专利名称：运梁车的多模式转向控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工程机械的转向系统，特别是一种运梁车的多模式转向控制
系统。
背景技术：
运梁车为多轴线轮胎式行走机械，且具有多种转向模式。运梁车本身体型巨大，但 在施工现场又需要其有灵活的转向，包括斜行、横行、八字转向等多种转向模式。其转向性 能决定了运梁车的操作品质、稳定性和安全性。早期工程车辆的转向系统由于受到机械转 向力、转向模式和转向精度的限制，已不能满足运梁车对转向灵活性和安全性的要求。 有部分运梁车采用的是连杆机构的转向系统，这种方式仅能满足行驶过程中的转 向，难以实现其他比较复杂的转向模式，同时也可能会给轮胎带来磨损，降低使用寿命。当 然也有部分运梁车采用传统的信号传输，集中进行控制，但是这也带来信号多，布线困难等 缺点。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种转向灵活、安全性好的运梁车的多模式转向控 制系统。
本实用新型的目的是这样实现的该转向控制系统包括控制器、CAN总线站点、编 码器和转向执行器，编码器连接在转向执行器上，编码器通过CAN总线站点与控制器连接。 所述的控制器包括PLC控制器、电液比例阀、液压油缸和编码器，编码器的输出端 与PLC控制器输入端连接，PLC控制器输出端顺序与电液比例阀、液压油缸和转向执行机构 连接。 所述的转向执行器包括转向油缸、轮胎、回转支承、编码器，轮胎轴通过纵向轴与 回转支承连接，在纵向轴上连接有连杆，转向油缸一端与连杆连接，另一端与车架连接，在 纵向轴上端连接有编码器。 有益效果，由于采用了上述方案，运梁车整车为十六轴线，每轴线两个悬架，整车
一共安装三十二个悬架，每个悬架都由一个独立的液压缸控制转向。运梁车可以实现斜行、
八字转向及半八字转向、中心回转、摇头、摆尾等转向模式。各种转向模式是按照轮胎纯滚
动原理，使轮胎围绕转向中心转动不同的角度实现的，最大转向角度为±30° 。 运梁车转向过程中，要求每个悬架按照预定的角度转动，同时，要求悬架转向具有
同步一致性，否则在行驶过程中会出现车轮的卡滞现象。因此，每个转向油缸都由一个独立
的具有压力补偿功能的电液比例阀进行控制，其输出的流量只与阀芯开口成比例，而与外
界负载大小无关。电液比例阀通过PLC控制器与编码器组成闭环反馈控制系统，保证各个
悬架能够回转到指定的位置。转向灵活、安全性好，达到了本实用新型的目的。 优点该转向控制系统采用CAN总线技术，大大降低了连接线束的数量，电缆布线
简单，节点少，可靠性高，易于维护，降低了制造费用；连接检查方便，容易进行故障诊断和运行状态记录，有利于维修检查，设置控制点方便，容易更改参数和增减功能，能够适应各种恶劣环境作业，各个轮胎实现了独立转向，控制精度高，稳定性好，大大提高了运梁车的操作灵活和安全性。
图1是CAN总线及控制器布置图；[0012] 图2是电液比例控制原理图；[0013] 图3是转向机构示意图； 图中，l-l、显示器；l-2、手柄；l-3、遥控器；l-4、三号控制箱；1_5、前一编码器组；
l-6、二号PLC控制器；1-7、三号PLC控制器；l-8、后一编码器组；1-9、一号PLC控制器；
l-10、一号控制箱；1-11、六号控制箱；1-12、前二编码器组；1-13、四号PLC控制器；1-14、五号PLC控制器；15、后二编码器组；1-16、五号控制箱；1-17、二号控制箱；1_18、四号控制箱；1、转向油缸；2、轮系；3、回转支承；4、编码器。
具体实施方式实施例1 :该转向控制系统包括控制器、CAN总线站点、编码器和转向执行器，编码器连接在转向执行器上，编码器通过CAN总线站点与控制器连接。 所述的控制器包括PLC控制器、电液比例阀、液压油缸和编码器，编码器的输出端与PLC控制器输入端连接，PLC控制器输出端顺序与电液比例阀、液压油缸和转向执行机构连接。 所述的转向执行器包括转向油缸1、轮系2、回转支承3、编码器4，轮胎轴通过纵向轴与回转支承连接，在纵向轴上连接有连杆，转向油缸一端与连杆连接，另一端与车架连接，在纵向轴上端连接有编码器。 图1中，转向控制系统是基于CAN总线的运梁车多模式转向系统，在运梁车上设置六个CAN总线站点，其中，、一号控制箱1-10和二号控制箱1-17分别放在前后驾驶室内，其余四个控制箱即三号控制箱l-4、四号控制箱l-18、五号控制箱l-16和六号控制箱1-11分别放在前后四个点。使编码器与控制箱就近连接，提高抗干扰能力；编码器将测得的轮系转角参数传递给相应的控制器站点，经过控制器处理，输出相应的转向控制信号给各个转向电液比例阀，从而控制转向油缸的流量、速度，以达到精确控制转向角度，方向盘输出转向信号，推动方向盘的快于慢决定了转向的快慢。 在图2中，电液转向控制，旋转编码器用来采集车轮转角信号，经过PLC控制器计算出各个悬挂在各种转向模式下的角度，从而实现直行、斜行、八字转向等各种不同形式的转向模式。 由于转向过程中，要求轮胎具有同步性，否则就会引起轮胎的磨损和转向，以及行走过程中的不稳定，在方向盘下联接有一套安全保护装置，即阻尼直流电机。其作用是当方向盘转动时，阻尼直流电机会产生阻尼作用，即方向盘有转向手感。当方向盘的转角信号与实际轮胎转角有误差时，控制器会产生指令，阻尼直流电机会加大力矩，从而产生更大的阻尼作用，即方向盘手感加重。误差越大则阻尼越大，当误差达到6。，方向盘的阻尼达到最大，即锁紧状态，并使整车自动停止运行。[0021] 该转向控制系统中，一号PLC控制器负责驾驶室的操控信号采集和实现各轮组运动模型计算。其余三号PLC控制器1-7、四号PLC控制器1-13和五号PLC控制器负责轮系实际工况的信号采集，信息传送，发送指令等。工作顺序流程是，驾驶员通过控制面板开关选定转向模式，控制器采集到该指令信号，判断出当前转向模式。驾驶员旋转方向盘，控制器采集到方向盘编码器信号的同时，向各个比例电磁阀输出控制信号，旋转编码器采集车轮的实际转角，并通过CAN总线传输到控制器。控制器通过闭环控制，对实际转角和期望转角进行比较，获得偏差信号，然后再通过CAN总线向各个控制器模块下发指令，控制电液比例阀动作。如此完成这一整套闭环控制。当然，在这里还有各种检测和诊断功能，包括运梁车车身转向的位置形态，控制模块及编码器的故障诊断等。 在运梁车的闭环控制中，控制的期望值是已知的，无需用户给定，根据工程实际情况，允许偏差小于0.5。。依照偏差大小分段控制，假定可能出现的最大偏差为± 9max，选择一个界限值9 i > 0，当得到的偏差9 errx满足-e max《9 errx《-9 i时，向液压系统送一对应的正控制量Ki，让车轮匀加速正转；当e max > e errx > e i时，向液压系统送一对应的负控制量-Ki，让车轮匀加速反转。临界值必须依据实践结果来选取，这样控制转向过程的平稳性大大增强。在-9 i < 9 errx < 9 i范围内，采取PI控制，而且将偏差再选取一些分界值，不同的范围内选择不同的比例系数和积分系数。这样处理后，调平系统响应迅速，却不会出现超调。例如，当车轮从90。回转到0°时会由快变慢，最后停留在O。，而不会出现在O。附近的震荡。当调节到所希望的误差范围后，关闭比例和积分的调节作用；如果偏差重新超出误差范围，控制器重新启动反馈调节过程。这样可以大大提高液压系统的稳定性。[0023] 本实用新型中， 1.控制器的PLC控制器采用力士乐BODAS RC控制器。该PLC控制器专为行走机械的使用而开发，满足各种环境温度、气密性、抗振动、抗冲击以及电磁兼容性(EMC)方面的要求。 2.编码器无特定要求，由于在转向过程中，要求轮胎具有同步性，否则会引起轮胎的磨损和转向后行走过程中的不稳定。所以要求旋转编码器应具有很高的精度，并能够在雨雪、振动等恶劣工况下可靠工作。 3.转向机构，通过安装在回转支承3轴心上的旋转编码器4检测其实际转动角度，并通过CAN总线传输给PLC控制器，控制器输出控制信号给电液比例阀，从而控制转向油缸1的行程。
权利要求一种运梁车的多模式转向控制系统，其特征是该转向控制系统包括控制器、CAN总线站点、编码器和转向执行器，编码器连接在转向执行器上，编码器通过CAN总线站点与控制器连接。
2. 根据权利要求1所述的运梁车的多模式转向控制系统，其特征是所述的控制器包 括PLC控制器、电液比例阀、液压油缸和编码器，编码器的输出端与PLC控制器输入端连接， PLC控制器输出端顺序与电液比例阀、液压油缸和转向执行机构连接。
3. 根据权利要求1所述的运梁车的多模式转向控制系统，其特征是所述的转向执行 器包括转向油缸、轮胎、回转支承、编码器，轮胎轴通过纵向轴与回转支承连接，在纵向轴上 连接有连杆，转向油缸一端与连杆连接，另一端与车架连接，在纵向轴上端连接有编码器。
专利摘要一种运梁车的多模式转向控制系统，属于工程机械的转向系统。该转向控制系统包括控制器、CAN总线站点、编码器和转向执行器，编码器连接在转向执行器上，编码器通过CAN总线站点与控制器连接。优点该转向控制系统采用CAN总线技术，大大降低了连接线束的数量，电缆布线简单，节点少，可靠性高，易于维护，降低了制造费用；连接检查方便，容易进行故障诊断和运行状态记录，有利于维修检查，设置控制点方便，容易更改参数和增减功能，能够适应各种恶劣环境作业，各个轮胎实现了独立转向，控制精度高，稳定性好，大大提高了运梁车的操作灵活和安全性。
文档编号B62D5/065GK201506385SQ20092022401
公开日2010年6月16日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者朱柳, 牛勇, 王海容, 田东海 申请人:徐工集团工程机械有限公司