專利名稱：一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛自動控制技術，尤其是涉及一種無需手動，操作便捷的雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)的控制方法。
背景技術：
一般無轉向輪車的發(fā)動機的動力通過CVT后直接輸入到靜液驅動橋，在發(fā)動機油門一定的情況下，通過改變驅動橋的速比，從而進一步調節(jié)輪 軸的輸出轉速/轉矩。當在車輛的左右兩側同時采用獨立的靜液驅動橋時，車輛的轉向也可以通過兩側的轉軸的差速來實現(xiàn)。由于兩個驅動橋是完全獨立的，差速具有多樣性，轉向的效果也是非常豐富的，可以很容易就實現(xiàn)汽車難以實現(xiàn)的“原地轉向”。然而，這種操控的靈活性也給車輛行駛的穩(wěn)定性帶來了負面的影響。用手動去調節(jié)兩側的驅動橋具有不便操控性和誤操作性。不便操作性是因為需要左右手分別去調節(jié)兩側驅動橋，同時還要兼顧發(fā)動機的油門，所以很不方便。另外，由于左右手極難在復雜的路面/車速下按需要來實現(xiàn)精確調節(jié)，容易產(chǎn)生誤操作。所以開發(fā)一款自動化系統(tǒng)來實現(xiàn)轉向和速度操控時必須的。
發(fā)明內容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術所存在的手動同時調節(jié)兩側驅動橋和油門帶來的不方便且容易誤操作的問題，提供了一種無需手動操作，操作便捷的雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法。本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)，該雙驅無轉向輪車包括設置在左右兩排的左側非轉向輪和右側非轉向輪，左側非轉向輪和右側非轉向輪各自通過半軸與發(fā)動機輸出軸相聯(lián)動，系統(tǒng)包括左側驅動橋、右側驅動橋、左側伺服系統(tǒng)、右側伺服系統(tǒng)、控制中心和信號采集單元，所述左右兩側非轉向輪的半軸上分別連接左側驅動橋和右側驅動橋，左側驅動橋和右側驅動橋分別連接左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)，左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)連接在控制中心上，所述信號采集單元包括檔位信號傳感器、油門開度傳感器和轉向手柄角度傳感器，檔位信號傳感器、油門開度傳感器和轉向手柄角度傳感器分別連接在控制中心上。雙驅無轉向輪具有左右兩排輪，兩排輪都為非轉向輪，該左右兩側非轉向輪各自通過聯(lián)動裝置相聯(lián)動，聯(lián)動裝置分別與左右兩側車輪半軸連接。該檔位信號傳感器用于檢測車的檔位信號，油門開度傳感器用于檢測轉向手柄上的油門轉動角度，轉向手柄角度傳感器用于檢測轉向手柄轉動的角度，控制中心根據(jù)信號采集器的各個信號計算出兩側輪的速度，控制中心將得到的左側輪速度信號發(fā)送給左側伺服系統(tǒng)，將右側輪速信號發(fā)送給右側伺服系統(tǒng)，左側和右側伺服系統(tǒng)根據(jù)輪速信號分別發(fā)送命令給左側和右側驅動橋，控制驅動橋的速比，即分別控制左側和右側非轉向輪的速度，從而實現(xiàn)了轉彎。本發(fā)明采用自動轉彎操作系統(tǒng)，避免了手動調節(jié)左右兩側驅動橋還需兼顧發(fā)動機油門帶來的操控不便以及誤操作的問題。一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，采用權利要求I所述的自動化控制系統(tǒng)，其特征是包括以下步驟
I).根據(jù)轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛是否進行轉彎；
轉向手柄角度傳感器檢測出轉向手柄轉向的角度，設定前進方向左右若干角度為非轉彎角度，其他角度則為轉彎角度，若檢測到的角度大于非轉彎角度，則控制中心判斷車鄰進7TT轉彎。2).若為轉彎，進入下一步驟，若不為轉彎，則處理器發(fā)送信號給左右伺服系統(tǒng)，由左右伺服系統(tǒng)控制左、右驅動橋的轉向相同；在非轉彎狀態(tài)，左、右兩側驅動橋的速比保持一致，且左、右兩側驅動橋的轉向一致，這樣保持前進或后退的行駛狀態(tài)。3).控制中心根據(jù)油門開度傳感器計算出車輛轉彎前行駛速度，根據(jù)手柄角度傳感器的轉動角度信息計算出車輛轉彎半徑，然后再根據(jù)行駛速度、轉彎半徑和左、右兩側非轉向輪之間的輪距分別計算出左側非轉向輪和右側非轉向輪的速度，并根據(jù)速度得出左右兩側驅動橋速比值；車輛發(fā)動機輸出轉軸轉速是由發(fā)動機的油門開度控制的，而發(fā)動機的油門開度就為轉向手柄上油門轉動角，則轉速與油門開度的關系為
ng=ki0t，其中為轉速，&為油門開度，J^1為比例系數(shù)。根據(jù)手柄角度傳感器檢測到
的信息可以得到發(fā)動機輸出轉速，根據(jù)轉速可以得到車輛行駛速度。4).控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發(fā)送給左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)，左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)根據(jù)速比信息分別發(fā)出命令調節(jié)左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現(xiàn)車輛轉彎；通過控制左、右側驅動橋的速比，使得左右兩側非轉動輪速度不同，通過差速實現(xiàn)轉彎。5).轉向手柄回正后,貝U進入步驟I)。作為一種優(yōu)選方案，所述控制中心內設置有車輛轉彎時內側輪速度數(shù)學公式
權利要求
1.一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)，該雙驅無轉向輪車包括設置在左右兩排的左側非轉向輪和右側非轉向輪，左側非轉向輪和右側非轉向輪各自通過半軸與發(fā)動機輸出軸相聯(lián)動，其特征在于系統(tǒng)包括左側驅動橋(4)、右側驅動橋(6)、左側伺服系統(tǒng)(3)、右側伺服系統(tǒng)(5)、控制中心(2)和信號采集單元(1)，所述左右兩側非轉向輪的半軸上分別連接左側驅動橋(4)和右側驅動橋(6)，左側驅動橋和右側驅動橋分別連接左側伺服系統(tǒng)(3)和右側伺服系統(tǒng)(5)，左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)連接在控制中心(2)上，所述信號采集單元(I)包括檔位信號傳感器(7 )、油門開度傳感器(8 )和轉向手柄角度傳感器(9)，檔位信號傳感器、油門開度傳感器和轉向手柄角度傳感器分別連接在控制中心(2)上。
2.一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，采用權利要求I所述的自動化控制系統(tǒng)，其特征是包括以下步驟 1).根據(jù)轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛是否進行轉彎； 2).若為轉彎，進入下一步驟，若不為轉彎，則控制中心發(fā)送信號給左、右伺服系統(tǒng)，由左、右伺服系統(tǒng)控制左、右驅動橋的轉向相同； 3).控制中心根據(jù)油門開度傳感器計算出車輛轉彎前行駛速度，根據(jù)手柄角度傳感器的轉動角度信息計算出車輛轉彎半徑，然后再根據(jù)行駛速度、轉彎半徑和左、右兩側非轉向輪之間的輪距分別計算出左側非轉向輪和右側非轉向輪的速度，并根據(jù)速度得出左右兩側驅動橋速比值； 4).控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發(fā)送給左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)，左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)根據(jù)速比信息分別發(fā)出命令調節(jié)左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現(xiàn)車輛轉彎； 5).轉向手柄回正后，則進入步驟I)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，其特征是所述控制中心內設置有車輛轉彎時內側輪速度數(shù)學公式Vl= (r--)-和外側輪速度數(shù)學公式v2 = (|- + -)-,其中r為轉彎半徑，V為車輛 2 r2 r速度，d為左右兩側輪之間的輪距，所述控制中心根據(jù)根據(jù)車輛速度、轉彎半徑和輪距可得到轉彎時內側輪速度和外側輪速度。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，其特征是在所述步驟3)中還包括根據(jù)轉向手柄傳感器的信息判斷車輛左轉或右轉的步驟，該步驟為 若判斷車輛左轉，則左側非轉向輪和右側非轉向輪分別根據(jù)內側輪速度公式和外側輪速度公式得出速度； 若判斷車連右轉，則右側非轉向輪和左側非轉向輪分別根據(jù)內側輪速度公式和外側輪速度公式得出速度。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，其特征是在所述步驟I)之前還具有根據(jù)檔位信號傳感器信號進行車輛狀態(tài)的判斷步驟，該步驟如下 a.車輛是否處于原地轉向檔，若是則進入下一步驟，否則進入步驟c; b.控制中心轉向手柄角度傳感器判斷原地轉向方向，然后發(fā)送信號給左、右伺服系統(tǒng)，由左、右伺服系統(tǒng)控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向相反，其中若是順時針原地轉向，則控制左側非轉動輪正轉，右側非轉動輪反轉，若是逆時針原地轉向，則控制左側非轉動輪反轉，右側非轉動輪正轉； C.車輛處于前進檔還是倒車檔， 若是處于前進檔，則控制中心發(fā)送信號給左、右側伺服系統(tǒng)，由左、右側伺服系統(tǒng)分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向正轉； 若是處于倒車檔，則控制中心發(fā)送信號給左、右側伺服系統(tǒng)，由左、右側伺服系統(tǒng)分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向反轉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統(tǒng)及控制方法。解決現(xiàn)有技術中手動同時調節(jié)兩側驅動橋和油門帶來的不方便且容易誤操作的問題。系統(tǒng)包括左側驅動橋、右側驅動橋、左側伺服系統(tǒng)、右側伺服系統(tǒng)、控制中心和信號采集單元，左側驅動橋和右側驅動橋分別連接左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)，左側伺服系統(tǒng)和右側伺服系統(tǒng)連接在控制中心上。本發(fā)明的優(yōu)點是設置有兩套獨立的驅動橋和兩套伺服系統(tǒng)，通過控制中心自動控制兩側輪速，實現(xiàn)轉彎，這樣避免了手動調節(jié)左右兩側驅動橋還需兼顧發(fā)動機油門帶來的操控不便以及誤操作的問題。
文檔編號B62D109/00GK102785695SQ201210223369
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2012年6月27日
發(fā)明者施東慶, 賈文良 申請人:義烏西貝虎特種車輛有限公司