本發(fā)明涉及一種液壓自適應調(diào)節(jié)裝置，具體來說，是一種水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架及其控制方法，屬于液壓控制技術領域。

背景技術：

長期以來，我國部分地區(qū)由于地形復雜多變、地面起伏大、不規(guī)則、坡陡彎多等一系列客觀現(xiàn)實，造成大量行走機械裝備在該地區(qū)出現(xiàn)行駛困難、作業(yè)效率低、質(zhì)量差、安全性低等水土不服的現(xiàn)象。阻礙該地區(qū)行走機械發(fā)展的主要障礙是現(xiàn)有懸架地型適應性差、易傾翻、安全系數(shù)低，不能根據(jù)地型起伏主動適應調(diào)整。

公布日為2013年7月3日，公布號為cn103182916a的中國專利文獻，公開了一種多軸車輛油氣懸架調(diào)平裝置及方法，這種多軸車輛油氣懸架調(diào)平裝置無法實現(xiàn)水平自適應實時調(diào)節(jié)，需要操作人員發(fā)出調(diào)平指令后系統(tǒng)才開始調(diào)節(jié)工作，為非閉環(huán)控制；各個車輪無法實現(xiàn)獨立調(diào)節(jié)；液壓缸運動速度不可控制，導致水平度調(diào)節(jié)的實時精度有不足?？刂品椒▎我唬瑹o法實現(xiàn)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、準確性和快速性的統(tǒng)一。

如何提供一種水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架及其控制方法，提高行走機械的地形適應性，在山地、丘陵、路況較差的地區(qū)具有良好的通過性，防止機器側翻，提高爬坡越埂能力，實現(xiàn)水平自適應調(diào)節(jié)，成為了本領域急需解決的技術難題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架及其控制方法，提高行走機械的地形適應性，在山地、丘陵、路況較差的地區(qū)具有良好的通過性，防止機器側翻，提高爬坡越埂能力，實現(xiàn)水平自適應調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制，同時獲得較高的調(diào)節(jié)精度。

本發(fā)明采取以下技術方案：

一種水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架，包括液壓系統(tǒng)、車架、控制系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)包括動力泵、安全閥3、油箱4、三位四通比例換向閥8、液控單向閥；所述動力泵出油口分為三路，第一路連接壓力表6，第二路連接安全閥3以保證系統(tǒng)壓力在設定的范圍內(nèi)，第三路的出口并聯(lián)連接4個用于改變各個油路的液壓油流向繼而控制各液壓缸的運動方向三位四通比例換向閥8，所述的三位四通比例換向閥8為o型中位機能，在處于中位時，油路切斷，三位四通比例換向閥8出油口連接一對液控單向閥11、12以形成液壓鎖，當三位四通比例換向閥8處于中位時，所述的液壓鎖可以鎖死液壓缸21的位置；車架的四個角上設置所述液壓缸21，四個邊的中心位置設有水平傳感器；所述控制系統(tǒng)與所述水平傳感器、齒輪泵、三位四通比例換向閥8信號連接。

進一步的，所述液壓缸為雙作用單活塞油缸，4個液壓缸21并聯(lián)連接；所述的4個液壓缸21分別安裝在懸架最外圍的兩根橫梁和兩根縱梁連接的位置，液壓缸21無桿腔一側安裝有法蘭22，所述的法蘭22用于懸架與液壓缸21之間的連接。

進一步的，所述的水平傳感器用于檢測車輛的行駛姿態(tài)，當車輛由于路面不平而發(fā)生側傾時，水平傳感器檢測到車身傾斜并向控制系統(tǒng)發(fā)出信號，控制系統(tǒng)經(jīng)計算得出哪個車輪處于最高的位置，并以此車輪為基準，由控制系統(tǒng)的模擬量模塊經(jīng)放大器向指定的三位四通換向閥發(fā)出指令，繼而控制液壓缸21動作實現(xiàn)調(diào)平。

進一步的，液壓缸21的最大伸縮量為20cm。

進一步的，所述的安全閥3出油口連接冷卻器5，避免系統(tǒng)油溫過高。

進一步的，所述動力泵出油口的第三路連接濾油器7，所述的濾油器7的出口并聯(lián)連接4個三位四通比例換向閥8。

進一步的，三位四通比例換向閥8出油口連接有單向節(jié)流閥10，用于控制單方向系統(tǒng)流量，所述的單向節(jié)流閥10出油口連接一對液控單向閥11、12以形成液壓鎖。

一種水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架的控制方法，控制系統(tǒng)根據(jù)水平傳感器檢測得出的不同傾斜程度以使用不同的pid控制程序，當檢測到目標調(diào)整量大于10cm時，使用第一個pid程序以實現(xiàn)系統(tǒng)有較快的調(diào)整速度，當目標調(diào)整量處于2-10cm之間時，使用第二個pid程序以消除系統(tǒng)靜差，但系統(tǒng)存在一定的波動，當目標調(diào)整量小于2cm時，使用第三個pid程序以防止超調(diào)和系統(tǒng)波動，實現(xiàn)精確調(diào)整。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)水平自適應調(diào)節(jié)液壓獨立懸架可以使得車輛行駛在不平的路面時四個懸架獨立實時自動調(diào)整車輛行駛姿態(tài)，保證車架水平，防止車輛側傾，提高行駛安全性。

2)系統(tǒng)采用分段水平自適應調(diào)節(jié)pid控制方法，針對不同的狀況，選取合適的參數(shù)，使用不同的pid控制程序進行調(diào)整，系統(tǒng)振蕩小，調(diào)平速度快、精度高，實現(xiàn)了pid控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、準確性和快速性三者的統(tǒng)一。

3)系統(tǒng)采用電液比例技術實現(xiàn)水平自適應調(diào)整，響應速度快，提高了車輛的行駛平順性，智能化程度高。

4)鎖止功能依靠液控單向閥組來實現(xiàn)，密封性好，鎖緊精度高；

5)水平自適應調(diào)節(jié)為實時調(diào)節(jié)，pid閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)精度高，適應性強。

6)對應四個車輪的四個角部位各自獨立調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度高；

7)依靠安全閥卸荷，可靠性高；

8)單向節(jié)流閥組用于控制液壓缸的運動速度，尤其是下降過程中避免超速，安全性高，調(diào)節(jié)精度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架的液壓系統(tǒng)的原理圖。

圖2是本發(fā)明水平自適應調(diào)節(jié)的液壓獨立懸架的安裝結構示意圖。

圖3是電液比例控制圖。

圖4是pid控制原理圖。

圖5是分段水平自適應pid控制流程圖。

圖中，1-柴油發(fā)動機，2-齒輪泵，3-安全閥，4-油箱，5-冷卻器，6-液壓表，7-濾油器，8-三位四通比例換向閥，9、10-單向節(jié)流閥，11、12-液控單向閥，21-液壓缸，22-法蘭，23-橫梁水平傳感器，24-縱梁水平傳感器，25-縱梁26-橫梁。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。

參見圖1，柴油發(fā)動機為整個液壓系統(tǒng)的動力源，動力元件為齒輪泵，所述的齒輪泵出油口分為三路，一路連接液壓表6，用于顯示系統(tǒng)壓力，一路連接安全閥3以保證系統(tǒng)壓力在設定的范圍內(nèi)，在液壓缸不工作時安全閥3起到卸荷的作用，所述的安全閥3出油口連接冷卻器5，避免系統(tǒng)油溫過高，另一路連接濾油器7，以避免比例閥受油液污染而降低壽命，所述的濾油器的出口并聯(lián)連接4個三位四通比例換向閥8，其用于改變各個油路的液壓油流向繼而控制各液壓缸的運動方向，當比例換向閥左側電磁鐵通電時，液壓缸無桿腔進油，向外伸出，當比例換向閥右側電磁鐵通電時，液壓缸有桿腔進油，向內(nèi)縮進，所述的三位四通比例換向閥為o型中位機能，當處于中位時，油路切斷，三位四通比例換向閥出油口連接有單向節(jié)流閥，用于控制單方向系統(tǒng)流量，所述的單向節(jié)流閥出油口連接一對液控單向閥以形成液壓鎖，當換向閥處于中位時，所述的液壓鎖可以鎖死油缸位置，所述的油缸為雙作用單活塞油缸，數(shù)量為4個，4個液壓缸并聯(lián)連接，保證每個液壓缸響應的快速性。

參見圖2，四個液壓缸21分別安裝在車架最外圍的兩根橫梁26和兩根縱梁25連接的位置，液壓缸21無桿腔一側安裝有法蘭22，所述的法蘭22用于車架與液壓缸21之間的連接，所述的橫梁26和縱梁25的中間位置分別安裝有四個水平傳感器，水平傳感器用于檢測車輛的行駛姿態(tài)。

參見圖3，當車輛由于路面不平整而發(fā)生側傾時，水平傳感器檢測到車身傾斜并向可編程邏輯控制器plc發(fā)出信號，plc經(jīng)計算得出哪個車輪處于最高的位置，并以此車輪為基準，由plc的模擬量模塊經(jīng)放大器向指定的三位四通比例換向閥發(fā)出指令，繼而控制液壓缸動作實現(xiàn)調(diào)平。

參見圖4，控制系統(tǒng)根據(jù)目標值的范圍設置了三種pid程序，通過設定不同的比例增益p、積分常數(shù)i和微分常數(shù)d的大小以實現(xiàn)不同的調(diào)節(jié)效果。當檢測到目標調(diào)整量大于10cm時，使用第一個pid1程序以實現(xiàn)系統(tǒng)有較快的調(diào)整速度，當目標調(diào)整量處于2-10cm之間時，使用第二個pid2程序以消除系統(tǒng)靜差，但系統(tǒng)存在一定的波動，當目標調(diào)整量小于2cm時，使用第三個pid3程序以防止超調(diào)和系統(tǒng)波動，實現(xiàn)精確調(diào)整。

參見圖5，水平傳感器實時監(jiān)測車輛行駛姿態(tài)，當檢測到車輛發(fā)生傾斜時，傳感器通過數(shù)據(jù)線將信號傳遞給plc，plc經(jīng)過計算，確定哪個車輪處于最高的位置，并以此車輪為基準，計算出其余三個液壓獨立懸架的目標調(diào)整量，當目標調(diào)整量大于10cm時，使用pid1程序進行調(diào)整，當目標調(diào)整量處于2-10cm時，使用pid2程序進行調(diào)整，當目標調(diào)整量小于2cm時，使用pid3程序進行調(diào)整。分段水平自適應pid控制，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、準確性和快速性三者的統(tǒng)一。

以上是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域普通技術人員還可以在此基礎上進行各種變換或改進，在不脫離本發(fā)明總的構思的前提下，這些變換或改進都應當屬于本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。