分体式动车组多车协调转向控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种分体式动车组多车协调转向控制方法，其特征是：先根据巷道无轨分体式液压动车组的动力源车与动力运输车组之间的位姿误差，应用相应的控制算法，算出此时动力运输车组所需的转向角度和行驶速度，并通过建立和分析电液转向系统模型，进而得到转向控制策略和控制器控制指令，控制动力运输车。其优点是：实现了单人驾驶分体式动车组，降低工人的劳动强度，减少煤矿主航道的占用时间，提高生产效率；解决了由于井下特殊工况下对诸多性能优良控制及传感元件难以获得使用许可而造成的转向不灵活、转向半径大、侧翻和操纵稳定性差等问题。
【专利说明】分体式动车组多车协调转向控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于特种车辆的转向控制【技术领域】，涉及一种巷道无轨分体式液压动车组转向控制方法。
【背景技术】
[0002]由于巷道地形复杂，端面窄小及空间狭长，动车组经常需要进行复杂的转向操作。本发明中的巷道无轨分体式液压动车组，其动力源车与动力运输车组之间采用铁链柔性连接，动力运输车组前端设置可伸缩的拉杆。通过应用适当的控制策略，可以实现动力源车与动力运输车组协调转向，实现动力源车行走，动力运输车组自动跟随动力源车轨迹。
[0003]目前依靠两个驾驶员共同操作的分体式动车组，需要两个驾驶员密切配合。煤矿机械搬运设备的高效性和快速性是两个急需解决的方面。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对两个驾驶员共同操作的分体式动车组，提供一种适用于超窄、超低和超长车辆在巷道复杂环境下的转向控制，可实现巷道无轨分体式液压动车组的单人驾驶的由微电控制的液压动力源车与液压动力运输车组所组成的分体式动车组多车协调转向控制方法。
[0005]本发明是基于传感器反馈的整车空间姿态识别技术及在此基础上实现的前后车独立转向协调控制，可以使动力运输车组按照动力源车的行驶轨迹前进。
[0006]具体实现步骤为:先根据巷道无轨分体式液压动车组的动力源车与动力运输车组之间的位姿误差，应用相应的控制算法，算出此时动力运输车组所需的转向角度和行驶速度，并通过建立和分析电液转向系统模型，进而得到转向控制策略和控制器控制指令，控制动力运输车；转向时，驾驶室执行操作的驾驶员转动方向盘，产生电信号，控制动力源车转向的控制器按照预先设定的程序及电信号大小对比例换向阀的开口进行控制，从而控制动力源车的转向控制器，进而控制其转向机构，使得轮组转向；动力运输车组通过转向控制器进行位姿解析，智能控制其转向机构，调整其转角和速度，自动跟踪动力源车的转向轨迹，从而实现巷道无轨分体式液压动车组的转向协调控制。
[0007]为了实现上述步骤，动力源车的转向传感器与方向盘连接，接收方向盘的转角信号；运输车各个轴线分别装有转向传感器，接收和反馈各轮组的转角信号。
[0008]本发明有以下优点:
[0009]巷道无轨分体式液压动车组的动力运输车组可以自动跟踪动力源车的行驶轨迹，从而实现单人驾驶分体式动车组，降低工人的劳动强度，减少煤矿主航道的占用时间，提高
生产效率。
[0010]本车可实现多种转向模式，使分体式动车组可以在狭小的空间中实现灵活、平稳、准确的转向。
[0011]通过增加单动力运输车的数量，组成动力运输车组，可实现同时装载多件或多种煤矿设备，提高了设备转场的运输效率。
[0012]本车可实现动力源、转向、悬挂、制动等多系统、多机构的协调控制。
[0013]采用分段多模式的控制策略。本发明应用柔性连接多动力运输车空间协调位姿解析法，采取多种控制策略，解决了由于井下特殊工况下对诸多性能优良控制及传感元件难以获得使用许可而造成的转向不灵活、转向半径大、侧翻和操纵稳定性差等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是转向控制系统流程图；
[0015]图2是转向位置控制框图；
[0016]图3是分体式动车组转向模式示意图；
[0017]图4是基于前车溯源的轨迹跟踪模型图；
[0018]图5是基于后车溯源的轨迹跟踪模型图；
[0019]图6是分体式动车组转向控制系统图；
[0020]图7是分体式动车组示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 本发明的控制流程如图1所示。
[0022]巷道无轨分体式液压动车组的动力源车和动力运输车组的转向轮组上安装有传感器，通过相应的转向机构，精确控制轮组摆角，其控制系统框图如图2所示。
[0023]本发明中，巷道无轨分体式液压动车组可以实现多种转向模式，使运输车在工作空间狭小的情况下，实现车身平稳，转向灵活准确以及单动力运输车纵、横行驶。转向系统所涉及的转向形式包括:动车组整体转向要求的直行、斜行、横行、八字转向、半八字转向、头尾摆动及原地回转等和运输车中各单动力运输车独立转向要求的直行+八字转向、直行+半八字转向、直行+原地回转、直行+头尾摆动等。如图3所示。
[0024]本发明中，巷道无轨分体式液压动车组的协调转向控制也可以通过应用基于前车溯源的轨迹跟踪策略实现。如图4所示。还可以通过应用基于后车溯源的轨迹跟踪策略实现。如图5所示。
[0025]下面以分体式动车组为例对本发明进行说明，如图7所示。
[0026]各运输车分别安装前多通阀块和后多通阀块，前、后多通阀块上安装输入端快换接头和输出端快换接头。第一运输车6的前多通阀块3的输出端快换接头4通过胶管5与第一运输车6的后多通阀块9的输入端快换接头10连接；第一运输车6的后多通阀块9的输出端快换接头10通过胶管11与第二运输车14的前多通阀块13的输入端快换接头12连接；第二运输车14的前多通阀块13输出端与第二运输车14上的马达连接。至此，实现了能源在运输动力车组上的传递。
[0027]转向传感器位于驾驶室I内，用于接受来自方向盘的转角信号。主控制器置于动力源车防爆盒2内，第一从控制器置于第一运输车防爆盒8内，依此类推。动力源车采用前轮转向后轮驱动的转向模式，通过相应的转向机构实现转向。各单动力运输车均采用相应的转向机构的转向模式，各轴线均配有转向传感器，实时接收和发送各轮组的转角信号。动力源车与第一单动力运输车之间、与动力运输车组之间的转向控制方法一样，在此仅以动力源车与第一单动力运输车之间的转向控制进行说明。
[0028]本发明涉及的转向系统基于多种控制方式。动力运输车组在转向时自动跟随动力源车，实现转向协调控制。车辆转向控制系统如图6所示，驾驶员将方向盘转动某个角度，该角度通过转向传感器转换成相应的电流信号，通过总线传到主控制器。控制器根据采集的控制信号，识别转向模式，然后根据整车轮系转向运动学模型和方向盘输入的角度，解析出各轮组的期望转角，再通过总线接收角位移传感器采集的最新实际轮组转角，采用相应的控制算法求解各转向机构的控制量输出，并向各节点发送相应的控制指令，控制电磁阀阀芯开口的大小，从而控制进入动力源车转向油缸的流量。控制器通过内部信号处理，把电流信号转换成相应流量信号，控制转向的角度，从而控制转向油缸带动转向机构运动，进而带动轮组转动，该角度信号又会通过转向机构上设置的转向传感器转换成相应的电流信号反馈给控制器，使其和输入的控制信号进行比较，通过偏差信号再次调节电磁阀阀芯的开口度，从而调节进入液压缸的流量，进而调节转向的角度，实现了信号跟踪闭环控制。动力源车转向，使动力源车和第一单动力运输车之间的姿态发生了变化，连杆和动力源车之间产生了一个角度，这个角度通过转向传感器转换把信号发送给第一从控制器，第一从控制再把信号反馈给主控制器，通过主控制器和第一从控制器之间的通讯，由第一从控制器发出电信号给电磁阀，控制转向油缸推动各个转向机构带动各轮组转动。
【权利要求】
1.一种分体式动车组多车协调转向控制方法，其特征是:先根据巷道无轨分体式液压动车组的动力源车与动力运输车组之间的位姿误差，应用相应的控制算法，算出此时动力运输车组所需的转向角度和行驶速度，并通过建立和分析电液转向系统模型，进而得到转向控制策略和控制器控制指令，控制动力运输车；转向时，驾驶室执行操作的驾驶员转动方向盘，产生电信号，控制动力源车的转向控制器按照预先设定的程序及电信号大小对比例换向阀的开口进行控制，从而控制动力源车转向的控制器，进而控制其转向机构，使得轮组转向；动力运输车组通过转向控制器进行位姿解析，智能控制其转向机构，调整其转角和速度，自动跟踪动力源车的转向轨迹，从而实现巷道无轨分体式液压动车组的转向协调控制。
2.根据权利要求1所述的分体式动车组多车协调转向控制方法，其特征是:动力源车的转向传感器与方向盘连接，接收方向盘的转角信号；运输车各个轴线分别装有转向传感器，接收和反馈各轮 组的转角信号。
【文档编号】B62D12/00GK103600770SQ201310585064
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】赵静一, 郭锐, 李彩红 申请人:燕山大学