本申請(qǐng)涉及農(nóng)機(jī)，具體涉及一種農(nóng)用機(jī)械及其轉(zhuǎn)向控制方法、裝置和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、目前，具有線控底盤的農(nóng)用機(jī)械在丘陵、山地等地區(qū)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。線控底盤取消了液壓轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，從而其轉(zhuǎn)向功能須通過(guò)控制后輪的左右兩邊行走電機(jī)轉(zhuǎn)速的差速來(lái)實(shí)現(xiàn)，即實(shí)現(xiàn)后輪差速轉(zhuǎn)向控制。

2、對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)采用的后輪差速轉(zhuǎn)向控制策略是通過(guò)控制左右后輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速以達(dá)到差速轉(zhuǎn)向的效果，主要步驟包括：先通過(guò)ackerman-jeantand轉(zhuǎn)向模型求解得到整車的各驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)方向盤輸入角度求解得到各驅(qū)動(dòng)輪的需求扭矩，直接對(duì)扭矩進(jìn)行控制以調(diào)整后輪差速達(dá)到目標(biāo)差速。這一策略使得方向盤輸入角度與后輪差速一一對(duì)應(yīng)，保證了后輪差速的一致性。但在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中具有一定的局限性，例如，同樣的后輪差速在不同附著力的路面的轉(zhuǎn)向角度并不能保持一致，從而產(chǎn)生不一樣的差速效果。舉例而言，在水泥路面，方向盤輸入角度a，計(jì)算出后輪目標(biāo)差速b，此時(shí)車輛可以轉(zhuǎn)向。但如果是在附著力非常低的工況下(例如濕滑的泥地路面)，同樣的方向盤輸入角度a，計(jì)算出的后輪目標(biāo)差速仍然是b，而在泥地中后輪非常容易打滑，此時(shí)后輪在原地打滑而無(wú)法轉(zhuǎn)向，左右輪也形成了目標(biāo)差速b，但農(nóng)用機(jī)械實(shí)際上并沒(méi)有在轉(zhuǎn)向。因此，方向盤輸入角度與整車實(shí)際轉(zhuǎn)向無(wú)法在各種工況下保持統(tǒng)一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例的目的是提供一種農(nóng)用機(jī)械及其轉(zhuǎn)向控制方法、裝置和介質(zhì)，用以至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第一方面提供一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，包括：估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角；獲取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角；基于所述理想橫擺角速度與所述實(shí)際橫擺角速度之間的第一差值以及所述理想質(zhì)心側(cè)偏角和所述實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角之間的第二差值，執(zhí)行反饋控制算法以確定所述農(nóng)用機(jī)械的補(bǔ)償橫擺力矩；以及基于所述補(bǔ)償橫擺力矩，適應(yīng)于當(dāng)前轉(zhuǎn)向工況而進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩優(yōu)化分配。

3、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，在所述估算之前，所述轉(zhuǎn)向控制方法還包括：基于當(dāng)前的方向盤輸入角度，進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩初始分配。

4、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角包括采用下式計(jì)算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度ωrd：

5、

6、式中，l為整車軸距，vx為所述農(nóng)用機(jī)械的縱向速度，k為穩(wěn)定系數(shù)。采用下式估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想質(zhì)心側(cè)偏角βd：

7、βd≈δ

8、其中，δ為實(shí)時(shí)的方向盤輸入角度。

9、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述獲取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角包括：從預(yù)先安裝的角速度傳感器中讀取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度ωr；以及根據(jù)下式計(jì)算所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角β：

10、

11、其中，vx為所述農(nóng)用機(jī)械的縱向速度，ay為所述農(nóng)用機(jī)械的側(cè)向加速度，δt為預(yù)設(shè)處理周期。

12、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述反饋控制算法是模糊pid算法。

13、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述適應(yīng)于當(dāng)前轉(zhuǎn)向工況而進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩優(yōu)化分配包括以下任意一者或多者：在轉(zhuǎn)向過(guò)度工況下，控制所述后輪中的內(nèi)側(cè)輪減小輸出扭矩；在轉(zhuǎn)向不足工況下，控制所述后輪中的外側(cè)輪增大輸出扭矩；在坡道自旋工況下，控制所述后輪中的外側(cè)輪減小輸出扭矩；以及在行駛打滑工況下，控制所述后輪中的內(nèi)側(cè)輪和外側(cè)輪兩者減少輸出扭矩。

14、本申請(qǐng)第二方面提供一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制裝置，包括：理想?yún)?shù)估算模塊，用于響應(yīng)于所述農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向工況，估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角；實(shí)際參數(shù)獲取模塊，用于獲取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角；控制模塊，用于基于所述理想橫擺角速度與所述實(shí)際橫擺角速度之間的第一差值以及所述理想質(zhì)心側(cè)偏角和所述實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角之間的第二差值，執(zhí)行反饋控制算法以確定所述農(nóng)用機(jī)械的補(bǔ)償橫擺力矩；以及補(bǔ)償扭矩分配模塊，用于基于所述補(bǔ)償橫擺力矩，適應(yīng)于當(dāng)前轉(zhuǎn)向工況而進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩優(yōu)化分配。

15、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述理想?yún)?shù)估算模塊被配置為采用下式計(jì)算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度ωrd：

16、

17、式中，l為整車軸距，vx為所述農(nóng)用機(jī)械的縱向速度，k為穩(wěn)定系數(shù)。

18、并且，所述理想?yún)?shù)估算模塊被配置為采用下式估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想質(zhì)心側(cè)偏角βd：

19、βd≈δ

20、其中，δ為實(shí)時(shí)的方向盤輸入角度。

21、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述實(shí)際參數(shù)獲取模塊被配置為：從預(yù)先安裝的角速度傳感器中讀取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度ωr；以及根據(jù)下式計(jì)算所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角β：

22、

23、其中，vx為所述農(nóng)用機(jī)械的縱向速度，ay為所述農(nóng)用機(jī)械的側(cè)向加速度，δt為預(yù)設(shè)處理周期。

24、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述補(bǔ)償扭矩分配模塊被配置為執(zhí)行以下任意一者或多者：在轉(zhuǎn)向過(guò)度的工況下，控制所述后輪中的內(nèi)側(cè)輪減小輸出扭矩；在轉(zhuǎn)向不足的工況下，控制所述后輪中的外側(cè)輪增大輸出扭矩；在坡道自旋工況下，控制所述后輪中的外側(cè)輪減小輸出扭矩；以及在行駛打滑工況下，控制所述后輪中的內(nèi)側(cè)輪和/或外側(cè)輪減小輸出扭矩。

25、本申請(qǐng)實(shí)施例第三方面還提供一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制裝置，包括：存儲(chǔ)器，被配置成存儲(chǔ)指令；以及處理器，被配置成從所述存儲(chǔ)器調(diào)用所述指令以及在執(zhí)行所述指令時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)上述任意的轉(zhuǎn)向控制方法。

26、本申請(qǐng)實(shí)施例第四方面還提供一種農(nóng)用機(jī)械，包括上述任意的轉(zhuǎn)向控制裝置。

27、本申請(qǐng)實(shí)施例第五方面還提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行上述任意的轉(zhuǎn)向控制方法。

28、通過(guò)上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)實(shí)施例利用橫擺力矩與橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角之間的關(guān)系，計(jì)算質(zhì)心側(cè)偏角理想值和橫擺角速度理想值與實(shí)際值之間的差值，通過(guò)反饋控制方式計(jì)算得到的補(bǔ)償橫擺力矩，以結(jié)合轉(zhuǎn)向工況重新分配后輪扭矩，實(shí)現(xiàn)平滑、穩(wěn)定的行走和轉(zhuǎn)向，解決了農(nóng)用機(jī)械在附著力非常低的工況下因驅(qū)動(dòng)扭矩分配不合理導(dǎo)致的打滑問(wèn)題。

29、本申請(qǐng)實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，在所述估算之前，所述轉(zhuǎn)向控制方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述估算所述農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述獲取所述農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述反饋控制算法是模糊pid算法。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述適應(yīng)于當(dāng)前轉(zhuǎn)向工況而進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩優(yōu)化分配包括以下任意一者或多者：

7.一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述理想?yún)?shù)估算模塊被配置為：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述實(shí)際參數(shù)獲取模塊被配置為：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償扭矩分配模塊被配置為執(zhí)行以下任意一者或多者：

11.一種農(nóng)用機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括：

12.一種農(nóng)用機(jī)械，其特征在于，包括權(quán)利要求7-11中任意一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置。

13.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種農(nóng)用機(jī)械及其轉(zhuǎn)向控制方法、裝置和介質(zhì)，屬于農(nóng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：估算農(nóng)用機(jī)械的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角；獲取農(nóng)用機(jī)械的實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角；基于所述理想橫擺角速度與所述實(shí)際橫擺角速度之間的第一差值以及所述理想質(zhì)心側(cè)偏角和所述實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角之間的第二差值，執(zhí)行反饋控制算法以確定所述農(nóng)用機(jī)械的補(bǔ)償橫擺力矩；以及基于所述補(bǔ)償橫擺力矩，適應(yīng)于當(dāng)前轉(zhuǎn)向工況而進(jìn)行針對(duì)所述農(nóng)用機(jī)械的后輪扭矩優(yōu)化分配。本申請(qǐng)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑、穩(wěn)定的行走和轉(zhuǎn)向，解決了農(nóng)用機(jī)械在附著力非常低的工況下因驅(qū)動(dòng)扭矩分配不合理而導(dǎo)致的打滑問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：伍奧,趙松培,余軍,冀承陶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中聯(lián)農(nóng)業(yè)機(jī)械股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9