CN111873792B - 一种同步驱动控制方法及装置 - Google Patents

一种同步驱动控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111873792B
CN111873792B CN202010759146.XA CN202010759146A CN111873792B CN 111873792 B CN111873792 B CN 111873792B CN 202010759146 A CN202010759146 A CN 202010759146A CN 111873792 B CN111873792 B CN 111873792B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
speed
displacement
hydraulic pump
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010759146.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111873792A (zh
Inventor
余佳
严东
王力波
张望
胡雨亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Special Vehicle Technology Center of Hubei Aerospace Technology Research Institute
Original Assignee
Special Vehicle Technology Center of Hubei Aerospace Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Special Vehicle Technology Center of Hubei Aerospace Technology Research Institute filed Critical Special Vehicle Technology Center of Hubei Aerospace Technology Research Institute
Priority to CN202010759146.XA priority Critical patent/CN111873792B/zh
Publication of CN111873792A publication Critical patent/CN111873792A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111873792B publication Critical patent/CN111873792B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/10—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of fluid gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/344—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P3/00—Vehicles adapted to transport, to carry or to comprise special loads or objects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Abstract

本发明提供了一种同步驱动控制方法及装置，方法包括：获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据油门信号及档位信号确定各车辆的液压马达排量和发动机转速；确定各车辆可达到的最高速度；建立并车运动模型，基于并车运动模型确定各车辆的转向半径；确定各车辆的同步最高车速；确定对应的液压泵排量初始值；基于各车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值调节对应的液压泵排量输出值；基于液压泵排量输出值、发动机转速及液压马达排量同步控制对应的车辆；如此，针对每个车辆，可以通过该车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，保证整个车组具有良好的同步特性，进而避免货物产生滑移跑偏。

Description

一种同步驱动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及重型工程车辆技术领域，尤其涉及一种同步驱动控制方法及装置。
背景技术
模块化平板车是一种机电液一体化的转运车辆，配置有液压驱动、转向、顶升***及可编程控制***，具有单车自由拼接及多车并车功能，可以利用多台车辆协同运输超大型构件。
目前，模块化平板车驱动同步控制技术包括两种方法：第一种采用开环控制方法，基于同样的***配置及控制命令，采用机械连接或者压载的方式确保不同车辆协同运输时的驱动同步。这种控制方法在单个车辆动力***配置不同，车辆拼车轴线数不同时，各个车辆的驱动性能会出现较大差异，此时再通过刚性连接特性保证同步，车辆的功率损耗巨大，严重时会出现车辆与货物产生滑移跑偏。第二种方法是通过检测车辆速度反馈信号，调整车辆同步性。这种方并不适用于负载工况，而模块化平板车协同运输主要应用在负载工况，实际应用中在车组压载时如果出现速度差，证明车辆已经相对于共同运载的货物产生了滑移跑偏。
基于此，目前亟需一种同步驱动控制方法，以能解决不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车多车并车协同运输时的驱动同步问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种同步驱动控制方法及装置，用于解决现有技术中不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车在多车并车协同运输时，同步驱动控制精度不高，导致货物产生滑移跑偏的技术问题。
本发明提供一种同步驱动控制方法，所述方法包括：
当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；
根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
确定各所述车辆可达到的最高速度；
根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；
基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；
基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
可选的，所述确定各所述车辆可达到的最高速度，包括：
针对每个车辆，获取所述车辆的发动机转速、分动箱的减速比、液压泵排量、液压马达排量、所述液压马达的数量、减速机的减速比及车轮半径；
根据所述发动机转速、所述分动箱的减速比、所述液压泵排量、所述液压马达排量、所述液压马达的数量、所述减速机的减速比及所述车轮半径确定各所述车辆可达到的最高速度；其中，所述分动箱的减速比、所述减速机的减速比、所述车轮半径及所述液压马达排量为定值，所述液压泵排量为最大排量，所述发动机转速为最大转速。
可选的，所述基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速后，还包括：
针对每个车辆，判断所述车辆的最高速度是否大于所述同步最高车速，若所述最高速度大于或等于所述同步最高车速，则保持所述同步最高车速；
若所述最高速度小于所述同步最高车速，则对所述同步最高车速进行调节，直至所述同步最高车速小于所述最高速度。
可选的，所述基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速，包括：
基于公式V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri确定各所述车辆的同步最高车速V_Sys_max_tempi；其中，
所述i为车辆编号，所述j为基准车辆的编号，所述Vmaxj为所述基准车辆的最高速度，所述Rmax为基准车辆的转向半径，所述基准车辆为转向半径最大的车辆，所述Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
可选的，所述获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，包括：
针对每个车辆，基于所述车辆的负载重力确定所述车辆的目标驱动力；
基于所述车辆的液压马达排量、所述液压马达的数量及驱动压力确定所述车辆的实际驱动力；
判断所述实际驱动力与所述目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；
基于所述液压泵排量控制值及所述液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值。
本发明还提供一种同步驱动控制装置，所述装置包括：
获取单元，用于当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
确定单元，用于确定各所述车辆可达到的最高速度；根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
调节单元，用于获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
控制单元，用于基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
可选的，所述确定单元具体用于：
针对每个车辆，获取所述车辆的发动机转速、分动箱的减速比、液压泵排量、液压马达排量、所述液压马达的数量，减速机的减速比及车轮半径；
根据所述发动机转速、所述分动箱的减速比、所述液压泵排量、所述液压马达排量、所述液压马达的数量，所述减速机的减速比及所述车轮半径确定各所述车辆可达到的最高速度；其中，所述分动箱的减速比、所述减速机的减速比、所述车轮半径及所述液压马达排量为定值，所述液压泵排量为最大排量，所述发动机转速为最大转速。
可选的，所述确定单元具体还用于：
基于公式V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri确定各所述车辆的同步最高车速V_Sys_max_tempi；其中，
所述i为车辆编号，所述j为基准车辆的编号，所述Vmaxj为所述基准车辆的最高速度，所述Rmax为基准车辆的转向半径，所述基准车辆为转向半径最大的车辆，所述Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
可选的，所述调节单元还用于：
针对每个车辆，判断所述车辆的最高速度是否大于所述同步最高车速，若所述最高速度大于或等于所述同步最高车速，则保持所述同步最高车速；
若所述最高速度小于所述同步最高车速，则对所述同步最高车速进行调节，直至使得所述同步最高车速小于所述最高速度。
可选的，所述调节单元具体用于：
针对每个车辆，基于所述车辆的负载重力确定所述车辆的目标驱动力；
基于所述车辆的液压马达排量、所述液压马达的数量及驱动压力确定所述车辆的实际驱动力；
判断所述实际驱动力与所述目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；
基于所述液压泵排量控制值及所述液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值。
本发明提供了一种同步驱动控制方法及装置，方法包括：当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；确定各所述车辆可达到的最高速度；根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆；如此，在并车运输时，针对每个车辆，可以通过该车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，这样即使具有不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车在并车时保证整个车组具有良好的同步特性，可以适用于不同的负载及地面工况，进而避免货物产生滑移跑偏。
附图说明
图1为本发明实施例提供的同步驱动控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的多台车辆并车后的整体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的多台车辆并车后的驱动***整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的同步驱动控制装置结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车在多车并车协同运输时，同步驱动控制精度不高，导致货物产生滑移跑偏的技术问题，本发明提供了一种同步驱动控制方法及装置。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提供一种同步驱动控制方法，如图1所示，方法包括：
S110，当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
当多台车辆并车运输时，参考图2，每个车辆包括一个动力模块21和N个模块单元车22，其中，模块单元车可以配置不同数量的轮组23，具体可根据负载需求自由拼接。多车并车协同运输是指将多台模块化平板车通过并车电缆24相连，共同运输大型装置；每台车量配置有遥控器25。并车电缆可以为CAN总线。其中一台车辆作为主控车辆，另外的车辆均作为从控车辆，各个车辆形成运输车组。
获取主控车辆的控制信息，控制信息包括主控车辆的油门信号及档位信号，基于车辆动力学模型，根据油门信号及车辆动力学模型确定各车辆的发动机转速；根据所述档位信号及车辆动力学模型确定各车辆的液压马达排量；
具体的，发动机转速V_Engine_Outi油门信号S线性正相关，两者关系如公式(1)所示：
V_Engine_Outi＝K2i*S (1)
其中，K2i为比例系数，该值的取值应为：当油门信号为最大时，发动机转速到达额定最大值时的取值。
在根据档位信号G及车辆动力学模型确定各车辆的液压马达排量时，在档位信号G所在的档位区间，设定液压马达排量使车速能够达到***设定值。
举例来说，比如预先设置1档要求单车最大车速为5km/h，则在发动机转速、液压泵排量最高时，液压马达排量设定值为马达最大排量的80％，车速为5km/h。那么在实际驱动过程中，当档位信号为设定1档时，此时液压马达排量具体为液压马达最大排量的80％。
S111，确定各所述车辆可达到的最高速度；
在确定各车辆可达到的最高速度时，可以获取相应车辆驱动***的配置信息，根据配置信息计算车辆的最高速度。
参考图3，各个车辆均包括一个驱动***，驱动***包括：驱动电***、动力装置及驱动机构；驱动电***包括：油门手柄、档位开关、主控制器、从控制器等；动力装置主要包括：由发动机、液压泵、分动箱、液压马达、压力传感器等。驱动机构包括：减速机及驱动轮组。
那么配置信息可以包括：发动机转速V_Engine_Outi、分动箱的减速比r1i、液压泵的排量Vg_Pumpi、液压马达的排量Vg_Motori、液压马达数量N_Motori、减速机减速比r2i，车轮半径R2i。
针对任一车辆，r1i，r2i，R2i为定值，液压马达的排量为定值，发动机转速为最大额定值，液压泵的排量为额定最大排量时，可以基于上述配置参数，利用车辆动力学模型计算出各车辆的最高速度Vmaxi。
具体的，针对任一车辆，在计算该车辆的最高速度时，实现如下：
发动机转速除以分动箱减速比得到液压泵转速，液压泵转速乘以液压泵排量得到液压泵流量，液压泵流量除以液压马达数量得到液压马达流量，液压马达流量除以液压马达排量等于液压马达转速，液压马达转速除以减速机减速比得到车轮转速，车轮转速乘以车轮周长等于车辆速度，此时车辆速度为车辆的最高速度。
S112，根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；
在多车并车工况中，根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于并车运动模型确定各车辆的转向半径Ri。
具体的，基于各车辆的位置关系，转向模式可以确定车组转向中心线。根据转向角度和转向基准轮组可以确定车组转向中心。
由车组转向中心、车辆位置可得该车转向半径；转向半径为车组转向中心与该车几何中心点之间的距离。
为了确保驱动同步，货物不产生滑移跑偏，在转向驱动时，各车辆的角速度w应该相等；角速度为转向速度与转向半径的商值。可以看出，在角速度保持一致的情况下，转向半径越大的车辆其转向速度也越大。
S113，基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
为了保证协同运输时，每台车的驱动功率不超过各自驱动***的驱动能力，因此需要根据各车辆可达到的最高速度及对应的转向半径确定各车辆的同步最高车速。
具体的，根据公式(2)确定每台车辆的同步最高车速：
V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri (2)
在公式(2)中，Vmaxj为基准车辆的最高速度，Rmax为基准车辆的的转向半径；j为基准车辆的编号，基准车辆为转向半径最大的车辆，其同步车速最高；Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
确定出每台车辆的同步最高车速后，还包括：
针对每个车辆，判断车辆的最高速度是否大于同步最高车速，若最高速度大于或等于同步最高车速，则保持同步最高车速；
若最高速度小于同步最高车速，则对同步最高车速进行调节，直至使得同步最高车速小于最高速度。
举例来说，比如车组有5台车辆，若有2台车辆的最高速度均小于对应的同步最高车速，则将Vmaxj减小，直至所有车辆的同步最高车速均小于对应的最高速度。
各车辆的同步最高车速确定出之后，基于各同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值。
具体的，根据驾驶需求，设定每台车的实际驱动速度Vi与油门信号S成正相关，那么Vi＝K1i*S，其中K1i＝V_Sys_maxi/S。
每台车辆的实际驱动速度确定出之后，针对任一个车辆，根据实际驱动速度定液压泵排量Vg_Pumpi，那么液压泵排量初始值为0.75*Vg_Pumpi，这样可以使得车辆的驱动力保有余量，便于后续的同步调节。
S114，获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
确定出液压泵排量初始值后，获取各车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值。
这里，以多车协同运输时没有相互作用力造成的动力特性损耗为原则，基于并车动力学模型确定每台车辆的目标驱动力F_Drive_Targeti。
具体的，由力的平衡关系可知，负载匀速平稳地运输时，车辆的驱动力应等于车辆摩擦力，而车辆的摩擦力与车辆负载重力线性相关。因此可基于车辆的负载重力确定车辆的目标驱动力。其中，车辆负载重力可由传感器检测的悬架压力及负载***配置信息计算得到。
然后，通过公式F_Drive_Acti＝f(P_Drivei)，基于车辆的液压马达排量、液压马达的数量及***驱动压力确定车辆的实际驱动力F_Drive_Acti。
根据液压***特性，在液压马达排量不变的情况下，液压马达的驱动力与驱动***压力P_Drivei成正比。液压马达驱动力乘以液压马达数量，可得到车辆实际驱动力F_Drive_Acti。也即，多车并车时相同档位下每台车的马达排量为定值，同时液压马达数量为定值，因此驱动***压力P_Drivei可以反映车辆实际驱动力F_Drive_Acti。
为了确保同步性，在并车运输时，针对每个车辆，判断实际驱动力与目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；其中，误差一般设为20％。
当超出阈值时，采用模糊PID算法，根据液压泵排量控制值为实际驱动力与目标驱动力之间的差值确定液压泵排量控制值Vg_Pumpi_adj，同时使得液压泵排量控制值小于0.25*Vg_Pumpi。
基于液压泵排量控制值及液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值，此时液压泵排量输出值为液压泵排量控制值与液压泵排量初始值之和。
S115，基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
液压泵排量输出值确定出后，基于液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
具体的，每台车的主控制器通过I/O端口输出液压泵排量输出值，通过CAN总线将发动机转速以控制信号形式发送至发动机控制器；从控制器通过I/O端口输出马达排量的控制信号，以控制马达排量。
本实施例提供的同步驱动控制方法，在并车运输时，针对每个车辆，可以通过该车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，这样即使具有不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车在并车时具有良好的同步特性，可以适用于不同的负载及地面工况，进而避免货物产生滑移跑偏。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种同步驱动控制装置，详见实施例二。
实施例二
本实施例提供一种同步驱动控制装置，如图4所示，装置包括：获取单元31、确定单元32、调节单元33及控制单元34；其中，
获取单元31，用于当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
确定单元32，用于确定各所述车辆可达到的最高速度；根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
调节单元33，用于获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
控制单元34，用于基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
具体的，当多台车辆并车运输时，参考图2，其中一台车辆作为主控车辆，另外的车辆均作为从控车辆，各个车辆形成运输车组。
获取单元31用于获取主控车辆的控制信息，控制信息包括主控车辆的油门信号及档位信号，基于车辆动力学模型，根据油门信号及车辆动力学模型确定各车辆的发动机转速；根据所述档位信号及车辆动力学模型确定各车辆的液压马达排量；
具体的，发动机转速V_Engine_Outi油门信号S线性正相关，两者关系如公式(1)所示：
V_Engine_Outi＝K2i*S (1)
其中，K2i为比例系数，该值的取值应为：当油门信号为最大时，发动机转速到达额定最大值时的取值。
在根据档位信号G及车辆动力学模型确定各车辆的液压马达排量时，在档位信号G所在的档位区间，设定液压马达排量使车速能够达到***设定值。
举例来说，比如预先设置1档要求单车最大车速为5km/h，则在发动机转速、液压泵排量最高时，液压马达排量设定值为马达最大排量的80％，车速为5km/h。那么在实际驱动过程中，当档位信号为设定1档时，此时液压马达排量具体为液压马达最大排量的80％。
确定单元32在确定各车辆可达到的最高速度时，可以获取相应车辆驱动***的配置信息，根据配置信息计算车辆的最高速度。
参考图3，各个车辆均包括一个驱动***，驱动***包括：驱动电***、动力装置及驱动机构；驱动电***包括：油门手柄、档位开关、主控制器、从控制器等；动力装置主要包括：由发动机、液压泵、分动箱、液压马达、压力传感器等。驱动机构包括：减速机及驱动轮组。
那么配置信息可以包括：发动机转速V_Engine_Outi、分动箱的减速比r1i、液压泵的排量Vg_Pumpi、液压马达的排量Vg_Motori、液压马达数量N_Motori、减速机减速比r2i，车轮半径R2i。
针对任一车辆，r1i，r2i，R2i为定值，液压马达的排量为定值，发动机转速为最大额定值，液压泵的排量为额定最大排量时，确定单元32可以基于上述配置参数，利用车辆动力学模型计算出各车辆的最高速度Vmaxi。
具体的，针对任一车辆，在计算该车辆的最高速度时，实现如下：
发动机转速除以分动箱减速比得到液压泵转速，液压泵转速乘以液压泵排量得到液压泵流量，液压泵流量除以液压马达数量得到液压马达流量，液压马达流量除以液压马达排量等于液压马达转速，液压马达转速除以减速机减速比得到车轮转速，车轮转速乘以车轮周长等于车辆速度，此时车辆速度为车辆的最高速度。
在多车并车工况中，确定单元32还用于根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于并车运动模型确定各车辆的转向半径Ri。
具体的，确定单元32基于各车辆的位置关系，转向模式可以确定车组转向中心线。根据转向角度和转向基准轮组可以确定车组转向中心。
由车组转向中心、车辆位置可得该车转向半径；转向半径为车组转向中心与车辆几何中心之间的距离。
为了确保驱动同步，货物不产生滑移跑偏，在转向驱动时，各车辆的角速度w应该相等；角速度为转向速度与转向半径的商值。可以看出，在角速度保持一致的情况下，转向半径越大的车辆其转向速度也越大。
为了保证协同运输时，每台车的驱动功率不超过各自驱动***的驱动能力，因此确定单元32需要根据各车辆可达到的最高速度及对应的转向半径确定各车辆的同步最高车速。
具体的，根据公式(2)确定每台车辆的同步最高车速：
V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri (2)
在公式(2)中，Vmaxj为基准车辆的最高速度，Rmax为基准车辆转向半径；j为基准车辆的编号，基准车辆为转向半径最大的车辆，其同步车速最高；Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
确定出每台车辆的同步最高车速后，确定单元32用于：
针对每个车辆，判断车辆的最高速度是否大于同步最高车速，若最高速度大于或等于同步最高车速，则保持同步最高车速；
若最高速度小于同步最高车速，则对同步最高车速进行调节，直至使得同步最高车速小于最高速度。
举例来说，比如车组有5台车辆，若有2台车辆的最高速度均小于对应的同步最高车速，则将Vmaxj减小，直至所有车辆的同步最高车速均小于对应的最高速度。
各车辆的同步最高车速确定出之后，基于各同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值。
具体的，根据驾驶需求，设定每台车的实际驱动速度Vi与油门信号S成正相关，那么Vi＝K1i*S，其中K1i＝V_Sys_maxi/S。
针对任一个车辆，根据实际驱动速度确定液压泵排量Vg_Pumpi，那么液压泵排量初始值为0.75*Vg_Pumpi，这样可以使得车辆的驱动力保有余量，便于后续的同步调节。
确定出液压泵排量初始值后，调节单元33获取各车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值。
这里，以多车协同运输时没有相互作用力造成的动力特性损耗为原则，基于并车运动模型确定每台车辆的目标驱动力F_Drive_Targeti。
具体的，由力的平衡关系可知，负载匀速平稳地运输时，车辆的驱动力应等于车辆摩擦力，而车辆的摩擦力与车辆负载重力线性相关。因此基于车辆的负载重力确定车辆的目标驱动力。其中，车辆负载重力可由传感器检测的悬架压力及负载***配置信息计算得到。
然后，通过公式F_Drive_Acti＝f(P_Drivei)，基于车辆的液压马达排量、液压马达的数量及***驱动压力确定车辆的实际驱动力F_Drive_Acti。
根据液压***特性，在液压马达排量不变的情况下，液压马达的驱动力与驱动***压力P_Drivei成正比。液压马达驱动力乘以液压马达数量，可得到车辆实际驱动力F_Drive_Acti。也即，多车并车时相同档位下每台车的马达排量为定值，同时液压马达数量为定值，因此驱动***压力P_Drivei可以反映车辆实际驱动力F_Drive_Acti。
为了确保同步性，在并车运输时，针对每个车辆，判断实际驱动力与目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；其中，误差一般设为20％。
当超出阈值时，采用模糊PID算法，根据液压泵排量控制值为实际驱动力与目标驱动力之间的差值确定液压泵排量控制值Vg_Pumpi_adj，同时使得液压泵排量控制值小于0.25*Vg_Pumpi。
基于液压泵排量控制值及液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值，此时液压泵排量输出值为液压泵排量控制值与液压泵排量初始值之和。
液压泵排量输出值确定出后，控制单元34用于基于液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
具体的，每台车的主控制器通过I/O端口输出液压泵排量输出值，通过CAN总线将发动机转速以控制信号形式发送至发动机控制器；从控制器通过I/O端口输出马达排量的控制信号，以控制马达排量。
本实施例提供的同步驱动控制方法，在并车运输时，针对每个车辆，可以通过该车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，这样即使具有不同动力特性、不同轴线数的模块化平板车在并车时，也可以保证整个车组具有良好的同步特性，可以适用于不同的负载及地面工况，进而避免货物产生滑移跑偏。
实施例三
实际应用时，以图2为例，车组包括3台车辆，每台车辆通过并车电缆连接在一起，并确定出主控车。通过操作主控车遥控器上的档位开关、油门手柄可以控制所有车辆的车速，实现同步驱动，共同运输大型装置。具体实现如下：
利用每台从控车的主控制器，根据本车驱动***的配置信息，计算相应车辆可以达到的最高速度，通过CAN总线发送给主控车的主控制器。
主车主控制器根据多车并车运动学模型，同时得到每台从控车的转向半径Ri。
主车控制器将最大转向半径的从控车作为基准车辆，基于基准车辆的最高速度及各从控车的转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；
若最高速度小于同步最高车速，则对同步最高车速进行调节，直至使得同步最高车速小于最高速度。
举例来说，比如若有1台车辆的最高速度小于对应的同步最高车速，则将基准车辆的最高速度减小5％重新计算，直至所有车辆的同步最高车速均小于对应的最高速度。
然后主控车的主控制器将同步最高车速通过并车电缆发给对应从控车的主控制器。
每台车的主控制器根据油门信号S、档位G计算对应车辆的发动机转速、及液压马达排量；通过CAN总线发送至从控制器；
每台车的主控制器确定每台车的实际驱动速度Vi，根据实际驱动速度确定液压泵排量Vg_Pumpi，那么液压泵排量初始值为0.75*Vg_Pumpi。
每台车的主控制器获取对应车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各车辆的实际驱动力、目标驱动力及液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
每台车的主控制器通过I/O端口输出液压泵排量输出值，通过CAN总线将发动机转速以控制信号形式发送至发动机控制器；从控制器通过I/O端口输出马达排量的控制信号，以控制马达排量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同步驱动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；
根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
确定各所述车辆可达到的最高速度；
根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；
基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；
基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各所述车辆可达到的最高速度，包括：
针对每个车辆，获取所述车辆的发动机转速、分动箱的减速比、液压泵排量、液压马达排量、所述液压马达的数量、减速机的减速比及车轮半径；
根据所述发动机转速、所述分动箱的减速比、所述液压泵排量、所述液压马达排量、所述液压马达的数量、所述减速机的减速比及所述车轮半径确定各所述车辆可达到的最高速度；其中，所述分动箱的减速比、所述减速机的减速比、所述车轮半径及所述液压马达排量为定值，所述液压泵排量为最大排量，所述发动机转速为最大转速。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速后，还包括：
针对每个车辆，判断所述车辆的最高速度是否大于所述同步最高车速，若所述最高速度大于或等于所述同步最高车速，则保持所述同步最高车速；
若所述最高速度小于所述同步最高车速，则对所述同步最高车速进行调节，直至所述同步最高车速小于所述最高速度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速，包括：
基于公式V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri确定各所述车辆的同步最高车速V_Sys_max_tempi；其中，
所述i为车辆编号，所述j为基准车辆的编号，所述Vmaxj为所述基准车辆的最高速度，所述Rmax为基准车辆的转向半径，所述基准车辆为转向半径最大的车辆，所述Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值，包括：
针对每个车辆，基于所述车辆的负载重力确定所述车辆的目标驱动力；
基于所述车辆的液压马达排量、所述液压马达的数量及驱动压力确定所述车辆的实际驱动力；
判断所述实际驱动力与所述目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；
基于所述液压泵排量控制值及所述液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值。
6.一种同步驱动控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于当多台车辆并车运输时，获取主控车辆的油门信号及档位信号，根据所述油门信号及车辆动力学模型确定各所述车辆的发动机转速；根据所述档位信号及所述车辆动力学模型确定各所述车辆的液压马达排量；
确定单元，用于确定各所述车辆可达到的最高速度；根据各所述车辆的位置关系、转向模式及转向角度建立并车运动模型，基于所述并车运动模型确定各所述车辆的转向半径；基于所述各所述车辆可达到的最高速度及对应的所述转向半径确定各所述车辆的同步最高车速；基于各所述同步最高车速确定对应的液压泵排量初始值；
调节单元，用于获取各所述车辆的实际驱动力及目标驱动力，基于各所述车辆的所述实际驱动力、所述目标驱动力及所述液压泵排量初始值闭环调节对应的液压泵排量输出值；
控制单元，用于基于所述液压泵排量输出值、所述发动机转速及所述液压马达排量同步控制对应的车辆。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：
针对每个车辆，获取所述车辆的发动机转速、分动箱的减速比、液压泵排量、液压马达排量、所述液压马达的数量，减速机的减速比及车轮半径；
根据所述发动机转速、所述分动箱的减速比、所述液压泵排量、所述液压马达排量、所述液压马达的数量，所述减速机的减速比及所述车轮半径确定各所述车辆可达到的最高速度；其中，所述分动箱的减速比、所述减速机的减速比、所述车轮半径及所述液压马达排量为定值，所述液压泵排量为最大排量，所述发动机转速为最大转速。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体还用于：
基于公式V_Sys_max_tempi＝(Vmaxj/Rmax)*Ri确定各所述车辆的同步最高车速V_Sys_max_tempi；其中，
所述i为车辆编号，所述j为基准车辆的编号，所述Vmaxj为所述基准车辆的最高速度，所述Rmax为基准车辆的转向半径，所述基准车辆为转向半径最大的车辆，所述Ri为编号为i的车辆对应的转向半径。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节单元还用于：
针对每个车辆，判断所述车辆的最高速度是否大于所述同步最高车速，若所述最高速度大于或等于所述同步最高车速，则保持所述同步最高车速；
若所述最高速度小于所述同步最高车速，则对所述同步最高车速进行调节，直至使得所述同步最高车速小于所述最高速度。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节单元具体用于：
针对每个车辆，基于所述车辆的负载重力确定所述车辆的目标驱动力；
基于所述车辆的液压马达排量、所述液压马达的数量及驱动压力确定所述车辆的实际驱动力；
判断所述实际驱动力与所述目标驱动力之间的误差是否超出预设的阈值，若超出，则确定液压泵排量控制值；
基于所述液压泵排量控制值及所述液压泵排量初始值调节所述液压泵排量输出值。
CN202010759146.XA 2020-07-31 2020-07-31 一种同步驱动控制方法及装置 Active CN111873792B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010759146.XA CN111873792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种同步驱动控制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010759146.XA CN111873792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种同步驱动控制方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111873792A CN111873792A (zh) 2020-11-03
CN111873792B true CN111873792B (zh) 2022-02-22

Family

ID=73204892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010759146.XA Active CN111873792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种同步驱动控制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111873792B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101706662A (zh) * 2009-10-30 2010-05-12 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 压裂机组的控制***及其控制方法
CN204731585U (zh) * 2015-06-29 2015-10-28 湖北三江航天万山特种车辆有限公司 一种自行式模块运输车的can总线网络结构
CN107107746A (zh) * 2014-12-23 2017-08-29 沃尔沃卡车集团 用于车辆的串列或多车桥驱动的方法和装置
EP3339077A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-27 Roberto Romboli Device for facilitating the driving of works vehicles driven by hydraulic or hydrostatic engines
CN109343542A (zh) * 2018-12-07 2019-02-15 苏州大方特种车股份有限公司 一种液压模块车快速定位装置及定位方法
CN111369782A (zh) * 2019-11-15 2020-07-03 北汽福田汽车股份有限公司 车队行驶的控制方法、控制装置、可读存储介质及车辆

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101706662A (zh) * 2009-10-30 2010-05-12 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 压裂机组的控制***及其控制方法
CN107107746A (zh) * 2014-12-23 2017-08-29 沃尔沃卡车集团 用于车辆的串列或多车桥驱动的方法和装置
CN204731585U (zh) * 2015-06-29 2015-10-28 湖北三江航天万山特种车辆有限公司 一种自行式模块运输车的can总线网络结构
EP3339077A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-27 Roberto Romboli Device for facilitating the driving of works vehicles driven by hydraulic or hydrostatic engines
CN109343542A (zh) * 2018-12-07 2019-02-15 苏州大方特种车股份有限公司 一种液压模块车快速定位装置及定位方法
CN111369782A (zh) * 2019-11-15 2020-07-03 北汽福田汽车股份有限公司 车队行驶的控制方法、控制装置、可读存储介质及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN111873792A (zh) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2666692B1 (en) Work vehicle control apparatus and work vehicle
US8718897B2 (en) Vehicle dynamics control in electric drive vehicles
US20050159871A1 (en) Vehicle braking control apparatus
CN101229781B (zh) 双轮驱动电动车辆的差速控制***
US20110276207A1 (en) Method for operating a drive of a motor vehicle, as well as a drive device and an electronic control unit
CN201646432U (zh) 一种电动汽车的运动控制器
US11479127B2 (en) All-wheel system for an electric motor vehicle, and method for operating an all-wheel system of such a vehicle
US20210086622A1 (en) Apparatus and method for controlling braking of electric automobile
US10451182B2 (en) Hydrostatic transmission, traction drive having the transmission, and method for controlling the transmission
CN113859234B (zh) 一种四轮独立驱动小车的自动纠偏方法及***
CN113085578A (zh) 一种基于模糊pid的四驱汽车横摆控制方法及其装置
US11085516B2 (en) Methods and system for operating a torque vectoring electric machine
US7386382B2 (en) Steering compensated speed override for vehicle drive system
CN112895885A (zh) 一种模块化分布式轮毂电机驱动电动汽车研究平台
CN111873792B (zh) 一种同步驱动控制方法及装置
US20140305113A1 (en) Power Split Transmission for a Travel Drive and Method for Controlling the Transmission
US8478496B2 (en) Transmission synchronisation method and device for at least two transmissions
US9222486B2 (en) Engine augmentation of hydraulic control system
CN111619336B (zh) 港口转运车辆及其控制方法
US20090259374A1 (en) Method of controlling a transmission ratio
CN101479508A (zh) 控制传动比的方法
CN115805820A (zh) 一种交流传动机车的速度控制方法
CN113320523B (zh) 分布式驱动电动汽车直驶方向稳定控制方法
CN212447102U (zh) 港口转运车辆
RU2426660C2 (ru) Способ управления многоприводной электрической трансмиссией многоосной колесной машины

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant