专利名称：多轴车辆全轮转向控制方法及控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于车辆转向控制领域，且特别是关于一种多轴车辆全轮转向控制方法及控制系统。
背景技术：
大型运输车辆和某些特种车辆，例如全地面起重机，为了提高承载能力，采用多轴布置。多轴车辆中主要的轮胎磨损来自车辆转向时轮胎和地面之间的滑动摩擦。为减少多轴车辆的轮胎磨损，同时改善其操纵性能，多轴车辆转向一般采用全轮转向技术，其原理是使各转向轮在转向过程中沿半径不同的同心圆轨迹滚动，避免轮胎与地面之间发生滑动摩擦。显然这是一种理想的转向状态，只有在车辆的所有转向轮的轴线都相交于一点方能实现。目前能够实现的全轮转向技术，是使所有转向轴上的转向轮能够转向同一方向并在一定条件下行驶，即蟹行模式(crab)。蟹行模式可以在一定程度上减轻轮胎磨损，并且在车辆在空间狭小的场地转场时，蟹行转向模式就能够发挥优势。目前，国内制造的全地面起重机较常采用的蟹行模式实现方式是将多根转向轴分为“前轴”和“后轴”两组。对前轴采用机械拉杆式转向，对后轴采用电控转向机构，控制后轴电控转向角度与前轴的第一轴车轮转角相同，从而进行蟹行。以某八轴全地面起重机为例，请参照
图1所示，对前四根轴(第一轴91、第二轴92、第三轴93和第四轴94)采用机械拉杆转向，对后四轴(第五轴95、第六轴96、第七轴97和第八轴98)采用电控转向。即，前四根轴在方向盘的操纵下转向，由机械拉杆转向自身的性质以及阿克曼原理可以确定，在同一时刻，前轴的第二轴92、第三轴93和第四轴94的左右车轮转角均依次小于第一轴91 的左右车轮转角。同时平均转角也同理，在同一时刻，前轴的第二轴92、第三轴93和第四轴
94的平均转角均依次小于第一轴91的平均转角，即互 > 瓦 > 瓦 > 瓦
ο在第一轴91的右轮侧设有角度传感器81，由角度传感器81实时感测第一轴91的右轮转角θ ^并将该θ &发送给车辆的电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit), 由ECU控制电控转向执行机构，促使后四轴(第五轴95、第六轴96、第七轴97和第八轴98) 转向，并且使后四轴的右轮转角取5、6、7、8)与第一轴右侧车轮转角相同，即
=取5、6、7、8)。在后四轴(第五轴95、第六轴96、第七轴97和第八轴98)的右轮侧分别设有角度传感器85、86、87、88，由角度传感器85、86、87、88实时感测第五轴95、第六轴96、第七轴97和第八轴98的右轮转角θ 取5、6、7、8)，并将θ 取5、6、7、8)发送给E⑶，由E⑶将取5、6、7、8)与θ &进行比较，以确定电控转向执行机构的下一步动作。采用这种蟹行模式，能够在一定程度上减轻轮胎磨损，但是仍然不够理想。这是由于，对于整个车辆来说，考察同一时刻所有车轮的滚动方向与车辆移动方向夹角中的最大值θ maxl，此值越大，代表车轮滚动方向与车辆移动方向一致程度越低，这种运动不一致就会引起异常磨胎。后轴电控转向轴取5、6、7、8)，而各车轴的转向梯形均不同，所以由
4后轴左右车轮确定的算术平均值^ (j取5、6、7、8)就不相等，再加上前轴的第二轴92、第三轴93和第四轴94的平均转角均依次小于第一轴91的平均转角。这样对于整个车辆来说， 同一时刻所有车轮的滚动方向nl与车辆移动方向^夹角最大值θ maxl较大，代表车轮滚动方向与车辆移动方向一致程度较低，就算考虑到轮胎的侧偏特性，也不能有效防止轮胎异常磨损，使轮胎使用寿命较短。同时在行驶过程中，地面作用于车辆产生的附加力，也使车辆的稳定性变差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种多轴车辆全轮转向控制方法，可以有效防止多轴车辆的轮胎磨损，并且提高车辆的稳定性。本发明的另一目的是提供一种多轴车辆全轮转向控制系统，可以有效防止多轴车辆的轮胎磨损，并且提高车辆的稳定性本发明提供一种多轴车辆全轮转向控制方法，适用于对其前轴采用机械拉杆式转向，对其后轴采用电控转向的多轴车辆，所述多轴车辆包括ECU、若干角度传感器以及若干电控转向执行机构，所述方法包括以下步骤通过所述角度传感器感测一根所述前轴的一侧轮的转角，并发送给所述ECU ；通过所述ECU计算所有所述前轴的两侧轮转角的算术平均值的平均值；通过所述ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴两侧轮转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的平均值。在本发明的一个实施例中，前述的通过所述角度传感器感测一根所述前轴的一侧轮的转角的步骤，感测的是所述前轴的第一轴的右轮的转角；所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的平均值为加权平均值。在本发明的一个实施例中，前述的通过所述ECU计算所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤包括通过所述ECU根据所述角度传感器发送的一根所述前轴的转角计算所有前轴的两侧轮转角算术平均值；通过所述ECU根据所有前轴的两侧轮转角算术平均值计算其加权平均值。在本发明的一个实施例中，前述的通过ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤包括通过所述ECU得到与所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值相等的各后轴两侧轮转角算术平均值；通过所述ECU根据各后轴两侧轮转角算术平均值结合各后轴的转向梯形计算各后轴的左车轮转角或者右车轮转角的计算值；通过所述 ECU根据各后轴的左车轮转角或者右车轮转角的计算值，驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴的左车轮或者右车轮转向。在本发明的一个实施例中，前述的通过所述ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤还包括通过若干所述角度传感器分别感测各所述后轴由所述电控转向执行机构推动的一侧轮的转角，并将测量值发送给所述ECU ；通过所述ECU比较若干所述角度传感器发送的各所述后轴由所述电控转向执行机构推动的一侧轮的转角所述测量值与所述计算值是否相同。在本发明的一个实施例中，前述的通过所述ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤还包括如果所述测量值与所述计算值相同，则驱动相应的所述电控转向执行机构保持现在的角度；如果所述测量值小于所述计算值，则通过所述 ECU继续驱动相应的所述电控转向执行机构转动相应的后轴该侧轮。
在本发明的一个实施例中，前述的加权平均值根据下述公式计算
权利要求
1.一种多轴车辆全轮转向控制方法，适用于对其前轴采用机械拉杆式转向，对其后轴采用电控转向的多轴车辆，所述多轴车辆包括ECU、若干角度传感器以及若干电控转向执行机构，其特征在于，所述方法包括以下步骤通过所述角度传感器感测一根所述前轴的一侧轮的转角，并发送给所述ECU ；通过所述ECU计算所有所述前轴的两侧轮转角的算术平均值的平均值；通过所述ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴两侧轮转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的平均值。
2.根据权利要求1所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述通过所述角度传感器感测一根所述前轴的一侧轮的转角的步骤，感测的是所述前轴的第一轴的右轮的转角；所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的平均值为加权平均值。
3.根据权利要求2所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述通过所述ECU 计算所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤包括通过所述ECU根据所述角度传感器发送的一根所述前轴的转角计算所有前轴的两侧轮转角算术平均值；通过所述ECU根据所有前轴的两侧轮转角算术平均值计算其加权平均值。
4.根据权利要求2所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述通过ECU驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤包括通过所述ECU得到与所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值相等的各后轴两侧轮转角算术平均值；通过所述ECU根据各后轴两侧轮转角算术平均值结合各后轴的转向梯形计算各后轴的左车轮转角或者右车轮转角的计算值；通过所述ECU根据各后轴的左车轮转角或者右车轮转角的计算值，驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴的左车轮或者右车轮转向。
5.根据权利要求4所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述通过所述ECU 驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤还包括通过若干所述角度传感器分别感测各所述后轴由所述电控转向执行机构推动的一侧轮的转角，并将测量值发送给所述ECU ；通过所述ECU比较若干所述角度传感器发送的各所述后轴由所述电控转向执行机构推动的一侧轮的转角所述测量值与所述计算值是否相同。
6.根据权利要求5所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述通过所述ECU 驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值的步骤还包括如果所述测量值与所述计算值相同，则驱动相应的所述电控转向执行机构保持现在的角度；如果所述测量值小于所述计算值，则通过所述ECU继续驱动相应的所述电控转向执行机构转动相应的后轴该侧轮。
7.根据权利要求2 6任一项所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是所述加权平均值根据下述公式计算
8.根据权利要求7所述的多轴车辆全轮转向控制方法，其特征是在所述ECU中对各所述后轴预先设定了关于所述前轴车轮转角加权平均值的转角函数关系，即~ =/(&)，所述函数为线性函数或者其它函数，其中θ Jr是第j根所述后轴的右轮转角。
9.一种多轴车辆全轮转向控制系统，适用于对其前轴采用机械拉杆式转向，对其后轴采用电控转向的多轴车辆，其特征在于，所述多轴车辆全轮转向控制系统包括包括ECU、若干角度传感器以及若干电控转向执行机构，所述角度传感器设置在一根所述前轴的一侧轮处，并可感测其转角，并可将感测到的转角发送给所述ECU ；所述ECU设置成可根据所述角度传感器感测到的转角计算所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值，并可驱动各所述电控转向执行机构推动各所述后轴转向，并使各所述后轴的转角算术平均值等于所有所述前轴的两侧轮转角算术平均值的加权平均值。
10.根据权利要求9所述的多轴车辆全轮转向控制系统，其特征是所述多轴车辆全轮转向控制系统还包括分别设置在各所述后轴的一侧轮的若干角度传感器，所述若干角度传感器设置成可分别感测各所述后轴的一侧轮的转角，并可将感测到的转角测量值发送给所述 ECU。
全文摘要
本发明提出一种多轴车辆全轮转向控制方法，适用于对其前轴采用机械拉杆式转向，对其后轴采用电控转向的多轴车辆，多轴车辆包括ECU、若干角度传感器以及若干电控转向执行机构，所述方法包括以下步骤通过角度传感器感测一根前轴的一侧轮的转角，并发送给ECU；通过ECU计算所有前轴的两侧轮转角的算术平均值的平均值；通过ECU驱动各电控转向执行机构推动各后轴转向，并使各后轴两侧轮转角算术平均值等于所有前轴的两侧轮转角算术平均值的平均值。本发明还提出一种多轴车辆全轮转向控制系统。采用这种多轴车辆全轮转向控制方法及控制系统，可明显减轻多轴车辆轮胎磨损，同时多轴车辆的提高机动性，改善车辆受力，增加了车辆的稳定性。
文档编号B62D5/04GK102514619SQ201110399118
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者刘权, 张建军, 张虎, 方杰平, 王启涛, 詹纯新 申请人:中联重科股份有限公司