。
3.根据权利要求1所述的推土机的行走控制方法，其特征在于，其中，通过分别对应所述推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器采集所述左侧行走速度和所述右侧行走速度。
4.一种推土机的行走控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述推土机的负载数据；
第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述推土机的左侧行走速度和右侧行走速度；
主控制器，所述主控制器用于在根据所述负载数据判定所述推土机处于重负载状态，并根据所述左侧行走速度和所述右侧行走速度判定所述推土机具有摆尾趋势时，通过PID算法调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度，以使所述推土机保持直线行走，
所述负载数据包括所述推土机的发动机转速、扭矩、负载率和行走液压泵的压力，所述主控制器在所述转速掉速、所述扭矩大于扭矩阈值、所述负载率大于负载率阈值和所述压力大于压力阈值时，判定所述推土机处于重负载状态，在所述左侧行走速度和所述右侧行走速度的差值大于差值阈值时，判定所述推土机具有摆尾趋势。
5.根据权利要求4所述的推土机的行走控制装置，其特征在于，所述第一获取模块包括发动机ECU和对应所述行走液压泵设置的压力传感器，所述发动机ECU用于获取所述转速、所述扭矩和所述负载率，所述压力传感器用于采集所述压力。
6.根据权利要求4所述的推土机的行走控制装置，其特征在于，所述第二获取模块包括分别对应所述推土机的左行走马达和右行走马达设置的速度传感器。
7.根据权利要求6所述的推土机的行走控制装置，其特征在于，所述主控制器通过调节所述左行走马达和所述右行走马达的比例阀的PWM信号以调节所述左侧行走速度和所述右侧行走速度。
8.一种推土机，其特征在于，包括根据权利要求4-7中任一项所述的推土机的行走控制装置。
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