CN102717786B - 一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其涉及车辆防滑防抱死的控制方法，包括如下步骤：步骤S1、判断车辆是否处于驱动模式，如结果为否则转入步骤S11；步骤S2、判断车辆指定驱动轮速度是否大于轮速预设值，如结果为否则退出；步骤S3、判断所述指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；步骤S4、判断车辆速度是否大于预设值，如结果为否则转入步骤S8；步骤S5、通过预置的高速防滑移策略调整所述指定驱动轮的扭矩；步骤S6、判断所述指定驱动轮速度是否小于所述轮速预设值，如结果为是则退出。本发明的有益效果是：控制方法简单，容易实现，自适应能力强，对传感器要求不高，成本低方便上车调试。

Description

一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆防滑防抱死的控制方法，尤其是一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法。
背景技术
目前防滑防抱死***的控制方法主要有两类，一是逻辑门限值控制算法，另一类是智能控制算法主要有：基于遗传算法的比例积分微分控制器 (PID，Proportion Integral Derivative)方法、模糊控制方法、滑模变结构控制方法、最优控制方法等。其中逻辑门限值控制方法简单，易于实现，但门限值不容易确定，且轮速有波动给驾驶员带来不好的感觉，也不能使车轮稳定维持在最佳滑移率上。其他智能控制方法虽然有较好的控制效果，但控制算法复杂，需要有较精确的数学模型和车速传感器，成本较高。
发明内容
针对现有的车辆防滑防抱死***存在的上述问题，现提供一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法。
具体解决技术问题所采用的技术手段为：
一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其中，具体包括如下步骤：
步骤S1、判断车辆是否处于驱动模式，如结果为否则转入步骤S11；
步骤S2、判断车辆指定驱动轮速度是否大于轮速预设值，如结果为否则退出；
步骤S3、判断所述指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S4、判断车辆速度是否大于预设值，如结果为否则转入步骤S8；
步骤S5、通过预置的高速防滑移策略调整所述指定驱动轮的扭矩；
步骤S6、判断所述指定驱动轮速度是否小于所述轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S7、判断所述指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S5，如结果为是则退出；
步骤S8、通过预置的低速防滑移策略调整所述指定驱动轮的扭矩；
步骤S9、判断所述指定驱动轮速度是否小于所述轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S10、判断所述指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S8，如结果为是则退出；
步骤S11、判断车辆是否处于制动模式，如结果为否则退出；
步骤S12、判断车辆速度是否大于车速预设值，如结果为否则退出；
步骤S13、判断所述指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S14、通过预置的防抱死策略调整所述指定驱动轮的制动力；
步骤S15、判断车辆速度是否小于所述车速预设值，如结果为是则退出；
步骤S16、判断所述指定驱动轮的滑移率是否小于最小滑移率预设值，如结果为否则返回步骤S14，如结果为是则退出。
优选的，其中，所述轮速预设值为2km/h。
优选的，其中，所述滑移率预设值为15%。
优选的，其中，所述扭矩分配系数预设值为0.48。
优选的，其中，所述车速预设值为2km/h。
优选的，其中，所述最小滑移率预设值为6%。
优选的，其中，所述预置的高速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤a1、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤a2、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于所述升速函数中预留一可调参数；
步骤a3、所述指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤a1中预置的降速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩下降的速率并根据所述指定驱动轮扭矩下降的速率降低所述指定驱动轮及与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，所述指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤a2中预置的升速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩上升的速率并根据所述指定驱动轮扭矩上升的速率提升所述指定驱动轮及与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
优选的，其中，所述预置的低速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤b1、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤b2、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于所述升速函数中预留一可调参数；
步骤b3、所述指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤b1中预置的降速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩下降的速率并根据所述指定驱动轮扭矩下降的速率降低所述指定驱动轮扭矩，并同步增加与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，所述指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤b2中预置的升速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩上升的速率并根据所述指定驱动轮扭矩上升的速率提升所述指定驱动轮及与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，并同步降低与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
优选的，其中，所述预置的防抱死策略具体包括如下步骤：
步骤c1、以插值方法预制以所述指定车轮滑移率为自变量，所述指定车轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤c2、所述指定车轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定车轮当前的滑移率通过所述步骤c1中预置的降速函数计算得到所述指定车轮扭矩下降的速率并根据所述指定车轮扭矩下降的速率，通过控制制动装置降低所述指定车轮扭矩。
优选的，其中，所述指定驱动轮的扭矩连续提升时，通过调整所述升速函数的可调参数降低所述指定驱动轮扭矩提升的速度。
优选的，其中，预先利用一组具有代表性的所述指定驱动轮的滑移率值，通过所述降速函数计算出一组指定驱动轮的扭矩下降速率，预先利用一组具有代表性的所述指定驱动轮的滑移率值，通过所述升速函数计算出一组指定驱动轮的扭矩上速率，将所述指定驱动轮的扭矩下降速率和所述指定驱动轮的扭矩上速率存入表格，以查表的形式获得结果。
上述技术方案的有益效果是：
控制方法简单，容易实现，自适应能力强，对传感器要求不高，成本低方便上车调试。
附图说明
图1是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的流程框图；
图2是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的预置的高速防滑移策略的流程框图；
图3是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的预置的低速防滑移策略的流程框图；
图4是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的预置的防抱死策略的流程框图；
图5是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的降速函数的曲线图；
图6是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例的升速函数的曲线图；
图7是本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例通过可调参数调整后的降速函数和升速函数的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法的实施例，其中，具体包括如下步骤：
步骤S1、判断车辆是否处于驱动模式，如结果为否则转入步骤S11；
步骤S2、判断车辆指定驱动轮速度是否大于轮速预设值，如结果为否则退出；
步骤S3、判断指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S4、判断车辆速度是否大于预设值，如结果为否则转入步骤S8；
步骤S5、通过预置的高速防滑移策略调整指定驱动轮的扭矩；
步骤S6、判断指定驱动轮速度是否小于轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S7、判断指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S5，如结果为是则退出；
步骤S8、通过预置的低速防滑移策略调整指定驱动轮的扭矩；
步骤S9、判断指定驱动轮速度是否小于轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S10、判断指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S8，如结果为是则退出；
步骤S11、判断车辆是否处于制动模式，如结果为否则退出；
步骤S12、判断车辆速度是否大于车速预设值，如结果为否则退出；
步骤S13、判断指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S14、通过预置的防抱死策略调整指定驱动轮的制动力；
步骤S15、判断车辆速度是否小于车速预设值，如结果为是则退出；
步骤S16、判断指定驱动轮的滑移率是否小于最小滑移率预设值，如结果为否则返回步骤S14，如结果为是则退出。
较优的选择轮速预设值可以设置为2km/h，滑移率预设值可以设置为15%，扭矩分配系数预设值可以设置为0.48，车速预设值可以设置为2km/h，最小滑移率预设值可以设置为6%。以上列出的数值仅用于说明，并非限制本发明的保护范围。
于上述技术方案基础上，如图2所示，预置的高速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤a1、以插值方法预制以指定驱动轮滑移率为自变量，指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于降速函数中预留一可调参数；
步骤a2、以插值方法预制以指定驱动轮滑移率为自变量，指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于升速函数中预留一可调参数；
步骤a3、指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过步骤a1中预置的降速函数计算得到指定驱动轮扭矩下降的速率并根据指定驱动轮扭矩下降的速率降低指定驱动轮及与指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过步骤a2中预置的升速函数计算得到指定驱动轮扭矩上升的速率并根据指定驱动轮扭矩上升的速率提升指定驱动轮及与指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
如图3所示，预置的低速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤b1、以插值方法预制以指定驱动轮滑移率为自变量，指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于降速函数中预留一可调参数；
步骤b2、以插值方法预制以指定驱动轮滑移率为自变量，指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于升速函数中预留一可调参数；
步骤b3、指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过步骤b1中预置的降速函数计算得到指定驱动轮扭矩下降的速率并根据指定驱动轮扭矩下降的速率降低指定驱动轮扭矩，并同步增加与指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过步骤b2中预置的升速函数计算得到指定驱动轮扭矩上升的速率并根据指定驱动轮扭矩上升的速率提升指定驱动轮及与指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，并同步降低与指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
如图4所示，预置的防抱死策略具体包括如下步骤：
步骤c1、以插值方法预制以指定车轮滑移率为自变量，指定车轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于降速函数中预留一可调参数；
步骤c2、指定车轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定车轮当前的滑移率通过步骤c1中预置的降速函数计算得到指定车轮扭矩下降的速率并根据指定车轮扭矩下降的速率，通过控制制动装置降低指定车轮扭矩。
加速度门限值、减速度门限值、滑移率上门限值和滑移率下门限值可根据具体的路况以及车型进行设定。
当发现轮胎打滑时，应该迅速降低指定驱动轮的扭矩，并且滑移率越大降低扭矩的速率也应该越大，因此插值形成的降速函数的图形可以采用如图5所示的曲线，增加扭矩时，由于可增加量较少，应缓慢增加，因此插值形成的升速函数可以采用如图6所示的曲线，上述两个例子仅为说明两种函数的区别并不以此限制本发明的保护范围。
本发明的实施例采用加速度和滑移率作为判断打滑的控制门限，当指定驱动轮加速度或滑移率达到加速度门限值或滑移率上门限值后，控制***认为该车轮有打滑趋势，并通过降低驱动力的方式降低指定驱动轮的扭矩，使轮速降低，当实测车轮减速度或滑移率达到减速度门限值或滑移率下门限值时，控制***通过缓慢增加驱动力的方式增加指定驱动轮的扭矩，如此循环，实现对车轮打滑的控制。当在泥土路面加速度变化不明显时，可只采用滑移率作为独立使用的门限值。
为实现不同路面的自适应，只需调节降速函数和升速函数的可调参数以形成如图7所示的各种速率的曲线，对于泥土路面即没有明显拐点的路面，当指定驱动轮达到设定的最大滑移率时，应该降低驱动扭矩，但此时为了避免循环，通过调整降速函数的可调参数调节使降低扭矩的速率变小，即相当于控制扭矩在最大滑动率处不变。对于有峰值而峰值处滑移率不同的路面，本发明的处理方法是，在每一次循环后都通过调整升速函数的可调参数，降低再次增加扭矩的速率，当经过几次循环后增加扭矩的速度就很小了，即相当于扭矩恒定。
进一步的，其中，预先利用一组具有代表性的指定驱动轮的滑移率值，通过降速函数计算出一组指定驱动轮的扭矩下降速率，预先利用一组具有代表性的指定驱动轮的滑移率值，通过升速函数计算出一组指定驱动轮的扭矩上速率，将指定驱动轮的扭矩下降速率和指定驱动轮的扭矩上速率存入表格，以查表的形式获得结果。此方式运算速度，减少控制器用于计算函数的开销。同时也利于一些难于用算式表达的曲线的计算。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化，或者本领域技术人员惯用的技术手段进行替换，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤S1、判断车辆是否处于驱动模式，如结果为否则转入步骤S11；
步骤S2、判断车辆指定驱动轮速度是否大于轮速预设值，如结果为否则退出；
步骤S3、判断所述指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S4、判断车辆速度是否大于预设值，如结果为否则转入步骤S8；
步骤S5、通过预置的高速防滑移策略调整所述指定驱动轮的扭矩；
步骤S6、判断所述指定驱动轮速度是否小于所述轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S7、判断所述指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S5，如结果为是则退出；
步骤S8、通过预置的低速防滑移策略调整所述指定驱动轮的扭矩；
步骤S9、判断所述指定驱动轮速度是否小于所述轮速预设值，如结果为是则退出；
步骤S10、判断所述指定驱动轮的扭矩分配系数是否大于扭矩分配系数预设值，如结果为否则返回步骤S8，如结果为是则退出；
步骤S11、判断车辆是否处于制动模式，如结果为否则退出；
步骤S12、判断车辆速度是否大于车速预设值，如结果为否则退出；
步骤S13、判断所述指定驱动轮的滑移率是否大于滑移率预设值，如结果为否则退出；
步骤S14、通过预置的防抱死策略调整所述指定驱动轮的制动力；
步骤S15、判断车辆速度是否小于所述车速预设值，如结果为是则退出；
步骤S16、判断所述指定驱动轮的滑移率是否小于最小滑移率预设值，如结果为否则返回步骤S14，如结果为是则退出。
2.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述轮速预设值为2km/h。
3.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述滑移率预设值为15％。
4.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述扭矩分配系数预设值为0.48。
5.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述车速预设值为2km/h。
6.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述最小滑移率预设值为6％。
7.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述预置的高速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤a1、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤a2、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于所述升速函数中预留一可调参数；
步骤a3、所述指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤a1中预置的降速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩下降的速率并根据所述指定驱动轮扭矩下降的速率降低所述指定驱动轮及与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，所述指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤a2中预置的升速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩上升的速率并根据所述指定驱动轮扭矩上升的速率提升所述指定驱动轮及与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
8.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述预置的低速防滑移策略具体包括如下步骤：
步骤b1、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤b2、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩上升速率为函数值的升速函数，并于所述升速函数中预留一可调参数；
步骤b3、所述指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤b1中预置的降速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩下降的速率并根据所述指定驱动轮扭矩下降的速率降低所述指定驱动轮扭矩，并同步增加与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩，所述指定驱动轮的减速度上升至预设的减速度门限值或者滑移率下降至预设的滑移率下门限值时，根据指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤b2中预置的升速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩上升的速率并根据所述指定驱动轮扭矩上升的速率提升所述指定驱动轮的扭矩，并同步降低与所述指定驱动轮同轴的车轮的扭矩。
9.如权利要求1所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述预置的防抱死策略具体包括如下步骤：
步骤c1、以插值方法预制以所述指定驱动轮滑移率为自变量，所述指定驱动轮扭矩降低速率为函数值的降速函数，并于所述降速函数中预留一可调参数；
步骤c2、所述指定驱动轮的加速度上升至预设的加速度门限值或者滑移率上升至预设的滑移率上门限值时，根据所述指定驱动轮当前的滑移率通过所述步骤c1中预置的降速函数计算得到所述指定驱动轮扭矩下降的速率并根据所述指定驱动轮扭矩下降的速率，通过控制制动装置降低所述指定驱动轮扭矩。
10.如权利要求7或8所述电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法，其特征在于，所述指定驱动轮的扭矩连续提升时，通过调整所述升速函数的可调参数降低所述指定驱动轮扭矩提升的速度。
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