一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统技术方案

一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，通过转速变送器采集四轮转速，输出信号为(0-5)V电压，经ISO4014高精度四通道模拟量输入数据采集模块转换为数字量，模糊控制器编制串口通信协议读取四轮转速信息。对于田间作业机械，特别是大型农业装备，先模糊判断打滑情况，再对打滑车轮进行有效的PID调节，可以大大提高机械运转的稳定性，保障作业过程安全。

An electro-hydraulic anti-skid control system of full hydraulic four wheel drive chassis based on fuzzy PID method

Based on fuzzy PID method of hydraulic four wheel drive chassis electro-hydraulic skid control system, through the acquisition of four wheel speed speed transducer, the output signal is the voltage of V (0-5), the ISO4014 high precision four channel analog input data acquisition module conversion to digital quantity, fuzzy controller for serial communication protocol read four wheel speed information. For field machinery, especially large-scale agricultural equipment, the first fuzzy judgment slip, then on sheave for effective PID control, can greatly improve the stability of machine operation, ensure operation safety.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统
本专利技术涉及一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
目前，我国现代施药装备相对缺乏，高杆作物中后期施药装备更加缺乏，围绕高秆作物对现代施药机械装备开展研究很有必要，也极为迫切。高地隙自走式底盘，作为高杆喷雾机的支承和动力部件，全液压四轮驱动，工作幅宽达(18～24)m，属于超大型农业装备。行驶中，如果地面附着系数较小或两侧附着系数不等，常常会使作业机械驱动力矩超过轮胎与地面间的附着极限，产生驱动轮过度滑转，出现侧滑、激转、侧翻或转向反应迟钝等丧失稳定性和方向性的危险局面，所以合理地调节轮胎与地面间的作用力即进行驱动防滑控制，对提高作业机械的主动安全性和经济性、减小事故风险等都具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，对于田间作业机械，特别是大型农业装备，先模糊判断打滑情况，再对打滑车轮进行有效的PID调节，可以大大提高机械运转的稳定性，保障作业过程安全。本专利技术所采用的技术方案是：所述控制系统通过转速变送器采集四轮转速，输出信号为(0-5)V电压，经ISO4014高精度四通道模拟量输入数据采集模块转换为数字量，模糊控制器编制串口通信协议读取四轮转速信息。利用ZX-HS型正反转探测器(又名转向传感器)检测转向信息，经A/D转换器转化为数字量，模糊控制器直接读取。所述控制系统选用STC89C52RC单片机作为模糊控制的处理芯片。STC89C52RC单片机属于5l系列单片机，资源丰富，时钟范围约在(140)MHz，可以实现本系统的信号采集及模糊控制。所设计的模糊控制器，首先采集转速、转向共5路信号。采集完成后利用模糊规则推理判断打滑情况，并决定其打滑严重程度。若有打滑，选取打滑最严重的车轮信号，作出速度差量。最后，将打滑最严重车轮的速度差量进行D/A转换并信号放大，利用多路开关导通打滑最严重车轮的PID回路进行调节，滑转率控制在要求的范围内。完成车速调节后，关闭PID调节回路。所述控制系统选用DC-1020微电脑作为PID控制器。DC-1020微电脑内建“PID+Fuzzy”运算法则，可以提供PI、PID等多种控制模式，需要根据被控过程的特性确定比例系数、积分时间和微分时间的大小。在实际应用中。通常采用工程整定方法确定PID控制器各参数，以满足控制精度的要求。根据防滑控制需要，控制器主体完成车轮打滑判断，PID回路完成车速调节，使作业机械正常行驶。本专利技术的有益效果是：对于田间作业机械，特别是大型农业装备，先模糊判断打滑情况，再对打滑车轮进行有效的PID调节，可以大大提高机械运转的稳定性，保障作业过程安全。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的驱动电液防滑系统原理框图。图2是本专利技术的模糊控制器结构图。图3是本专利技术的PID调节回路图。图4是本专利技术的控制器软件程序流程图。图5是本专利技术的马达m2液压原理图。图中：1．电机；2压力表；3．节流阀；4．加载液压泵；5．转速传感器；6．液压马达；7．电液比例流培阀；8．溢流阀；9．液压泵。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，控制系统通过转速变送器采集四轮转速，输出信号为(0-5)V电压，经ISO4014高精度四通道模拟量输入数据采集模块转换为数字量，模糊控制器编制串口通信协议读取四轮转速信息。利用ZX-HS型正反转探测器(又名转向传感器)检测转向信息，经A/D转换器转化为数字量，模糊控制器直接读取。如图2，控制系统选用STC89C52RC单片机作为模糊控制的处理芯片。STC89C52RC单片机属于5l系列单片机，资源丰富，时钟范围约在(140)MHz，可以实现本系统的信号采集及模糊控制。所设计的模糊控制器，首先采集转速、转向共5路信号。采集完成后利用模糊规则推理判断打滑情况，并决定其打滑严重程度。若有打滑，选取打滑最严重的车轮信号，作出速度差量。最后，将打滑最严重车轮的速度差量进行D/A转换并信号放大，利用多路开关导通打滑最严重车轮的PID回路进行调节，滑转率控制在要求的范围内。完成车速调节后，关闭PID调节回路。如图3，控制系统选用DC-1020微电脑作为PID控制器。DC-1020微电脑内建“PID+Fuzzy”运算法则，可以提供PI、PID等多种控制模式，需要根据被控过程的特性确定比例系数、积分时间和微分时间的大小。在实际应用中。通常采用工程整定方法确定PID控制器各参数，以满足控制精度的要求。如图4，根据防滑控制需要，控制器主体完成车轮打滑判断，PID回路完成车速调节，使作业机械正常行驶。如图5，分别给两台马达安装一致的转速变送器，连接好模糊控制器和PID调节器。对于PID调节的比例系数、积分时间和微分时间的大小，采用工程中常用的临界比例法整定。经参数整定，比例系数P为20％，积分时间I为0.4，微分时间D为0.1。实验中，滑转率设定为0.05。当滑转率大于0.05，认为马达m2打滑。为了便于观察，分别用光电转速表测量马达m2转速，用万用表测量马达m2的转速变送器电压信号输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，其特征是：所述控制系统通过转速变送器采集四轮转速，输出信号为(0‑5)V电压，经ISO4014高精度四通道模拟量输入数据采集模块转换为数字量，模糊控制器编制串口通信协议读取四轮转速信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，其特征是：所述控制系统通过转速变送器采集四轮转速，输出信号为(0-5)V电压，经ISO4014高精度四通道模拟量输入数据采集模块转换为数字量，模糊控制器编制串口通信协议读取四轮转速信息。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，其特征是：所述液压控制系统利用ZX-HS型正反转探测器(又名转向传感器)检测转向信息，经A/D转换器转化为数字量，模糊控制器直接读取。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液防滑控制系统，其特征是：所述控制系统选用STC89C52RC单片机作为模糊控制的处理芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，
申请(专利权)人：李晓波，
类型：发明
国别省市：辽宁,21