分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是：先根據(jù)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力源車(chē)與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組之間的位姿誤差，應(yīng)用相應(yīng)的控制算法，算出此時(shí)動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組所需的轉(zhuǎn)向角度和行駛速度，并通過(guò)建立和分析電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)向控制策略和控制器控制指令，控制動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)。其優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了單人駕駛分體式動(dòng)車(chē)組，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少煤礦主航道的占用時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；解決了由于井下特殊工況下對(duì)諸多性能優(yōu)良控制及傳感元件難以獲得使用許可而造成的轉(zhuǎn)向不靈活、轉(zhuǎn)向半徑大、側(cè)翻和操縱穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種車(chē)輛的轉(zhuǎn)向控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于巷道地形復(fù)雜，端面窄小及空間狹長(zhǎng)，動(dòng)車(chē)組經(jīng)常需要進(jìn)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)向操作。本發(fā)明中的巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組，其動(dòng)力源車(chē)與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組之間采用鐵鏈柔性連接，動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組前端設(shè)置可伸縮的拉桿。通過(guò)應(yīng)用適當(dāng)?shù)目刂撇呗裕梢詫?shí)現(xiàn)動(dòng)力源車(chē)與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源車(chē)行走，動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組自動(dòng)跟隨動(dòng)力源車(chē)軌跡。
[0003]目前依靠?jī)蓚€(gè)駕駛員共同操作的分體式動(dòng)車(chē)組，需要兩個(gè)駕駛員密切配合。煤礦機(jī)械搬運(yùn)設(shè)備的高效性和快速性是兩個(gè)急需解決的方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)兩個(gè)駕駛員共同操作的分體式動(dòng)車(chē)組，提供一種適用于超窄、超低和超長(zhǎng)車(chē)輛在巷道復(fù)雜環(huán)境下的轉(zhuǎn)向控制，可實(shí)現(xiàn)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的單人駕駛的由微電控制的液壓動(dòng)力源車(chē)與液壓動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組所組成的分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法。
[0005]本發(fā)明是基于傳感器反饋的整車(chē)空間姿態(tài)識(shí)別技術(shù)及在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的前后車(chē)獨(dú)立轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制，可以使動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組按照動(dòng)力源車(chē)的行駛軌跡前進(jìn)。
[0006]具體實(shí)現(xiàn)步驟為:先根據(jù)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力源車(chē)與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組之間的位姿誤差，應(yīng)用相應(yīng)的控制算法，算出此時(shí)動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組所需的轉(zhuǎn)向角度和行駛速度，并通過(guò)建立和分析電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)向控制策略和控制器控制指令，控制動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)；轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛室執(zhí)行操作的駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，產(chǎn)生電信號(hào)，控制動(dòng)力源車(chē)轉(zhuǎn)向的控制器按照預(yù)先設(shè)定的程序及電信號(hào)大小對(duì)比例換向閥的開(kāi)口進(jìn)行控制，從而控制動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向控制器，進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使得輪組轉(zhuǎn)向；動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組通過(guò)轉(zhuǎn)向控制器進(jìn)行位姿解析，智能控制其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，調(diào)整其轉(zhuǎn)角和速度，自動(dòng)跟蹤動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向軌跡，從而實(shí)現(xiàn)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述步驟，動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向傳感器與方向盤(pán)連接，接收方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角信號(hào)；運(yùn)輸車(chē)各個(gè)軸線分別裝有轉(zhuǎn)向傳感器，接收和反饋各輪組的轉(zhuǎn)角信號(hào)。
[0008]本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組可以自動(dòng)跟蹤動(dòng)力源車(chē)的行駛軌跡，從而實(shí)現(xiàn)單人駕駛分體式動(dòng)車(chē)組，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少煤礦主航道的占用時(shí)間，提高
生產(chǎn)效率。
[0010]本車(chē)可實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)向模式，使分體式動(dòng)車(chē)組可以在狹小的空間中實(shí)現(xiàn)靈活、平穩(wěn)、準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向。
[0011]通過(guò)增加單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)的數(shù)量，組成動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)裝載多件或多種煤礦設(shè)備，提高了設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)的運(yùn)輸效率。
[0012]本車(chē)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源、轉(zhuǎn)向、懸掛、制動(dòng)等多系統(tǒng)、多機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)控制。
[0013]采用分段多模式的控制策略。本發(fā)明應(yīng)用柔性連接多動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)空間協(xié)調(diào)位姿解析法，采取多種控制策略，解決了由于井下特殊工況下對(duì)諸多性能優(yōu)良控制及傳感元件難以獲得使用許可而造成的轉(zhuǎn)向不靈活、轉(zhuǎn)向半徑大、側(cè)翻和操縱穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)流程圖；
[0015]圖2是轉(zhuǎn)向位置控制框圖；
[0016]圖3是分體式動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向模式示意圖；
[0017]圖4是基于前車(chē)溯源的軌跡跟蹤模型圖；
[0018]圖5是基于后車(chē)溯源的軌跡跟蹤模型圖；
[0019]圖6是分體式動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)圖；
[0020]圖7是分體式動(dòng)車(chē)組示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 本發(fā)明的控制流程如圖1所示。
[0022]巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力源車(chē)和動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組的轉(zhuǎn)向輪組上安裝有傳感器，通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，精確控制輪組擺角，其控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
[0023]本發(fā)明中，巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組可以實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)向模式，使運(yùn)輸車(chē)在工作空間狹小的情況下，實(shí)現(xiàn)車(chē)身平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向靈活準(zhǔn)確以及單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)縱、橫行駛。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所涉及的轉(zhuǎn)向形式包括:動(dòng)車(chē)組整體轉(zhuǎn)向要求的直行、斜行、橫行、八字轉(zhuǎn)向、半八字轉(zhuǎn)向、頭尾擺動(dòng)及原地回轉(zhuǎn)等和運(yùn)輸車(chē)中各單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)獨(dú)立轉(zhuǎn)向要求的直行+八字轉(zhuǎn)向、直行+半八字轉(zhuǎn)向、直行+原地回轉(zhuǎn)、直行+頭尾擺動(dòng)等。如圖3所示。
[0024]本發(fā)明中，巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制也可以通過(guò)應(yīng)用基于前車(chē)溯源的軌跡跟蹤策略實(shí)現(xiàn)。如圖4所示。還可以通過(guò)應(yīng)用基于后車(chē)溯源的軌跡跟蹤策略實(shí)現(xiàn)。如圖5所示。
[0025]下面以分體式動(dòng)車(chē)組為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，如圖7所示。
[0026]各運(yùn)輸車(chē)分別安裝前多通閥塊和后多通閥塊，前、后多通閥塊上安裝輸入端快換接頭和輸出端快換接頭。第一運(yùn)輸車(chē)6的前多通閥塊3的輸出端快換接頭4通過(guò)膠管5與第一運(yùn)輸車(chē)6的后多通閥塊9的輸入端快換接頭10連接；第一運(yùn)輸車(chē)6的后多通閥塊9的輸出端快換接頭10通過(guò)膠管11與第二運(yùn)輸車(chē)14的前多通閥塊13的輸入端快換接頭12連接；第二運(yùn)輸車(chē)14的前多通閥塊13輸出端與第二運(yùn)輸車(chē)14上的馬達(dá)連接。至此，實(shí)現(xiàn)了能源在運(yùn)輸動(dòng)力車(chē)組上的傳遞。
[0027]轉(zhuǎn)向傳感器位于駕駛室I內(nèi)，用于接受來(lái)自方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角信號(hào)。主控制器置于動(dòng)力源車(chē)防爆盒2內(nèi)，第一從控制器置于第一運(yùn)輸車(chē)防爆盒8內(nèi)，依此類(lèi)推。動(dòng)力源車(chē)采用前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向模式，通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。各單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)均采用相應(yīng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向模式，各軸線均配有轉(zhuǎn)向傳感器，實(shí)時(shí)接收和發(fā)送各輪組的轉(zhuǎn)角信號(hào)。動(dòng)力源車(chē)與第一單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)之間、與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組之間的轉(zhuǎn)向控制方法一樣，在此僅以動(dòng)力源車(chē)與第一單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)之間的轉(zhuǎn)向控制進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基于多種控制方式。動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組在轉(zhuǎn)向時(shí)自動(dòng)跟隨動(dòng)力源車(chē)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制。車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)如圖6所示，駕駛員將方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)角度，該角度通過(guò)轉(zhuǎn)向傳感器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)，通過(guò)總線傳到主控制器。控制器根據(jù)采集的控制信號(hào)，識(shí)別轉(zhuǎn)向模式，然后根據(jù)整車(chē)輪系轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和方向盤(pán)輸入的角度，解析出各輪組的期望轉(zhuǎn)角，再通過(guò)總線接收角位移傳感器采集的最新實(shí)際輪組轉(zhuǎn)角，采用相應(yīng)的控制算法求解各轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的控制量輸出，并向各節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制指令，控制電磁閥閥芯開(kāi)口的大小，從而控制進(jìn)入動(dòng)力源車(chē)轉(zhuǎn)向油缸的流量。控制器通過(guò)內(nèi)部信號(hào)處理，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)流量信號(hào)，控制轉(zhuǎn)向的角度，從而控制轉(zhuǎn)向油缸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，該角度信號(hào)又會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上設(shè)置的轉(zhuǎn)向傳感器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)反饋給控制器，使其和輸入的控制信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)偏差信號(hào)再次調(diào)節(jié)電磁閥閥芯的開(kāi)口度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向的角度，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)跟蹤閉環(huán)控制。動(dòng)力源車(chē)轉(zhuǎn)向，使動(dòng)力源車(chē)和第一單動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)之間的姿態(tài)發(fā)生了變化，連桿和動(dòng)力源車(chē)之間產(chǎn)生了一個(gè)角度，這個(gè)角度通過(guò)轉(zhuǎn)向傳感器轉(zhuǎn)換把信號(hào)發(fā)送給第一從控制器，第一從控制再把信號(hào)反饋給主控制器，通過(guò)主控制器和第一從控制器之間的通訊，由第一從控制器發(fā)出電信號(hào)給電磁閥，控制轉(zhuǎn)向油缸推動(dòng)各個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)各輪組轉(zhuǎn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是:先根據(jù)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力源車(chē)與動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組之間的位姿誤差，應(yīng)用相應(yīng)的控制算法，算出此時(shí)動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組所需的轉(zhuǎn)向角度和行駛速度，并通過(guò)建立和分析電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)向控制策略和控制器控制指令，控制動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)；轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛室執(zhí)行操作的駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，產(chǎn)生電信號(hào)，控制動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向控制器按照預(yù)先設(shè)定的程序及電信號(hào)大小對(duì)比例換向閥的開(kāi)口進(jìn)行控制，從而控制動(dòng)力源車(chē)轉(zhuǎn)向的控制器，進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使得輪組轉(zhuǎn)向；動(dòng)力運(yùn)輸車(chē)組通過(guò)轉(zhuǎn)向控制器進(jìn)行位姿解析，智能控制其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，調(diào)整其轉(zhuǎn)角和速度，自動(dòng)跟蹤動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向軌跡，從而實(shí)現(xiàn)巷道無(wú)軌分體式液壓動(dòng)車(chē)組的轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式動(dòng)車(chē)組多車(chē)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是:動(dòng)力源車(chē)的轉(zhuǎn)向傳感器與方向盤(pán)連接，接收方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角信號(hào)；運(yùn)輸車(chē)各個(gè)軸線分別裝有轉(zhuǎn)向傳感器，接收和反饋各輪 組的轉(zhuǎn)角信號(hào)。
【文檔編號(hào)】B62D12/00GK103600770SQ201310585064
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】趙靜一, 郭銳, 李彩紅 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)