压路机行走系统及其控制方法、控制装置和压路机的制作方法

专利名称：压路机行走系统及其控制方法、控制装置和压路机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于压路机行走系统的控制方法、控制装置、一种压路机行走系统以及包括该行走系统的压路机。
背景技术：
压路机在工程机械中属于道路设备的范畴，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业，可以碾压沙性、半粘性及粘性土壤、路基稳定土及浙青混凝土路面层。压路机有多种类型，其中一种是单钢轮压路机，单钢轮压路机的行走系统包括转向机构、液压系统、前钢轮、后侧的左右轮和电气控制系统。目前单钢轮压路机普遍采用的行走驱动方式有两种。一种是一泵三马达方案，即由一个行走液压泵驱动三个液压马达分别带动三个驱动轮行走。第二种是两泵两马达方案，即由第一个行走液压泵驱动一个液压马达带动前驱动轮(前钢轮)行走，第二个行走液压泵驱动另一个液压马达带动两个后驱动轮行走。但是采用这两种方案，电气控制系统无法在单钢轮压路机转向时直接对左后驱动轮和右后驱动轮之间的差速进行调节。而在压路机转向时，如果左后驱动轮与右后驱动轮无法产生正确的速差，会产生内侧轮打滑或外侧轮被拖行的现象，这两种现象对压路机的行驶和驾驶员的安全都十分危险，而且对后驱动轮也会产生较大磨损 (尤其是在后驱动轮是橡胶轮胎的情况下)。

发明内容
为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于压路机行走系统的控制方法，该行走系统包括前钢轮和至少一对后驱动轮，该控制方法包括获取所述前钢轮的设定速度；根据所述前钢轮的设定速度和所述前钢轮与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件来确定所述至少一对后驱动轮中的第一后驱动轮的设定速度和第二后驱动轮的设定速度；获取检测到的所述前钢轮的检测速度、检测到的第一后驱动轮的检测速度和检测到的第二后驱动轮的检测速度；以及根据所述前钢轮的设定速度与所述前钢轮的检测速度之间的差值、所述第一后驱动轮的设定速度与所述第一后驱动轮的检测速度之间的差值以及所述第二后驱动轮的速度与所述第二后驱动轮的检测速度之间的差值分别将所述前钢轮的速度、所述第一后驱动轮的速度以及所述第二后驱动轮的速度调节到所述前钢轮的设定速度、所述第一后驱动轮的设定速度以及所述第二后驱动轮的设定速度。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于压路机行走系统的控制装置，该行走系统包括前钢轮和至少一对后驱动轮，所述控制装置包括接收设备，用于接收指示所述前钢轮设定速度的信号和指示所述前钢轮转向角度的信号；
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计算设备，用于根据所述指示所述前钢轮设定速度的信号计算出该前钢轮的设定速度，并根据该设定速度和所述前钢轮与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件计算所述至少一对后驱动轮的第一后驱动轮的设定速度和第二后驱动轮的设定速度；以及信号生成设备，用于根据计算出的所述前钢轮的设定速度生成发送给用于调节该前钢轮速度的第一调节设备的第一速度设定信号，根据计算出的所述第一后驱动轮的设定速度生成发送给用于调节该第一后驱动轮速度的第二调节设备的第二速度设定信号，和根据计算出的所述第二后驱动轮的设定速度生成发送给用于调节第二后驱动轮速度的第三调节设备的第三速度设定信号。根据本发明的还一个方面，提供了一种压路机行走系统，该行走系统包括前钢轮和至少一对后驱动轮，其特征在于，该行走系统还包括上述控制装置。根据本发明的还一个方面，提供了一种压路机，包括压路机主体，其特征在于，该压路机还包括上述压路机行走系统。通过上述技术方案，可以根据前钢轮、第一后驱动轮、第二后驱动轮形成纯滚动的条件将前钢轮、第一后驱动轮、第二后驱动轮的速度分别调节到各自的设定速度，由此压路机在转向时能避免第一后驱动轮或第二后驱动轮打滑或拖行，减少磨损。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。


附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图1示出了单钢轮压路机转向数学模型；图2是根据本发明的实施方式提供的压路机行走系统的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本文中提到的“速度”是指驱动轮的线速度。由于单钢轮压路机在行驶和转向时车速很低，一般不超过12km/h，因此各驱动轮 (即，车前部的前钢轮和车后部的两个轮子)的侧偏角很小，可以不予考虑。当压路机在行驶过程中转向时，如果要尽可能地避免驱动轮打滑或拖行，必须尽可能地保证驱动轮与地面之间形成纯滚动。因此，只要在压路机转向时调节各驱动轮的速度以使各驱动轮的速度之间具有合适的差速，就能保证各驱动轮与地面之间达到或接近纯滚动。根据这个概念，参照图2，本发明的一个实施方式提供了一种用于压路机行走系统的控制方法，该行走系统包括前钢轮40和至少一对后驱动轮，该控制方法包括获取所述前钢轮40的设定速度；根据所述前钢轮40的设定速度和所述前钢轮40与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件来确定所述至少一对后驱动轮中的第一后驱动轮50的设定速度和第二后驱动轮60的设定速度；获取检测到的所述前钢轮40的检测速度、检测到的第一后驱动轮50的检测速度和检测到的第二后驱动轮60的检测速度；以及根据所述前钢轮40的设定速度与所述前钢轮40的检测速度之间的差值、所述第一后驱动轮50的设定速度与所述第一后驱动轮50的检测速度之间的差值以及所述第二后驱动轮60的速度与所述第二后驱动轮60的检测速度之间的差值分别将所述前钢轮40的速度、所述第一后驱动轮50的速度以及所述第二后驱动轮60的速度调节到所述前钢轮40 的设定速度、所述第一后驱动轮50的设定速度以及所述第二后驱动轮60的设定速度。前钢轮40与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件可以采用本领域技术人员公知的方法来确定。发明人在研究中发现当压路机的驱动轮与地面接近纯滚动行驶时，前驱动轮(即前钢轮)的滚动轴与后驱动轮的滚动轴在地面的投影的延长线会相交于一点。如果压路机的转向角度不变，压路机会绕着这个交点做圆周运动。图1示出了单钢轮压路机转向数学模型。参考图1，图1示出了具有一个前钢轮和一对后驱动轮的单钢轮压路机转向数学模型。虽然图1中只示出了一对后驱动轮，但是本领域技术人员了解，本发明对具有多对后驱动轮的压路机同样适用。从图1中可以看出，当压路机转向驱动轮形成纯滚动时，前钢轮的滚动轴与一对后驱动轮的滚动轴在地面的投影的延长线相交于0点，两条投影的夹角等于前钢轮的转向角A，前钢轮与压路机转向轴(P点)在地面的投影之间的距离为L1,后驱动轮的滚动轴与压路机转向轴在地面的投影之间的距离为L2，后驱动轮的轮距为B。假设前钢轮的速度、位于转向内侧的后驱动轮(如图1中所示的左后驱动轮)的速度以及位于转向外侧的后驱动轮(如图1中所示的右后驱动轮)的速度分别为V1J2和％，则在纯滚动的情况下，满足下述公式
权利要求
1.一种用于压路机行走系统的控制方法，该行走系统包括前钢轮GO)和至少一对后驱动轮，该控制方法包括获取所述前钢轮GO)的设定速度；根据所述前钢轮GO)的设定速度和所述前钢轮GO)与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件来确定所述至少一对后驱动轮中的第一后驱动轮(50)的设定速度和第二后驱动轮(60)的设定速度；获取检测到的所述前钢轮GO)的检测速度、检测到的第一后驱动轮(50)的检测速度和检测到的第二后驱动轮(60)的检测速度；以及根据所述前钢轮G0)的设定速度与所述前钢轮G0)的检测速度之间的差值、所述第一后驱动轮(50)的设定速度与所述第一后驱动轮(50)的检测速度之间的差值以及所述第二后驱动轮(60)的速度与所述第二后驱动轮(60)的检测速度之间的差值分别将所述前钢轮G0)的速度、所述第一后驱动轮(50)的速度以及所述第二后驱动轮(60)的速度调节到所述前钢轮G0)的设定速度、所述第一后驱动轮(50)的设定速度以及所述第二后驱动轮 (60)的设定速度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述前钢轮G0)与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件为所述前钢轮G0)的设定速度、所述第一后驱动轮(50)的设定速度以及所述第二后驱动轮(50)的设定速度满足公式(1)和公式O)
3.根据权利要求1所述的控制方法，该方法还包括接收指示所述前钢轮G0)的设定速度的信号，其中，所述前钢轮G0)的设定速度是从该信号中获得的。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，所述指示所述前钢轮00)的设定速度的信号是压路机行走手柄(10)触发的手柄位置信号。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其中，对所述前钢轮G0)的速度、所述第一后驱动轮(50)的速度、所述第二后驱动轮(60)的速度的调节是通过分别调节用于驱动所述前钢轮G0)的第一液压马达003)的转速、用于驱动所述第一后驱动轮(50)的第二液压马达(503)的转速以及用于驱动所述第二后驱动轮(60)的第三液压马达(603)的转速来实现的。
6.一种用于压路机行走系统的控制装置(30)，该行走系统包括前钢轮00)和至少一对后驱动轮，所述控制装置(30)包括接收设备，用于接收指示所述前钢轮GO)设定速度的信号；计算设备，用于根据所述指示所述前钢轮00)设定速度的信号计算出该前钢轮GO) 的设定速度，并根据该设定速度和所述前钢轮GO)与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件计算所述至少一对后驱动轮的第一后驱动轮(50)的设定速度和第二后驱动轮(60) 的设定速度；以及信号生成设备，用于根据计算出的所述前钢轮G0)的设定速度生成发送给用于调节该前钢轮G0)速度的第一调节设备的第一速度设定信号，根据计算出的所述第一后驱动轮(50)的设定速度生成发送给用于调节该第一后驱动轮(50)速度的第二调节设备的第二速度设定信号，和根据计算出的所述第二后驱动轮(60)的设定速度生成发送给用于调节第二后驱动轮(60)速度的第三调节设备的第三速度设定信号。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，所述前钢轮00)与所述至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件为所述前钢轮G0)的设定速度、所述第一后驱动轮(50)的设定速度以及所述第二后驱动轮(50)的设定速度满足公式(1)和公式O)
8.根据权利要求6所述的控制装置(30)，该控制装置(30)还包括第一调节设备，用于接收指示检测到的所述前钢轮G0)速度的第一检测信号，从第一检测信号中获得所述前钢轮G0)的速度，根据所述前钢轮G0)的设定速度与前钢轮G0) 的速度的差值生成并发送用于将该前钢轮G0)速度调节到前钢轮G0)的设定速度的第一控制信号；第二调节设备，用于接收指示检测到的所述第一后驱动轮(50)速度的第二检测信号， 从该第二检测信号中获得所述第一后驱动轮(50)的速度，根据所述第一后驱动轮(50)的设定速度与该第一后驱动轮(50)的速度的差值生成并发送用于将该第一后驱动轮(50)速度调节到该第一后驱动轮(50)的设定速度的第二控制信号；以及第三调节设备，用于接收指示检测到所述第二后驱动轮(60)的第三检测信号，从该第三检测信号中获得所述第二后驱动轮(60)的速度，根据所述第二后驱动轮(60)的设定速度与该第二后驱动轮(60)的速度的差值生成并发送用于将该第二后驱动轮(60)速度调节到该第二后驱动轮(60)的设定速度的第三控制信号。
9.根据权利要求8所述的控制装置(30)，其中，所述第一调节设备、第二调节设备和第三调节设备中的至少一者是PID控制器。
10.一种压路机行走系统，该行走系统包括前钢轮GO)和至少一对后驱动轮，其特征在于，该行走系统还包括根据权利要求6-9中任意一项所述的控制装置(30)。
11.根据权利要求10所述的行走系统，该行走系统还包括角度传感器(20)，用于检测所述前钢轮00)的转向角度，并发送指示所述前钢轮GO) 转向角度的信号。
12.根据权利要求10所述的行走系统，该行走系统还包括行走手柄(10)，用于在该行走手柄(10)被操作时发出手柄位置信号，所述指示所述前钢轮GO)的设定速度的信号为该手柄位置信号。
13.根据权利要求10所述的行走系统，该行走系统还包括第一速度检测装置G01)，用于检测所述前钢轮GO)的速度并发送指示该前钢轮G0) 速度的第一检测信号；第二速度检测装置(501)，用于检测所述第一后驱动轮(50)的速度并发送指示该第一后驱动轮(50)速度的第二检测信号；以及第三速度检测装置(601)，用于检测所述第三后驱动轮的速度并发送指示该第二后驱动轮(60)速度的第三检测信号。
14.根据权利要求10所述的行走系统，该行走系统还包括用于驱动所述前钢轮G0)的第一液压泵(40 和第一液压马达003)，在该第一液压泵(40 和第一液压马达(40 之间的管路上设置有第一比例电磁阀004)，该第一比例电磁阀(404)用于接收来自所述控制装置(30)的用于将该前钢轮G0)速度调节到前钢轮 (40)的设定速度的控制信号；用于驱动所述第一后驱动轮(50)的第二液压泵(50 和第二液压马达(503)，在该第二液压泵(50 和第二液压马达(50 之间的管路上设置有第二比例电磁阀(504)，该第二比例电磁阀(504)用于接收来自所述控制装置(30)的用于将该第一后驱动轮(50)速度调节到该第一后驱动轮(50)的设定速度的第二控制信号；以及用于驱动所述第二后驱动轮(60)的第三液压泵(60 和第三液压马达(603)，在该第三液压泵(60 和第三液压马达(60 之间的管路上设置有第三比例电磁阀(604)，该第三比例电磁阀(604)用于接收来自所述控制装置(30)的用于将该第二后驱动轮(60)速度调节到该第二后驱动轮(60)的设定速度的第三控制信号。
15.一种压路机，包括压路机主体，其特征在于，该压路机还包括根据权利要求10-14 中任意一项所述的压路机行走系统。
全文摘要
一种用于压路机行走系统的控制方法，包括获取前钢轮的设定速度；根据设定速度和前钢轮与至少一对后驱动轮形成纯滚动的条件来确定至少一对后驱动轮中的第一后驱动轮的设定速度和第二后驱动轮的设定速度；获取前钢轮的检测速度、第一后驱动轮的检测速度和第二后驱动轮的检测速度；以及根据前钢轮的设定速度与前钢轮的检测速度之间的差值、第一后驱动轮的设定速度与第一后驱动轮的检测速度之间的差值以及第二后驱动轮的速度与第二后驱动轮的检测速度之间的差值分别将前钢轮的速度、第一后驱动轮的速度以及第二后驱动轮的速度调节到前钢轮的设定速度、第一后驱动轮的设定速度以及第二后驱动轮的设定速度。
文档编号E01C19/26GK102518024SQ20111037146
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者吴双生, 李永丰, 苏竹新, 陈翔, 黄国勇 申请人:中联重科股份有限公司