一种静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及履带底盘的转向控制领域，尤其是一种静液压-机械驱动式履带底盘 离散跟随转向控制方法。
【背景技术】
[0002] 履带底盘的转向是通过两侧驱动轮之间的差速来实现的，控制差速的准确性是整 机能够按照驾驶员的意图进行转向行驶的保证。根据履带底盘不同的驱动形式，实现两侧 驱动轮差速及控制的方式也多种多样。静液压-机械驱动是一种将静液压技术与机械式驱 动桥相结合的履带动力底盘驱动方式，由于结构简单，成本低，性能可靠，其在履带式农业 机械中得到了广泛使用。该种方式通过静液压驱动实现整机一定范围内无级变速，并通过 机械式驱动桥完成动力到驱动轮的最后传递。该驱动桥中大多装有一对离合制动器，以独 立控制两侧输出轴的离合制动，离合器是牙嵌式的，只有通断两种模式，而无法实现驱动轮 无极差速。在转向控制过程中，是通过控制转向轨迹内侧的拨叉克服弹簧力转动而完成的。 因此，采用此种驱动方式的履带底盘在每次操纵杆作用时仅有一种转向半径。在改变转向 半径时，只能凭借作业人员经验采用手动"点刹"的方式，可操纵性及安全性较低。另外， 随着农用作业机械自动化程度的不断提高，此类履带底盘的遥控作业也得到越来越多的关 注，转向控制也成为其中的重点研宄内容。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可改善静液压-机械驱动式履带 底盘的转向可操作性能及安全性能的静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方 法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0005] 一种静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法，它包括预处理阶段、 离散化阶段和转向跟随阶段，具体包括以下步骤：
[0006] a.输入初始直线行驶车速和方向盘转角；
[0007] b.根据输入的初始直线行驶车速、方向盘转角、道路阻力参数以及履带底盘结构 参数，计算基于打滑条件下的转向角速度、内侧履带绕卷速度和理论转向周期；
[0008] C.根据机械驱动桥响应回复时间确定离散时间段，根据离散时间段将理论转向周 期离散化，得到离散区间数，进而确定每一离散时间段内履带底盘理论行驶方向转角和行 驶距离及在驱动桥拨叉作用与否的两种状态下的履带底盘的实际行驶轨迹的行驶距离和 行驶方向转角；
[0009] d.在每一离散时间段开始前，计算当前履带底盘行驶方向和位置与当前理论履带 底盘行驶方向和位置之间的误差；
[0010] e.根据判断规则，确定驱动桥拨叉作用状态；
[0011] 在每一离散区间内，所述判断规则如下：
[0012] 若底盘位置大于实际轨迹位置偏离区间的上限，且行驶方向小于实际轨迹方向角 度偏离区间下限，或者底盘位置位于实际轨迹位置偏离区间上、下限内，或者底盘位置小于 实际轨迹位置偏离区间的下限，且行驶方向不大于实际轨迹方向角度偏离区间上限，均无 拨叉作用；若底盘位置大于实际轨迹位置偏离区间的上限，且行驶方向不小于实际轨迹方 向角度偏离区间下限，或者底盘位置小于实际轨迹位置偏离区间的下限，且行驶方向大于 实际轨迹方向角度偏离区间上限，则内侧拨叉作用；
[0013] f.更新当前实际及理论履带底盘行驶方向和位置；
[0014] g.判断输入的初始直线行驶车速和和方向盘转角是否变化，如是，则本轮控制结 束，如否，则跳转至步骤d。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0016] 本发明有利于实现静液压-机械驱动式履带底盘的转向盘式转向电控系统，可改 善静液压-机械驱动式履带底盘的转向操纵性能及安全性能，转向轨迹更接近驾驶人员意 图，降低驾驶人员操作劳动强度，且成本较低，对驱动桥的磨损影响不大。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的离散跟随转向轨迹的示意图；
[0018] 图2为本发明的静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法的流程图。
[0019] 【主要组件符号说明】
[0020] 1单离散区间内驱动桥转向内侧拨叉作用的底盘行驶轨迹，简化为行驶方向向内 侧偏转一个角度的直线行驶段；
[0021] 2单离散区间内无驱动桥拨叉作用的底盘行驶轨迹，直线行驶段
[0022] 3理论转向轨迹
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步说明，但并不以此为 限。
[0024] 图1为本发明的离散跟随转向轨迹的示意图；图2为本发明的静液压-机械驱动 式履带底盘离散跟随转向控制方法的流程图。
[0025] 本发明的静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法是根据拨叉响应 和复位时间确定离散的小时间段At，根据At把由初始直线行驶车速V和方向盘转角a 计算出来的理论转向周期T离散化，即将转向控制问题转化为如何在每个离散的小时间段 At内确定拨叉的作用，使得整机的整个转向轨迹及转向角速度《与理论值尽可能地接 近。
[0026] 由于转向过程是以驾驶操作人员的控制意图为基础的，所以整个转向过程依赖人 的参与。为了降低控制系统的复杂性和提高系统可靠性，减小机械驱动桥的磨损和降低执 行器的作用频率，本控制方法采用不涉及反馈控制的开环控制方式。
[0027] 实际底盘行驶轨迹实时跟随理论转向轨迹3,理论转向轨迹3按照理论转向过程 实时变化，即在每△t前根据当前底盘实际轨迹相对于当前理论转向轨迹3的位置、行驶方 向等判断此At内的拨叉的作用状态。拨叉作用为开关量，当一侧的拨叉克服弹簧力转动， 则履带式动力底盘绕其内侧履带做固定半径的旋转运动，在每个离散的时间段At内独立 地来看，此过程的转向轨迹形状及履带底盘行驶方向转角不变。由于离散时间段较短，模型 中可用直线位移来替代这段理论转向轨迹3,但是经过这个过程后，整机的行驶方向偏转了 一个固定的角度。如果无拨叉作用，则整机做直线运动，运动方向不改变，在固定的离散时 间段At内，行驶距离也为固定值。静液压-机械驱动式履带动力底盘的实际转向轨迹可 简化为由若干个小直线段组成的近似曲线，如图1所示，图中理论转向轨迹3可近似为若干 个小直线段，所述小直线段包括两种：直线行驶段2 ;在内侧拨叉作用下，向内侧偏转一个 角度的直线行驶段1。基于减少对机械式驱动桥的磨损的考虑，在实际控制过程中，控制器 在对转向方向进行判断后，仅对转向内侧的拨叉进行控制。
[0028] 本发明的静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法包括：
[0029] 预处理阶段：输入初始直线行驶车速与方向盘转角；根据输入的初始直线行驶车 速与方向盘转角、履带底盘结构参数以及道路阻力参数，计算基于打滑条件下的转向参数： 转向角速度、内侧履带绕卷速度和理论转向周期；
[0030] 离散化阶段：根据机械驱动桥响应回复时间确定离散时间段，根据离散时间段将 理论转向周期离散化，得到离散数，进而确定每一离散时间段内履带底盘理论行驶方向转 角和行驶距离及在驱动桥拨叉作用与否的两种状态下的履带底盘的实际行驶轨迹的行驶 距离和行驶方向转角；
[0031] 转向跟随阶段：在每一离散时间段开始前，计算当前履带底盘行驶方向和位置与 当前理论履带底盘行驶方向和位置之间的误差；根据判断规则，确定拨叉作用状态；
[0032] 更新当前实际及理论履带底盘行驶方向和位置；
[0033] 实际履带底盘转向轨迹通过控制每一离散时间段内拨叉作用状态，实时跟随理论 轨迹，该轨迹根据理论转向过程实时变化。
[0034] 如图2所示，本发明的静液压-机械驱动式履带底盘离散跟随转向控制方法，具体 包括如下步骤：
[0035] 预处理阶段
[0036]