静液压驱动车辆电子防打滑系统实现.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ N o ． 1 0 ． 2 01 l 静液压驱动车辆电子防打滑系统实现 赵杏新 萨澳行走液压 上海 有限公司 ， 上海2 0 0 2 3 3 摘要 介绍静液压驱 动车辆 电子防打滑的系统组成 ， 阐述一泵 四马达驱动 系统 的特 点 ， 防打滑 系统 硬件 要求 ； 分析防打滑 系统 控制 程序 ， 参考速度 的选取 ， P I D调节器控制模块 ， 总结 电子防打滑系统的优点及其应用领域 。 关键词 电 比例马达带 速度 传感器 ； 零排量 ； 转角传感器 ； 速度传感器 ； P L U S 1控制器 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 1 0 0 0 6 7 0 2 S o l ut i on f o r El e c t r i c a l Co n t r o l An t i S p i n S y s t e m o f Hy d r o s t a t i c Pr o p e l Ve hi c l e ZHA0 Xi n g -x i n S a u e r - D a n f o s s - D a i k i n Mo b i l e Hy d r a u l i c s s h a n g h a i C o ． ， L t d ． ，S h a n g h a i 2 0 0 2 3 3 ，C h i n a Ab s t r a c t I n t r o d u c t i o n o f El e c t ri c a l An t i - S p i n s y s t e m c o n fi g u r a t i o n o f Hy d r o s t a t i c p r o p e l v e h i c l e ．P r o p e l mo t o r c h a r a c t e r i s t i c i s d e s c ri b e d ． T h e r e q u i r e me n t o f h a r d ware i n An t i - S p i n ． An a l y s i s o f c o n t r o l s o f t wa r e i s o ff e r e d ． R e f e r e n c e s p e e d s e l e c t e d r u l e r s a n d P I D c o n t r o l f u n c t i o n d e s c rip t i o n i s g i v e n i n t h i s a r t i c l e ．C o n c l u s i o n i s d r e w i n a d v a n t a g e o f An t i - S p i n s y s t e m a n d a p p l i c a t i o n are a ． Ke y W o r d s e l e c t r o n i c - p r o p o rti o n a l c o n t r o l mo t o r wi t h s p e e d s e n s o r ； z e r o d e g r e e mo t o r ； a n g l e s e n s o r s ； P L US I c o n t r o l l e r 0 引 舌 随着电液技术的快速发展 。静液压驱动逐渐成为 工程机械与农业机械等车辆行走 的主要驱动方式 。车 辆行驶 过程 中由于各轮胎与地 面之 间的附着系数 不 同， 出现车辆驱动力矩超过轮胎与地面间的附着极 限， 驱动轮过度 滑转 ， 出现侧滑 、 激转 、 侧翻或转 向反应迟 钝等 问题 。所 以合理地调节轮胎与地面间的作用力即 进行驱动 防滑控制可以根本上解决上述 问题『 l 1 。文章主 要基于一泵四马达驱动系统作分析 。 1 原理简介 一 泵 四马达并联驱动形式原理图如图 1 所示 。 图 1 一泵四马达 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 0 1 作者 简介 赵 杏新 1 9 8 0 一 ， 男 ， 硕 士研究生 ， 现 就职于 萨澳行走液 压 上 海 有 限公 司系统应用 工程部 。 系统元件均来 自萨澳一 丹 佛斯公 司 。液压元件 由 H1系列 电比例控制闭式泵与高效率的 H1系列带零排 量电 比例排量控制马达组成。四个马达均带有脉冲速 度传感器， 用于检测每个马达的实际转速 。电控元件包 括 P L U S I控制器 ， 车轮转角传感器等。 在车辆行走 中， 由控制程序根据速度传感器检测的车轮转速与参考速 度 比较计算相应车轮的滑差率 。同时应考虑车辆转弯 与加速度等因素。 2 控制程序 萨澳一 丹佛斯控制程序主要 由核心控制模块与功 能拓展插件组成 。控制程序将转角传感器检测到的每 个车轮角度输入到控制器 。基于车辆结构参数的轴距 与轮距 同样 以坐标的形式输入控制器 。 如 图 2所示 ； 以 左后轮为坐标原点根据左右车轮的轮距与前后车轴轴 距得到每个车轮的坐标值。 图 2 车辆结构参数 67 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 1 0期 控制程序通过车轮绝对速度与相对速度计算相应 差速。其中绝对车速 由马达速度传感器获得 的马达转 速经过减速比与车轮直径等参数计算得到。由于转 向 时必须满足 阿克曼转向几何条件[3 - 4 ] ， 整车的转弯半径 可以根据轮胎角度计算得 出，再根据不 同车轮的转弯 半径 见图 3 求得相应的相对速度。由于有差速 的存 在 ，程序控制可以根据计算所得的相对速度正确地控 制马达排量 ， 消除或者减小滑动差。 曼 机器 点 、 、 、 、 、 ＼ ‘ 【 图 3转 弯 半 径 相对速度与参考速度之差相对于参考速度的百分 比称为滑差率 ， 滑差率 由以下式 1 计算 ， 原则取 四车 轮中最小速度或者最大速度作为参考速度。 滑差率 M a x 1 相对速度／ 参考L x l O 0 ％ 一 1 l 一 误差， 0 1 误 差 由基本 误 差 、 速度 相 关误 差 、 转 向角度 相关 误 差组成。基本误差是考虑车辆结构等因素 速度相关误 差考虑车轮检测速度产生 的误差 ；角度误差是转向角 度传感器检测产生 的误差 。在车辆刚刚起步时转速传 感 器检 测 的精 度 问题 ，会 导 致 在低 速 时检 测 到不 同车 轮的速度并不准确 ，因此在低速时程序模块 只是计算 不同车轮的速度与参考速度的差作为误差。程序模块 将对速度差的误差与滑差百分 比的误差做加权 处理 ， 见图 4 。 在速度很低时 ， 仅使用相对速度误差值， 当参考 速度达到设定值 时， 只采用滑差百分 比； 在中间时采用 加权处理法计算出滑差。 图 4误差加权 图 控制模块 P I D调节器以每个车轮的滑差率作为输 入 。 P I D调节器比例增益、 积分增益 、 微分增益可分别通 过程序界面进行设定。 P I D调节器 的输出值为三个增益 的总和，该输 出值 与每个马达排量控制设定点共同控 制马达排量。 控制程序基于 图形化 的 P L U S l编程平台 G U I D E 软件实现 ， 防打滑程序是完整的软件 】 。调试时通过 P L U S I S e r v i c e T o o l 软件 运 行 防打 滑车 辆 服务 I 具 设定各参数与进行系统监测【 7 I 。图 5为诊断服务软件的 界面。在界面中的每个模块均有子模块 ， 进入予模块 丁 设定车辆几何参数 、 角度传感器的标定 、 速度传感器的 标定 。在 中间 A S C核心控制模块 内可 以设定不 的增 益与反馈的相应参数。 S y s t e m Ov e r vi e w s t e er ing P l u gl n fI 1 日 v *{ jnt Y F 】 0 0 } u m 什_ R 。 0 Ⅲ o⋯j ” o 0 0 m ， H B 。 ⋯ 0 m 5 t a t eMa ch i nePl u gm ～H二 ‘ ．。 _ j ～ ～⋯ s ⋯ ⋯ dc c 砩 C 0 n o u0 一 R 6d} l H t d _ 枯TOIel I 、￡“ 0 F 1 0 ⋯ Ft 口 】 。⋯ }f’ 。 。 } ⋯ 。 F l 。 一。 } h ⋯⋯d 日 。 一 ． ” 0 ⋯ O 】 ， 囝 _ 枷” c ， { l m 。 ” o 0‘ 幽 5服 务 工 具 界 回 3 电子 防打滑系统 的优点 液压系统设计简单 ， 无流量控制阀。在检测到某轮 打滑时， 由于驱动马达的排量 为电比例控制 ， 通过减小 马达排量来获得流量正确分配。电子防打滑系统液压 回路 中无流量控制阀 ． 或者分流阀 ， 系统发热少 ， 控制 灵活。因此可一定程度减小散热功率的要求 ， 因此更节 能节约燃料 ， 使机器更具有使用经济性操作舒适性。 4 应用前景 电子 防 打滑 系统 可应 用 于 压路 机 、 铣 刨 机 、 农 药 洒 布车 、 收获机械等领域中。由于将来节能减排 的要求 ， 电子防打滑整套方案将获得越来越广泛的应用 。 参 考 文 献 『 1 1 左志 宇， 等． 基于模糊 P I D方法 的全液压 四轮驱 动底 黜咀液 防滑控制系统设计【 J ] ． 机械设计 与制造， 2 0 1 0 1 2 ． 【 2 】 姜 明 国． 阿克曼 原理 与矩 形 化转 向梯 形 没 计⋯． 汽 技 术， 1 9 9 4 5 ． [ 3 】 王智 晶， 周 波． 电动四轮转 向汽车电f 筹速问题研 究⋯_ r j 匕 j 汽车． 2 0 1 0 3 ．