專利名稱：一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于車輛防滑系統(tǒng)的驅(qū)動防滑控制部分(Acceleration Slip Regulation，簡稱ASR)。特別是涉及一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置的驅(qū)動防滑設(shè)計。
背景技術(shù)：
公知的車輛防滑控制系統(tǒng)通常用于防止車輛在行駛過程中發(fā)生汽制動防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動打滑。前者稱為制動防抱死系統(tǒng)(Anti-lock Braking System)，簡稱ABS。后者稱為驅(qū)動防滑系統(tǒng)(Acceleration Slip Regulation)，簡稱ASR。它也被稱為驅(qū)動力控制系統(tǒng)(Traction Control System)，簡稱TCS。目前車輛的驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)主要是針對硬質(zhì)路面和兩輪驅(qū)動設(shè)計，對于硬質(zhì)路面在濕滑冰凍及大轉(zhuǎn)向等不同路況和駕駛條件下的防滑能夠起到較好的作用。但對于田間農(nóng)用作業(yè)車輛，由于路面和駕駛環(huán)境不同，打滑成因也不同，這也導(dǎo)致無法將現(xiàn)有的防滑系統(tǒng)直接應(yīng)用于驅(qū)動防滑。因此，目前需要針對自走式四輪驅(qū)動農(nóng)業(yè)作業(yè)車輛在土路和田間工作環(huán)境條件下的電液防滑控制系統(tǒng)進行研發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容針對目前存在的問題，本實用新型的目的是針對農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動車輛底盤在作業(yè)時，行走路面泥濘、過軟、坎坷不平及車輛處于爬坡等狀態(tài)時導(dǎo)致的單輪或者兩輪打滑的成因進行動態(tài)分析，進而對其驅(qū)動防滑系統(tǒng)的軟硬件進行設(shè)計開發(fā)，使之能實現(xiàn)田間條件下的打滑控制。本實用新型的構(gòu)思是利用已有的底盤四輪液壓驅(qū)動系統(tǒng)，在分析田間路面、輪速差、轉(zhuǎn)向角等因素與車輛打滑之間的關(guān)系進行定量分析的基礎(chǔ)上，制定不同打滑狀態(tài)下的控制策略，進而通過本實用新型的軟硬件控制系統(tǒng)，對四驅(qū)動輪各自獨立的液壓調(diào)速系統(tǒng)進行控制，以消除車輛打滑狀態(tài)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1、所述一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置包含傳感器系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)及常態(tài)/調(diào)控輸出控制選擇模塊和轉(zhuǎn)速驅(qū)動電液比例控制閥；2、所述傳感器系統(tǒng)包括4路轉(zhuǎn)速信號采集傳感器和1路轉(zhuǎn)向信號傳感器，分別用來采集四輪的轉(zhuǎn)速脈沖和轉(zhuǎn)向信號，并上傳信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；3、所述信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括脈沖整形模塊、信號調(diào)理模塊和信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊，分別用來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號的脈沖整形、信號濾波、調(diào)理放大和A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的數(shù)字信號上傳至單片機系統(tǒng)；4、所述單片機系統(tǒng)包括信號采樣、轉(zhuǎn)速特征提取、打滑特征的模糊判別、打滑輪控制參數(shù)計算模塊和打滑輪FraZ-PID調(diào)控參數(shù)的設(shè)定模塊，通過對上傳的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號的分析處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集分析、特征提取、打滑判斷、調(diào)控策略選擇、調(diào)控參數(shù)計算和設(shè)定等功能，進而將輸出控制信號發(fā)送至常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊；[0010]5、所述常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊用來實現(xiàn)正常行駛和打滑調(diào)控狀態(tài)的切換， 通過多路兩態(tài)選擇控制器實現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生打滑時，將輸出狀態(tài)由工作常態(tài)轉(zhuǎn)換為防滑調(diào)控狀態(tài)，使單片機系統(tǒng)輸出的調(diào)控信號輸出至四輪驅(qū)動比例控制閥；6、所述四輪驅(qū)動比例控制閥能夠根據(jù)輸入電信號的大小，等比控制四輪驅(qū)動比例控制閥的閥芯開口，對流量進行調(diào)控，使驅(qū)動四輪的液壓馬達達到所需的設(shè)定速度，該模塊是防滑系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，通過對單片機系統(tǒng)輸出的調(diào)控信號的響應(yīng)，實現(xiàn)對底盤的防滑控制。本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)獨立，應(yīng)用靈活。系統(tǒng)即可以自成一體，單獨進行車輛的防滑調(diào)控，同時也可以嵌入車輛原有轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，作為子模塊進行工作；2、由于針對田間環(huán)境進行設(shè)計，因此能夠較好的解決田間作業(yè)的打滑現(xiàn)象；3、系統(tǒng)采用通用器件，成本較低，易于推廣；4、系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計，能夠滿足長時間田間作業(yè)的需要；5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，連接調(diào)試方便，易于推廣。

圖1是本實用新型一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；1-轉(zhuǎn)速傳感器2-轉(zhuǎn)向傳感器3-脈沖整形模塊4-信號調(diào)理模塊5-信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊 6-信號采樣模塊7-轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向特征提取模塊 8-打滑特征判別模塊9-參數(shù)計算模塊10-FUZZ-PID參數(shù)設(shè)定模塊 11_常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊 12-比例控制閥 I-傳感器系統(tǒng)II-信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)III-單片機系統(tǒng)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施步驟對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。參照附圖1，本實用新型一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置包括傳感器系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)、輸出選擇控制模塊和四輪驅(qū)動液壓比例控制閥。其中傳感器系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器1和轉(zhuǎn)向傳感器2，轉(zhuǎn)速傳感器分別被安裝在車架的四個車輪軸內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)向傳感器被安裝在車架的轉(zhuǎn)向軸一側(cè)。其中信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器脈沖整形模塊3、轉(zhuǎn)向傳感器信號調(diào)理模塊4和信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊5 ；轉(zhuǎn)速傳感器脈沖整形模塊用來將轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號進行脈沖整形，將不規(guī)則的脈沖信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)矩形波脈沖，并將其輸出至信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊5 ；轉(zhuǎn)向傳感器信號調(diào)理模塊的作用是對轉(zhuǎn)向信號進行濾波和調(diào)理放大，同樣上傳至信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊5 ；信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊5的作用是將整形調(diào)理后的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出上傳至單片機系統(tǒng)的信號采集模塊6進行處理。單片機系統(tǒng)包括信號采樣模塊6、轉(zhuǎn)速特征提取模塊7、打滑特征的模糊判別模塊8、打滑輪控制參數(shù)計算模塊9和打滑輪FraZ-PID調(diào)控參數(shù)設(shè)定模塊10。信號采樣模塊6 與信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊5連接，用于接收轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號，并發(fā)送到轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向特征提取模塊7 ；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向特征提取模塊7對信號采樣模塊6的輸出數(shù)字量進行比較，并根據(jù)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的閾值區(qū)間進行分類，進而將特征參數(shù)作為打滑特征模糊判別模塊8的輸入，打滑特征模糊判別模塊8行駛時始終處于監(jiān)控狀態(tài)，該模塊通過相應(yīng)的模糊判別規(guī)則，對是否發(fā)生打滑以及發(fā)生打滑的位置和程度等進行判斷，并將打滑特征信息輸出至打滑輪控制參數(shù)計算模塊9，根據(jù)打滑發(fā)生的位置和特征信息選擇防滑控制策略，計算相應(yīng)的打滑校正PID 控制參數(shù)，并將輸出狀態(tài)選擇控制信號輸入常態(tài)/調(diào)控多路選擇控制模塊11 ；常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊11是由4路2態(tài)的多入多出選通控制開關(guān)構(gòu)成，通過地址選擇可以實現(xiàn)常態(tài)信號和調(diào)控信號的選通，當(dāng)車輛正常行使時，只允許車輛轉(zhuǎn)速驅(qū)動信號通過；當(dāng)處在泥腳過深、過軟或爬坡等作業(yè)狀態(tài)時，若系統(tǒng)判斷發(fā)生單輪或兩輪打滑，則選通打滑輪及參與打滑調(diào)控車輪所屬的調(diào)控信號通路，加載調(diào)控信號；輸出選擇控制端的輸出信號通過控制液壓比例控制閥12達到調(diào)節(jié)各輪轉(zhuǎn)速，消除打滑的目的，液壓比例控制閥12是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，能夠根據(jù)輸入電信號的大小，等比控制閥芯開口，對流量進行調(diào)控，使液壓馬達(驅(qū)動四輪)達到所需的設(shè)定速度。 以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的不同技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1. 一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置，其特征在于所述裝置包含傳感器系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)及常態(tài)/調(diào)控輸出控制選擇模塊(11)和轉(zhuǎn)速驅(qū)動電液比例控制閥(1 ；所述傳感器系統(tǒng)包括4路轉(zhuǎn)速信號采集傳感器(1)和1路轉(zhuǎn)向信號傳感器0)，分別用來采集四輪的轉(zhuǎn)速脈沖和轉(zhuǎn)向信號，并上傳信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)； 所述信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括脈沖整形模塊(3)、信號調(diào)理模塊(4)和信號串行轉(zhuǎn)換傳輸模塊( ，分別用來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號的脈沖整形、信號濾波、調(diào)理放大和A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的數(shù)字信號上傳至單片機系統(tǒng)；所述單片機系統(tǒng)為能夠?qū)ι蟼鞯霓D(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號的分析處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集分析、特征提取、打滑判斷、調(diào)控策略選擇、調(diào)控參數(shù)計算和設(shè)定功能的單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)將輸出控制信號發(fā)送至常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊 (11)；所述常態(tài)/調(diào)控輸出選擇控制模塊(11)用來實現(xiàn)正常行駛和打滑調(diào)控狀態(tài)的切換， 通過多路兩態(tài)選擇控制器實現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生打滑時，將輸出狀態(tài)由工作常態(tài)轉(zhuǎn)換為防滑調(diào)控狀態(tài)，使單片機系統(tǒng)輸出的調(diào)控信號輸出至四輪驅(qū)動比例控制閥(1 ；所述四輪驅(qū)動比例控制閥(12)能夠根據(jù)輸入電信號的大小，等比控制四輪驅(qū)動比例控制閥(12)的閥芯開口，對流量進行調(diào)控，使驅(qū)動四輪的液壓馬達達到所需的設(shè)定速度，該模塊是防滑系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，通過對單片機系統(tǒng)輸出的調(diào)控信號的響應(yīng)，實現(xiàn)對底盤的防滑控制。
專利摘要一種農(nóng)用自走式四輪驅(qū)動底盤的電液防滑控制裝置，涉及田間農(nóng)用作業(yè)車輛防滑技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置包括傳感器系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)及輸出控制選擇模塊和轉(zhuǎn)速驅(qū)動電液比例控制閥。系統(tǒng)通過傳感器系統(tǒng)采集車輛的實時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信息，利用信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向信號進行整形調(diào)理并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出，并由單片機系統(tǒng)完成轉(zhuǎn)速特征提取、打滑特征的模糊判別及打滑控制策略的選擇的執(zhí)行，進而利用FUZZ-PID控制器輸出，驅(qū)動比例控制閥對液壓馬達進行轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)控，消除車輛打滑現(xiàn)象，能夠較好的實現(xiàn)田問復(fù)雜路況車輛作業(yè)的打滑防控的需要。
文檔編號B60W40/10GK202180822SQ20102028689
公開日2012年4月4日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者倪靜, 左志宇, 張曉東, 毛罕平, 韓綠化, 顧建 申請人:江蘇大學(xué)