履带式双泵双马达农机直线行走控制方法、系统及农机与流程

1.本发明涉及农机电控技术领域，尤其涉及一种履带式双泵双马达农机直线行走控制方法、系统及农机。


背景技术：

2.目前，履带式农机行走系统有机械式驱动系统和双泵双马达驱动系统。双泵双马达驱动系统由行走手柄、转向手柄、左侧变量泵、左侧定量马达、右侧变量泵和右侧变量马达组成；其中，左侧变量泵和左侧定量马达组成左侧驱动系统，右侧变量泵和右侧定量马达组成右侧驱动系统。左定量马达和右定量马达分别接减速机后与驱动轮连接，驱动轮连接履带，实现车辆的行走功能。
3.双泵双马达驱动系统，由于车辆两侧履带采用两套独立的行走系统，存在行走跑偏问题。行走跑偏的主要原因包括：一是两侧履带松紧度不同二是左右两侧液压马达系统内由于泵、阀和马达等液压元件内泄等故障造成压力和流量的明显差异，进而发生行走跑偏。
4.目前的解决办法有：一种是手动调整履带松紧度，使两侧松紧度一致；二是调整液压系统使两侧液压系统压力平衡。上述两种方式均存在操作不方便，而且需要隔一段时间就调整一次，耗费人力物力，用户体验不好。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种履带式双泵双马达农机直线行走控制方法、系统及农机。
6.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种履带式双泵双马达农机直线行走控制方法，包括：当车辆处于直线行走控制模式时，获取左侧马达转速、右侧马达转速和整车对地绝对速度；根据所述整车对地绝对速度确定当前行走速度下的目标马达转速；根据所述左侧马达转速、右侧马达转速和目标马达转速对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左侧马达转速和右侧马达转速与目标马达转速的差值均满足第一预设条件；第一闭环控制完成后获取车辆航向角，根据所述车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，使所述车辆航向角满足第二预设条件。
7.本发明的有益效果是：本发明根据左侧马达转速、右侧马达转速和目标马达转速对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左右马达转速均无限接近目标马达转速，满足了对农机行驶速度要求的同时实现了对农机直线行走的基本控制；并且，在第一闭环控制的基础上，本发明根据车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，使车辆航向角满足预设条件，实现在农机直线行走基本控制基础上的精准调控，确保双泵双马达农机直线行走，且对各种行驶路况适应性更强，无需手动调节，自动化程度高，极大提高了用户体验。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
9.进一步，所述根据所述左侧马达转速、右侧马达转速和目标马达转速对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左侧马达转速和右侧马达转速与目标马达转速的差值满足第一预设条件，包括：确定所述左侧马达转速与所述目标马达转速的第一差值，以及所述右侧马达转速与所述目标马达转速的第二差值；根据所述第一差值和第二差值对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使所述第一差值和第二差值均小于第一预设值。
10.采用上述进一步方案的有益效果是，根据第一差值和第二差值对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左右马达转速均无限接近目标马达转速，在满足了对农机行驶速度要求的同时实现了对农机直线行走的基本控制。
11.进一步，所述根据所述第一差值和第二差值对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使所述第一差值和第二差值均小于第一预设值，包括：如果所述第一差值小于所述第一预设值，且所述第二差值小于所述第一预设值，则不对左侧变量泵和右侧变量泵的电流值输出进行调整；如果所述第一差值小于所述第一预设值，且所述第二差值大于所述第一预设值，则增大右侧变量泵的电流值输出，增大右侧变量泵的排量，使所述第二差值小于所述第一预设值；如果所述第一差值大于所述第一预设值，且所述第二差值小于所述第一预设值，则增大左侧变量泵的电流值输出，增大左侧变量泵的排量，使所述第一差值小于所述第一预设值；如果所述第一差值大于所述第一预设值，且所述第二差值大于所述第一预设值，则同时增大左右两侧变量泵的电流值输出，同时增大左右侧变量泵的排量，使所述第一差值和所述第二差值均小于所述第一预设值。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，通过将第一差值和第二差值分别与第一预设值进行比较，根据比较结果调整左侧变量泵或右侧变量泵的电流值输出，从而改变变量泵的排量，进而改变相应的定量马达的转速，使左右马达转速均无限接近目标马达转速，在满足了对农机行驶速度要求的同时实现了对农机直线行走的基本控制。
13.进一步，所述车辆航向角包括左侧航向角和右侧航向角，所述根据所述车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，使所述车辆航向角满足第二预设条件，包括：当所述左侧航向角和所述右侧航向角均大于阈值范围上限时，则增大右侧变量泵的电流值输出，增大右侧变量泵的排量，直至所述左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，当左侧航向角和右侧航向角均大于阈值范围上限时，表明车轮处于右转弯状态，此时增加右侧变量泵的电流输出，增加右侧变量泵的排量，使右侧马达转速升高，右侧履带的线速度增加，同时检测左右两侧的航向角变化，使左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内，克服了由于农机两侧履带松紧度不同，以及地面阻力大小的差异等因素造成车辆方向发生偏移的情况，从而确保双泵双马达农机直线行走。
15.进一步，当所述左侧航向角和所述右侧航向角均小于阈值范围下限时，则增大左侧变量泵的电流值输出，增大左侧变量泵的排量，直至所述左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，当左侧航向角和所述右侧航向角均小于阈值范围下限时，表明车轮处于左转弯的状态，此时增加左侧变量泵的电流输出，增加左侧变量
泵的排量，使左侧马达转速升高，同时检测左右两侧的航向角变化，使左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内，克服了由于农机两侧履带松紧度不同，以及地面阻力大小的差异等因素造成车辆方向发生偏移的情况，从而确保双泵双马达农机直线行走。
17.进一步，当所述左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内时，则控制所述左侧变量泵和右两侧泵的排量维持不变。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，当左侧航向角和所述右侧航向角均处于阈值范围内时，表明车辆当前处于直线行走状态，因此无需对左右两侧变量泵的电流值进行调整。
19.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种履带式双泵双马达农机直线行走控制系统，包括：用于采集左侧马达转速的左侧马达转速传感器、用于采集右侧马达转速的右侧马达转速传感器、用于采集整车对地绝对速度的定位及测速模块、姿态测量模块和整车控制器；所述整车控制器用于在执行程序时实现上述技术方案所述的双泵双马达农机直线行走控制方法；所述姿态测量模块用于在第一闭环控制完成后获取车辆航向角。
20.进一步，所述姿态测量模块包括左侧姿态测量单元和右侧姿态测量单元，所述左侧姿态测量单元安装在机架的左侧横梁上，用于采集左侧航向角；所述右侧姿态测量单元安装在机架的右侧横梁上，用于采集右侧航向角。
21.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种农机，包括上述技术方案所述的履带式双泵双马达农机直线行走控制系统。
22.本发明附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
23.图1为本发明实施例提供的履带式双泵双马达农机直线行走控制方法流程图；
24.图2为本发明另一实施例提供的履带式双泵双马达农机直线行走控制方法流程图；
25.图3为本发明实施例提供的履带式双泵双马达农机直线行走控制系统框图。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
27.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。
举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
28.图1为本发明一实施例提供的履带式双泵双马达农机直线行走控制方法流程图。如图1所示，该方法包括：
29.s110，当车辆处于直线行走控制模式时，获取左侧马达转速、右侧马达转速和整车对地绝对速度。
30.双泵双马达驱动系统包括行走手柄、转向手柄、左侧变量泵、左侧定量马达、右侧变量泵和右侧变量马达等；其中，左侧变量泵和左侧定量马达组成左侧驱动系统，右侧变量泵和右侧定量马达组成右侧驱动系统。
31.本发明实施例可在左侧定量马达和右侧定量马达上安装转速传感器，从而获取左侧马达转速和右侧马达转速。可在车辆上安装定位测速装置，从而获取整车对地绝对速度。
32.s120，根据所述整车对地绝对速度确定当前行走速度下的目标马达转速。
33.本发明实施例中可通过整车控制器对获取的整车对地绝对速度进行转换，从而获取当前行走速度下的目标马达转速。
34.以履带式农机为例，根据整车对地绝对速度vo根据公式换算出当前行走速度下所需要的目标马达转速n0，公式如下：
35.n0＝(1000*v0*边减比)/(l*60)；
36.其中，l为履带标准长度，v0为整车对地绝对速度。
37.s130，根据所述左侧马达转速、右侧马达转速和目标马达转速对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左侧马达转速和右侧马达转速与目标马达转速的差值均满足第一预设条件。
38.s140，第一闭环控制完成后获取车辆航向角，根据所述车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，使所述车辆航向角满足第二预设条件。
39.上述实施例中，根据左侧马达转速、右侧马达转速和目标马达转速对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使左右马达转速均无限接近目标马达转速，满足了对农机行驶速度要求的同时实现了对农机直线行走的基本控制；并且，在第一闭环控制的基础上，本发明根据车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，使车辆航向角满足预设条件，实现了在农机直线行走基本控制基础上的精准调控，克服了由于农机两侧履带松紧度不同，以及地面阻力大小的差异等因素造成车辆方向发生偏移的情况，从而确保双泵双马达农机直线行走，且对各种行驶路况适应性更强，无需手动调节，自动化程度高，极大提高了用户体验。
40.如图2所示，履带式双泵双马达农机直线行走控制方法流程图。如图2所示，该方法包括：
41.当转向手柄处于中位且行走手柄处于非中位时(即车辆处于直线行走控制模式)，获取左侧变量泵的电流前馈值和右侧变量泵的前馈电流值。
42.获取左侧马达转速n1、右侧马达转速n2和整车对地绝对速度v0。
43.根据整车对地绝对速度确定当前行走速度下的目标马达转速n0；确定左侧马达转速n1与所述目标马达转速n0的第一差值δn1，以及右侧马达转速n2与所述目标马达转速n0
的第二差值δn2。
44.根据第一差值δn1和第二差值δn2对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第一闭环控制，使所述第一差值δn1和第二差值δn2均小于第一预设值δn。具体过程如下：
45.如果δn1》δn,并且δn2《δn，则增大左侧变量泵的电流值输出，增大左侧变量泵的排量，使左侧马达转速与目标马达转速的差值δn1《δn。具体地，获取左侧变量泵的电流反馈值(可通过pi d控制算法等获取电流反馈值)，右侧变量泵的电流反馈值为零。
46.如果δn1《δn,并且δn2》δn，则增大右侧变量泵的电流值输出，增大右侧变量泵的排量，使右侧马达转速与目标马达转速的差值δn2《δn。具体地，获取右侧变量泵的电流反馈值，左侧变量泵的电流反馈值为零。
47.如果δn1》δn,并且δn2》δn，则同时增大左右两侧变量泵的电流值输出，同时增大左右侧变量泵的排量，使左侧马达转速与目标马达转速的差值δn1《δn，使右侧马达转速与目标马达转速的差值δn2《δn。具体地，获取左侧变量泵的电流反馈值以及右侧变量泵的电流反馈值。
48.如果δn1《δn,并且δn2《δn，则不调整左右侧变量泵的电流值输出。即左侧变量泵的电流反馈值和右侧变量泵的电流反馈值均为零。
49.上述各种状态下，左侧变量泵的电流输出值为左侧变量泵的电流前馈值与电流反馈值之和；右侧变量泵的电流输出值为右侧变量泵的电流前馈值与电流反馈值之和。
50.通过上述步骤完成了马达转速调整的第一个闭环控制。如果不考虑履带松紧度等因素的影响，此时整车的行走状态是直线行走。但实际上由于农机两侧履带松紧度不同，以及地面阻力大小的差异等因素会造成车辆方向发生偏移。为解决这一技术问题，本发明实施例在第一闭环控制的基础上增加了第二闭环控制，从而消除上述因素对双泵双马达农机直线行走造成的影响。
51.在一个实施例中，根据车辆航向角对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制的具体过程包括：根据车辆航向角确定车辆行走姿态，根据车辆行走姿态对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制。
52.具体地，根据车辆航向角确定车辆行走姿态，包括：获取左侧航向角α和右侧航向角β，将左侧航向角α和右侧航向角β与角度阈值γ进行比较，判断车辆的行走姿态：
53.如果左侧航向角α满足(-γ《α《γ),并且右侧航向角β满足(-γ《β《γ)，则确认车辆处于直线行驶的状态；此时，左侧变量泵的电流调节和右侧变量泵的电流调节值均为零。
54.如果左侧航向角α满足(α》γ),并且右侧航向角β满足(β》γ)，则确认车辆处于右转弯的状态；此时，左侧变量泵的电流调节值为零，获取右侧额变量泵的电流调节值。
55.如果左侧航向角α满足(α《-γ),并且右侧航向角β满足(β《-γ)，则确认车辆处于左转弯的状态。此时，右侧变量泵的电流调节值为零，获取左侧变量泵的电流调节值。
56.上述各种状态下，左侧变量泵的电流输出值为左侧变量泵的电流前馈值、电流反馈值与电流调节值之和；右侧变量泵的电流输出值为右侧变量泵的电流前馈值、电流反馈值与电流调节值之和。
57.也就是说，上述实施例中根据车辆行走姿态对左侧变量泵和/或右侧变量泵进行第二闭环控制，如果车辆处于直线行驶的状态，左右两侧变量泵的排量维持不变，左右两侧变量泵的电流值不变。
58.如果车辆处于右转弯的状态，则表示右侧履带的线速度低于左侧履带的线速度，此时增加右侧变量泵的电流输出，增加右侧变量泵的排量，使右侧马达转速升高，右侧履带的线速度增加；同时检测左右两侧的航向角变化，当左侧航向角α满足(-γ《α《γ)且右侧航向角β满足(-γ《β《γ)时，停止调整右侧变量泵的电流值。
59.如果车辆处于左转弯状态，则表示左侧履带的线速度低于右侧履带的线速度，此时增加左侧变量泵的电流输出，增加左侧变量泵的排量，使左侧马达转速升高，同时检测左右两侧的航向角变化，当左侧航向角α满足(-γ《α《γ)且右侧航向角β满足(-γ《β《γ)时，停止调整左侧变量泵的电流值。
60.上述实施例中，根据左右航向角与阈值范围的比较结果调整左侧变量泵或右侧变量泵的电流输出，从而调整左侧变量泵或右侧变量泵，改变相应的定量马达的转速，克服了由于农机两侧履带松紧度不同，以及地面阻力大小的差异等因素造成车辆方向发生偏移的情况，从而确保双泵双马达农机直线行走，无需手动调节，自动化程度高，极大提高了用户体验。
61.如图3所示，本发明实施例提供一种双泵双马达农机直线行走控制系统，包括：用于采集左侧马达转速的左侧马达转速传感器、用于采集右侧马达转速的右侧马达转速传感器、用于采集整车对地绝对速度的定位及测速模块、姿态测量模块和整车控制器；所述姿态测量模块用于在第一闭环控制完成后获取车辆航向角；所述整车控制器用于在执行程序时实现上述实施例提供的双泵双马达农机直线行走控制方法。
62.整车控制器主要完成双泵双马达控制系统的逻辑控制和状态判断，通过can总线接收定位及测速模块数据，通过can总线或者串口rs232采集姿态测量单元的信息，通过频率输入端口采集左右马达转速传感器信号，通过电流输出端口分别接左右电比例变量泵的前进电磁阀和后退电磁阀。
63.可选地，在一个实施例中，姿态测量模块包括左侧姿态测量单元和右侧姿态测量单元，左侧姿态测量单元安装在机架的左侧横梁上，用于采集左侧航向角；右侧姿态测量单元安装在机架的右侧横梁上，用于采集右侧航向角。左侧姿态测量单元和右侧姿态测量单元可以采用三轴陀螺仪或六轴陀螺仪。左侧姿态测量单元和右侧姿态测量单元可通过串口rs232或者can总线与整车控制器连接，将采集的信息发送至整车控制器。
64.定位及测速模块安装在车辆上且周围无信号遮挡的地方即可，一般放置在车辆驾驶室顶棚内，本发明实施例中定位及测速模块可以采用gps智能监控终端或测速雷达，用于测量整车对地绝对速度，并通过can总线将采集的信息发送至整车控制器。本发明实施例中的变量泵为电比例控制变量泵。
65.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种农机，包括上述实施例提供的双泵双马达农机直线行走控制系统。
66.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
67.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
68.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
69.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
70.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccess memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
71.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。