一种多轴车辆转向的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于多轴车辆转向领域，提供了一种多轴车辆转向的方法和系统，所述方法包括：实时获取车辆转向过程中的前组Ⅰ桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角；根据预设的转向控制规律和所述前组Ⅰ桥转角数据，实时获取后组Ⅵ桥转角数据；根据所述后组Ⅵ桥转角数据，实时调整车辆后组Ⅵ桥的转角。本发明实施例，实时获取车辆转向过程中的前组Ⅰ桥转角数据，根据预设的转向控制规律，实时获取后组Ⅵ桥转角数据，并根据后组Ⅵ桥转角数据控制车辆的后组Ⅵ桥进行转向，提供了一种简单的车辆转向方法，使得超重型车辆在小转弯半径、大转角的情况下，也可以简便的通过转弯。
【专利说明】一种多轴车辆转向的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明属于多轴车辆转向领域，尤其涉及一种多轴车辆转向的方法和系统。
【背景技术】
[0002]车辆转弯是超重型车辆常见的问题，现有技术提出基于车辆操纵模型，通过对操纵模型的转换将多轴车辆的操纵模型转换为线形二自由度模型，通过控制前后组两个车轮的转角实现整车转弯控制，该技术中后组VI桥转角与前组I桥转角的关系由车辆操纵稳定性的一些指标，如:车辆的总质量，车辆质心在X、y轴的分量，轴的综合侧偏刚度，车辆绕Z轴的角速度，质心处的侧偏角，车辆绕z轴的转动惯量，轴到车辆质心的距离来确定，前后组转角转换关系复杂。由于上述现有技术算法复杂，与之对应的控制系统所需较多的传感器及控制器，只适用于车辆的大转弯半径、小车轮偏角的转弯。
【发明内容】
[0003]本发明实施例的目的在于提供一种多轴车辆转向的方法和系统，以解决现有技术的算法复杂，只能适用于大转弯半径、小车轮偏角的转弯的问题。
[0004]本发明实施例是这样实现的，一种多轴车辆转向的方法，所述方法包括:
[0005]实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角；
[0006]根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据；
[0007]根据所述后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
[0008]本发明实施例的另一目的在于提供一种多轴车辆转向的系统，所述系统包括:
[0009]前组I桥转角数据获取单元，用于实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角；
[0010]后组VI桥转角数据获取单元，用于根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据获取单元获取的前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据；
[0011]后组VI桥转角调整单元，用于根据所述后组VI桥转角数据获取单元获取的后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
[0012]本发明实施例，实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，根据预设的转向控制规律，实时获取后组VI桥转角数据，并根据后组VI桥转角数据控制车辆的后组VI桥进行转向，提供了简单的车辆转向方法和系统，使得超重型车辆在小转弯半径、大转角的情况下，也可以简便的通过转弯。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本发明实施例提供的多轴车辆转向方法的流程图；
[0015]图2是本发明实施例提供的转向控制规律的示意图；
[0016]图3是本发明实施例提供的多轴车辆转向系统的结构图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0019]实施例一
[0020]如图1所示为本发明实施例提供的多轴车辆转向方法的流程图，所述方法包括以下步骤:
[0021]在步骤SlOl中，实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角。
[0022]在本发明实施例中，转向控制装置在开始车辆转向之后，实时接收转向过程中车辆前组I桥的转角数据，转向控制装置可以通过安装在前组I桥的前组I桥传感器实时获取前组I桥转角数据。需要指出的是，此处所说的转角为车轮与转向前的行车方向之间的夹角。
[0023]在步骤S102中，根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据。
[0024]在本发明实施例中，转向控制装置在获取了前组I桥转角数据之后，将前组I桥转角数据代入预设的转向控制规律，即可获取车辆的后组VI桥转角数据，因为是实时获取前组I桥转角数据，因此也可以实时获取后组VI桥转角数据。如图2所示为本发明实施例提供的转向控制规律的示意图，其中横轴为前组I桥转角数据，纵轴为后组VI桥转角数据，所述转向控制规律具体为:
[0025]1、当前组I桥转角为0°?第一前组I桥转角时，所述后组VI桥转角为0°。
[0026]在本发明实施例中，0°?第一前组I桥转角对应图2中的OG段，在这个转角范围，只有前组I桥转动，而后组VI桥不转动。因为车辆在弯道行驶过程中，驾驶员往往需对前组I桥转角进行修正调整，若后组VI桥跟随前组I桥转角变化，车尾即会产生摆动现象，所以转向控制规律应该设置滞后角，只有当前组I桥转角大于滞后角时，后组VI桥才开始转向。作为一个优选实施例，第一前组I桥转角可以为10°。
[0027]2、当前组I桥转角为第一前组I桥转角?第二前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率不同。
[0028]在本发明实施例中，第一前组I桥转角?第二前组I桥转角对应图2中的GH段，在这个转角范围，后组VI桥转角数据与前组I桥转角数据的转角速率不同，如果前组I桥转1°，后组VI桥转的角度小于1°。该转角范围保证在进弯道时车辆后组VI桥在同轨迹控制的前提下，尽量减小车辆后组VI桥的转向延迟角度，以减轻轮胎的磨损。
[0029]3、当前组I桥转角为第二前组I桥转角?第三前组I桥转角时，所述后组VI桥的转角速率大于所述前组I桥的转角速率，且当前组I桥转角到达第三前组I桥转角时，所述前组I桥转角与所述后组VI桥转角相同且都为最大值，所述最大值由底盘布置和最小转弯半径决定。
[0030]在本发明实施例中，第二前组I桥转角?第三前组I桥转角对应图2中的HB段，在这个转角范围，后组VI桥转角数据的转角速率大于所述前组I桥转角数据的转角速率，即当前组I桥转1°，后组VI桥转2°，且当前组I桥转角等于第三前组I桥转角时，前组I桥转角等于后组VI桥转角。因为车辆后组VI桥有一定的滞后角，为保证车辆后组VI桥的转角与车辆前组I桥的转角同时达到最大值，后组VI桥的转角速率需要大于前组I桥的转角速率，该最大值由底盘布置和最小转弯半径决定。需要指出的是，上述的前组I桥转1°，后组VI桥转2°只是举例，并不用于限制本发明，在实际转向过程中前组I桥转向速率与后组VI桥转向速率的关系可以通过阿克曼公式以及车辆的瞬时转向中心进行计算。
[0031]4、当前组I桥转角为第三前组I桥转角?第四前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率相同。
[0032]在本发明实施例中，第三前组I桥转角?第四前组I桥转角对应图2中的BE段，在这个转角范围，车辆进入出弯阶段，车轮开始回转，因此第四前组I桥转角小于所述第二前组I桥转角，且后组VI桥与前组I桥的转角速率相同。
[0033]5、当前组I桥转角为第四前组I桥转角时，所述前组I桥保持转向直到0°，所述后组VI桥按与所述前组I桥相同的转角速率回转到设定值后直接回到0°。
[0034]在本发明实施例中，当前组I桥转角到第四前组I桥转角时，车辆前组I桥完成出弯，前组I桥转角保持前组I桥保持转向直到0°，车辆后组VI桥直接回到0°。作为一个优选实施例，第四前组I桥转角为3°。上述过程对应图2中的EF段。
[0035]作为本发明的一个可选实施例，所述转向控制规律还包括:
[0036]当所述前组I桥转角小于第三前组I桥转角时，如果所述后组VI桥转角开始变小，则前组I桥转角在达到第三前组I桥转角前开始减小、后组VI桥转角不变。
[0037]在本发明实施例中，当前轮I桥转角小于第三前组I桥转角、但大于A点时，就开始减小，则前轮减小，后轮保持不变，当前组I桥转角减小到A点时，后组转角沿EB段斜率减小。上述过程对应图2中的⑶段。
[0038]作为本发明的另一个可选实施例，所述转向控制规律还包括:
[0039]当所述前组I桥转角超过预设的最大转角时，所述后组VI桥转角按照第三前组I桥转角?第四前组I桥转角的比例进行控制。
[0040]在本发明实施例中，上述过程对应图2中的BK段。BK为溢出控制段，即当前组转角超过设定最大转角B时，后组转向轮按此线进行比例控制，以免出现溢出错误，即防止车轮转角超过最大转角导致控制程序出错而给的冗余，也可理解为放置程序运行出错而设计的一段控制曲线。
[0041]在步骤S103中，根据所述后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
[0042]在本发明实施例中，转向控制装置实时接收根据转向控制规律获取的后组VI桥转角数据，根据该后组VI桥转角数据，通过后组VI桥传感器实时调整车辆后组VI桥的转角，实现车辆的转向。
[0043]本发明实施例，实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，根据预设的转向控制规律，实时获取后组VI桥转角数据，并根据后组VI桥转角数据控制车辆的后组VI桥进行转向，提供了一种简单的车辆转向方法，使得超重型车辆在小转弯半径、大转角的情况下，也可以简便的通过转弯。
[0044]作为本发明的一个可选实施例，在所述根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据的步骤之前，所述方法包括:
[0045]预设所述转向控制规律。
[0046]实施例二
[0047]如图3所示为本发明实施例提供的多轴车辆转向系统的结构图，为了便于说明，仅不出与本发明实施例相关的部分，包括:
[0048]前组I桥转角数据获取单元301，用于实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角。
[0049]在本发明实施例中，前组I桥转角数据获取单元301在开始车辆转向之后，实时接收转向过程中车辆前组I桥的转角数据，转向控制装置可以通过安装在前组I桥的前组I桥传感器实时获取前组I桥转角数据。需要指出的是，此处所说的转角为车轮与转向前的行车方向之间的夹角。
[0050]后组VI桥转角数据获取单元302，用于根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据获取单元301获取的前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据。
[0051]在本发明实施例中，在获取了前组I桥转角数据之后，前组I桥转角数据获取单元302将前组I桥转角数据代入预设的转向控制规律，即可获取车辆的后组VI桥转角数据，因为是实时获取前组I桥转角数据，因此也可以实时获取后组VI桥转角数据。所述后组VI桥转角数据获取单元302，包括:
[0052]1、第一转向控制规律单元3021，所述第一转向控制规律单元3021用于当前组I桥转角为0°?第一前组I桥转角时，所述后组VI桥转角为0°。
[0053]在本发明实施例中，0°?第一前组I桥转角对应图2中的OG段，在这个转角范围，只有前组I桥转动，而后组VI桥不转动。因为车辆在弯道行驶过程中，驾驶员往往需对前组I桥转角进行修正调整，若后组VI桥跟随前组I桥转角变化，车尾即会产生摆动现象，所以转向控制规律应该设置滞后角，只有当前组I桥转角大于滞后角时，后组VI桥才开始转向。作为一个优选实施例，第一前组I桥转角可以为10°。
[0054]2、第二转向控制规律单元，所述第二转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第一前组I桥转角?第二前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率不同。
[0055]在本发明实施例中，第一前组I桥转角?第二前组I桥转角对应图2中的GH段，在这个转角范围，后组VI桥转角数据与前组I桥转角数据的转角速率不同，如果前组I桥转1°，后组VI桥转的角度小于1°。该转角范围保证在进弯道时车辆后组VI桥在同轨迹控制的前提下，尽量减小车辆后组VI桥的转向延迟角度，以减轻轮胎的磨损。
[0056]3、第三转向控制规律单元，所述第三转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第二前组I桥转角?第三前组I桥转角时，所述后组VI桥的转角速率大于所述前组I桥的转角速率，且当前组I桥转角到达第三前组I桥转角时，所述前组I桥转角与所述后组VI桥转角相同且都为最大值，所述最大值由底盘布置和最小最晚半径决定。
[0057]在本发明实施例中，第二前组I桥转角?第三前组I桥转角对应图2中的HB段，在这个转角范围，后组VI桥转角数据的转角速率大于所述前组I桥转角数据的转角速率，即当前组I桥转1°，后组VI桥转2°，且当前组I桥转角等于第三前组I桥转角时，前组I桥转角等于后组VI桥转角。因为车辆后组VI桥有一定的滞后角，为保证车辆后组VI桥的转角与车辆前组I桥的转角同时达到最大值，后组VI桥的转角速率需要大于前组I桥的转角速率，该最大值由底盘布置和最小转弯半径决定。需要指出的是，上述的前组I桥转1°，后组VI桥转2°只是举例，并不用于限制本发明，在实际转向过程中前组I桥转向速率与后组VI桥转向速率的关系可以通过阿克曼公式以及车辆的瞬时转向中心进行计算。
[0058]4、第四转向控制规律单元，所述第四转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第三前组I桥转角?第四前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率相同。
[0059]在本发明实施例中，第三前组I桥转角?第四前组I桥转角对应图2中的BE段，在这个转角范围，车辆进入出弯阶段，车轮开始回转，因此第四前组I桥转角小于所述第二前组I桥转角，且后组VI桥与前组I桥的转角速率相同。
[0060]5、第五转向控制规律单元，所述第五转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第四前组I桥转角时，所述前组I桥保持转向直到0°，所述后组VI桥按与所述前组I桥相同的转角速率回转到设定值后直接回到0°。
[0061]在本发明实施例中，当前组I桥转角到第四前组I桥转角时，车辆前组I桥完成出弯，前组I桥转角保持前组I桥保持转向直到0°，车辆后组VI桥直接回到0°。作为一个优选实施例，第四前组I桥转角为3°。上述过程对应图2中的EF段。
[0062]作为本发明的一个可选实施例，所述后组VI桥转角数据获取单元302用于获取后组VI桥转角数据的转向控制规律还包括:
[0063]第六转向控制规律单元，所述第六转向控制规律单元用于当所述前组I桥转角小于第三前组I桥转角时，如果所述后组VI桥转角开始变小，则前组I桥转角在达到第三前组I桥转角前开始减小、后组VI桥转角不变。
[0064]在本发明实施例中，当前轮I桥转角小于第三前组I桥转角、但大于A点时，就开始减小，则前轮减小，后轮保持不变，当前组I桥转角减小到A点时，后组转角沿EB段斜率减小。上述过程对应图2中的⑶段。
[0065]作为本发明的另一个可选实施例，所述后组VI桥转角数据获取单元302用于获取后组VI桥转角数据的转向控制规律还包括:
[0066]第七转向控制规律单元，所述第七转向控制规律单元用于当所述前组I桥转角超过预设的最大转角时，所述后组VI桥转角按照第三前组I桥转角?第四前组I桥转角的比例进行控制。
[0067]在本发明实施例中，上述过程对应图2中的BK段。BK为溢出控制段，即当前组转角超过设定最大转角B时，后组转向轮按此线进行比例控制，以免出现溢出错误，即防止车轮转角超过最大转角导致控制程序出错而给的冗余，也可理解为放置程序运行出错而设计的一段控制曲线。
[0068]后组VI桥转角调整单元303，用于根据所述后组VI桥转角数据获取单元302获取的后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
[0069]在本发明实施例中，后组VI桥转角调整单元303实时接收根据转向控制规律获取的后组VI桥转角数据，根据该后组VI桥转角数据，通过后组VI桥传感器实时调整车辆后组VI桥的转角，实现车辆的转向。
[0070]本发明实施例，实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，根据预设的转向控制规律，实时获取后组VI桥转角数据，并根据后组VI桥转角数据控制车辆的后组VI桥进行转向，提供了一种简单的车辆转向系统，使得超重型车辆在小转弯半径、大转角的情况下，也可以简便的通过转弯。
[0071]作为本发明的一个可选实施例，在所述后组VI桥转角数据获取单元302获取后组VI桥转角数据之前，所述系统还包括:
[0072]转向控制规律预设单元，用于预设转向控制规律。
[0073]本领域普通技术人员可以理解为上述实施例二所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0074]本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括R0M/RAM、磁盘、光盘等。
[0075]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多轴车辆转向的方法，其特征在于，所述方法包括: 实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角； 根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据； 根据所述后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据的步骤之前，所述方法包括: 预设所述转向控制规律。
3.如权利要求1?2任一项所述的方法，其特征在于，所述转向控制规律具体为: 当前组I桥转角为0°?第一前组I桥转角时，所述后组VI桥转角为0° ;和/或， 当前组I桥转角为第一前组I桥转角?第二前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率不同；和/或， 当前组I桥转角为第二前组I桥转角?第三前组I桥转角时，所述后组VI桥的转角速率大于所述前组I桥的转角速率，且当前组I桥转角到达第三前组I桥转角时，所述前组I桥转角与所述后组VI桥转角相同且都为最大值，所述最大值由底盘布置和最小转弯半径决定；和/或， 当前组I桥转角为第三前组I桥转角?第四前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率相同；和/或， 当前组I桥转角为第四前组I桥转角时，所述前组I桥保持转向直到0°，所述后组VI桥按与所述前组I桥相同的转角速率回转到设定值后直接回到0°。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转向控制规律还包括: 当所述前组I桥转角小于第三前组I桥转角时，如果所述后组VI桥转角开始变小，则前组I桥转角在达到第三前组I桥转角前开始减小、后组VI桥转角不变。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转向控制规律还包括: 当所述前组I桥转角超过预设的最大转角时，所述后组VI桥转角按照第三前组I桥转角?第四前组I桥转角的比例进行控制。
6.一种多轴车辆转向的系统，其特征在于，所述系统包括: 前组I桥转角数据获取单元，用于实时获取车辆转向过程中的前组I桥转角数据，所述转角为车轮与转向之前的行车方向之间的夹角； 后组VI桥转角数据获取单元，用于根据预设的转向控制规律和所述前组I桥转角数据获取单元获取的前组I桥转角数据，实时获取后组VI桥转角数据； 后组VI桥转角调整单元，用于根据所述后组VI桥转角数据获取单元获取的后组VI桥转角数据，实时调整车辆后组VI桥的转角。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述后组VI桥转角数据获取单元获取后组VI桥转角数据之前，所述系统还包括: 转向控制规律预设单元，用于预设转向控制规律。
8.如权利要求6?7任一项所述的方法，其特征在于，所述后组VI桥转角数据获取单元还包括: 第一转向控制规律单元，所述第一转向控制规律单元用于当前组I桥转角为0°?第一前组I桥转角时，所述后组VI桥转角为0° ;和/或， 第二转向控制规律单元，所述第二转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第一前组I桥转角?第二前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率不同；和/或， 第三转向控制规律单元，所述第三转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第二前组I桥转角?第三前组I桥转角时，所述后组VI桥的转角速率大于所述前组I桥的转角速率，且当前组I桥转角到达第三前组I桥转角时，所述前组I桥转角与所述后组VI桥转角相同且都为最大值，所述最大值由底盘布置和最小最晚半径决定；和/或， 第四转向控制规律单元，所述第四转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第三前组I桥转角?第四前组I桥转角时，所述后组VI桥与前组I桥的转角速率相同；和/或， 第五转向控制规律单元，所述第五转向控制规律单元用于当前组I桥转角为第四前组I桥转角时，所述前组I桥保持转向直到0°，所述后组VI桥按与所述前组I桥相同的转角速率回转到设定值后直接回到0°。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后组VI桥转角数据获取单元还包括: 第六转向控制规律单元，所述第六转向控制规律单元用于当所述前组I桥转角小于第三前组I桥转角时，如果所述后组VI桥转角开始变小，则前组I桥转角在达到第三前组I桥转角前开始减小、后组VI桥转角不变。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后组VI桥转角数据获取单元还包括: 第七转向控制规律单元，所述第七转向控制规律单元用于当所述前组I桥转角超过预设的最大转角时，所述后组VI桥转角按照第三前组I桥转角?第四前组I桥转角的比例进行控制。
【文档编号】B62D15/02GK104443027SQ201410751423
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】虞汉中, 袁大学, 王新郧, 谷洵, 刘连营 申请人:湖北航天技术研究院特种车辆技术中心