一种多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法，解决现有多轴转向在转向控制效率和精度上存在缺陷的技术问题。系统包括：转向系统控制单元，用于根据指令配置控制策略处理车速和主动转向桥转向角度控制随动转向桥转向角度并根据反馈的随动转向桥转动工况优化随动转向桥转向角度；以及人机交互界面、车速传感器、主动转向桥转角传感器、随动转向桥转角传感器、随动转向桥电磁换向阀、随动转向桥比例方向阀组、比例方向阀状态传感器。有效抑制车轮抖振，提高反馈控制的系统响应速度，减小跟踪误差，增加低转角偏差时转向的灵敏度，有效解决比例阀不动作的问题。实际应用中提高转向精度，减小转向过程中轮胎的磨损，增加轮胎使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法
本专利技术涉及大型重载车辆控制
，具体涉及一种多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法。
技术介绍
现有技术中，大型重载特种车辆采用的多轴转向技术可以克服大型重载质量大、质心高、轴数多、轴距大等特点带来的行驶缺陷，增强特种车辆机动性、灵活性(小场地转弯)和操纵稳定性，使车辆在低速时有较好的灵活性，以保证低速时能够在较小的空间内实现灵活转向，同时在高速时具有较好的操纵稳定性，保证车辆的安全性。多轴转向技术中的机械式传动液压助力转向技术，虽然可以实现多轴转向，但受转向机构的限制，其转向精度低，易造成转向横拉杆变形、轮胎磨损严重。随着电子技术及控制技术的发展，电液转向系统便成了多轴转向车辆转向系统的发展方向。采用电液转向系统的大型重载特种车辆，需要在转向过程中实现车轮定位和转向控制的准确性和可靠性，能针对温度、液压油粘度和比例方向阀的阻抗特性等工况因素做出及时反馈和精确调整。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术实施例提供一种多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法，解决现有多轴转向在转向控制效率和精度上存在缺陷的技术问题。本专利技术实施例的多轴电液转向系统双闭环控制系统，包括：转向系统控制单元，用于根据指令配置控制策略处理车速和主动转向桥转向角度控制随动转向桥转向角度并根据反馈的随动转向桥转动工况优化随动转向桥转向角度；车速传感器，用于反馈主动转向桥组的车速信号；主动转向桥转角传感器，用于反馈主动转向桥的转向角度；随动转向桥转角传感器，用于反馈单一随动转向桥的转向角度；随动转向桥电磁换向阀，用于对单一随动转向桥的助力对中缸进行状态控制，形成随动转向桥对中锁紧状态或随动转向桥转向助力状态；随动转向桥比例方向阀组，用于对单一随动转向桥进行转向方向控制，改变车轮行驶方向；比例方向阀状态传感器，用于采集并反馈随动转向桥的比例方向阀受控过程中的控制状态；人机交互界面,用于向转向系统控制单元分发确定转向模式的初始控制指令，形成转向控制过程的初始化。本专利技术实施例的多轴电液转向系统双闭环控制方法，利用上述的多轴电液转向系统双闭环控制系统，包括双闭环控制过程如下：接收转向模式指令，根据主动转向桥反馈的车速和转向角度，按预置转向策略形成与车速和主动转向桥实际转角匹配的随动转向桥的预期转角数据；接收随动转向桥实际转角数据并与所述预期转角数据比较形成随动转向桥转角偏差数据；转角偏差数据与预置PID控制过程的转角偏差控制闭环过程中KP分段控制参数比较形成所述随动转向桥的所述比例方向阀组中对应比例方向阀的PWM控制信号，实时调整所述随动转向桥转角；采集所述随动转向桥的受控比例方向阀的工况电流信号强度与标准控制电流强度比较形成受控比例方向阀的所述工况电流偏差数据；所述电流偏差数据与预置PID控制过程的电流偏差控制闭环过程中PI分段控制参数比较形成所述随动转向桥的所述比例方向阀组中对应比例方向阀的PWM控制信号，实时调整所述随动转向桥转角；本专利技术实施例的多轴电液转向系统双闭环控制系统，包括：存储器，用于存储如权利要求3至8任一所述的多轴电液转向系统双闭环控制方法中处理过程对应的程序代码；处理器，用于执行所述程序代码。本专利技术实施例的多轴电液转向系统双闭环控制系统，包括：双闭环控制装置，用于形成双闭环控制过程；锁止状态处理装置，用于形成锁止状态处理过程；转角超限处理装置，用于形成转角超限处理过程；车速故障处理装置，用于形成车速故障处理过程；主动桥转角传感器故障处理装置，用于形成主动桥转角传感器故障处理过程。本专利技术实施例的多轴电液转向系统双闭环控制系统和方法利用转角实时性和机电控制敏感性所形成的参数预期基准实现转角-电流双闭环控制策略，有效抑制车轮抖振，同时提高反馈控制的系统响应速度，减小了跟踪误差。进行不同阶段的参数整定，能够有效增加低转角偏差时转向的灵敏度。加入死区偏移，有效解决低PWM占空比时，比例阀不动作的问题。实际应用中有效地提高了转向精度，减小转向过程中轮胎的磨损，增加轮胎使用寿命。附图说明图1所示为本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制系统的硬件架构示意图。图2所示为本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制方法的信号流向示意图。图3所示为本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制过程的流程示意图。图4所示为本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制方法的流程示意图。图5所示为本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制系统的功能架构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术一实施例多轴电液转向系统双闭环控制系统如图1所示。本实施例包括：转向系统控制单元(即ECU电子控制单元)，用于根据指令配置控制策略处理车速和主动转向桥转向角度控制随动转向桥转向角度并根据反馈的随动转向桥转动工况优化随动转向桥转向角度。本实施例采用TTC60控制器，应用CodeSys组态软件开发部署控制策略以及处理过程和参数设置。车速传感器，用于反馈主动转向桥组的车速信号。本实施例中可以采用转向系统控制单元根据车轮转速和转动频率形成即时车速。主动转向桥转角传感器，用于反馈主动转向桥的转向角度。本实施例设置在主动转向桥组的第一个主动转向桥上。随动转向桥转角传感器，用于反馈单一随动转向桥的转向角度。本实施例设置在随动转向桥组的每个随动转向桥上。随动转向桥转向锁止开关，用于形成随动转向桥组转向的使能控制。在本实施例中通过锁止开关可以直接控制各随动转向桥的对应阀体的功率信号使能和电源使能。随动转向桥电磁换向阀，用于对单一随动转向桥的助力对中缸进行状态控制，形成随动转向桥对中锁紧状态或随动转向桥转向助力状态。在本实施例中控制对助力对中缸实现对中和受控自锁。随动转向桥比例方向阀组，用于对单一随动转向桥进行转向方向控制，改变车轮行驶方向。在本实施例中，比例方向阀组包括在单一随动转向桥两侧分别设置的比例方向阀，控制单一随动转向桥的左、右转向。比例方向阀状态传感器，用于采集并反馈随动转向桥的比例方向阀受控过程中的控制状态。在本实施例中比例方向阀受控过程中的控制状态由受控过程中的阀控电流变化反映，状态传感器可以采用电流传感器采集比例方向阀的实际工作电流，也可以采用比例方向阀控制电路的旁路反馈线路形成。油源卸荷电磁阀，用于受控平衡应急油源管路压力。人机交互界面(即HMI人机界面),用于向转向系统控制单元分发确定转向模式的初始控制指令，形成转向控制过程的初始化。在本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴电液转向系统双闭环控制系统，其特征在于，包括：/n转向系统控制单元，用于根据指令配置控制策略处理车速和主动转向桥转向角度控制随动转向桥转向角度并根据反馈的随动转向桥转动工况优化随动转向桥转向角度；/n车速传感器，用于反馈主动转向桥组的车速信号；/n主动转向桥转角传感器，用于反馈主动转向桥的转向角度；/n随动转向桥转角传感器，用于反馈单一随动转向桥的转向角度；/n随动转向桥电磁换向阀，用于对单一随动转向桥的助力对中缸进行状态控制，形成随动转向桥对中锁紧状态或随动转向桥转向助力状态；/n随动转向桥比例方向阀组，用于对单一随动转向桥进行转向方向控制，改变车轮行驶方向；/n比例方向阀状态传感器，用于采集并反馈随动转向桥的比例方向阀受控过程中的控制状态；/n人机交互界面,用于向转向系统控制单元分发确定转向模式的初始控制指令，形成转向控制过程的初始化。/n

【技术特征摘要】
1.一种多轴电液转向系统双闭环控制系统，其特征在于，包括：
转向系统控制单元，用于根据指令配置控制策略处理车速和主动转向桥转向角度控制随动转向桥转向角度并根据反馈的随动转向桥转动工况优化随动转向桥转向角度；
车速传感器，用于反馈主动转向桥组的车速信号；
主动转向桥转角传感器，用于反馈主动转向桥的转向角度；
随动转向桥转角传感器，用于反馈单一随动转向桥的转向角度；
随动转向桥电磁换向阀，用于对单一随动转向桥的助力对中缸进行状态控制，形成随动转向桥对中锁紧状态或随动转向桥转向助力状态；
随动转向桥比例方向阀组，用于对单一随动转向桥进行转向方向控制，改变车轮行驶方向；
比例方向阀状态传感器，用于采集并反馈随动转向桥的比例方向阀受控过程中的控制状态；
人机交互界面,用于向转向系统控制单元分发确定转向模式的初始控制指令，形成转向控制过程的初始化。


2.如权利要求1所述的多轴电液转向系统双闭环控制系统，其特征在于，还包括：
随动转向桥转向锁止开关，用于形成随动转向桥组转向的使能控制；
油源卸荷电磁阀，用于受控平衡应急油源管路压力。


3.如权利要求1或2所述的多轴电液转向系统双闭环控制系统，其特征在于，在主动转向桥组的一桥上冗余设置所述车速传感器，在一桥设置双通道转角传感器作为所述主动转向桥转角传感器，在随动转向桥的同侧各设置一个双通道转角传感器作为所述随动转向桥转角传感器。每个随动转向桥设置所述随动转向桥比例方向阀组和所述随动转向桥电磁换向阀，所述随动转向桥比例方向阀组中的每个比例方向阀匹配一个控制电流反馈电缆作为所述比例方向阀状态传感器。


4.一种多轴电液转向系统双闭环控制方法，其特征在于，利用如权利要求1至3任一所述的多轴电液转向系统双闭环控制系统，包括双闭环控制过程如下：
接收转向模式指令，根据主动转向桥反馈的车速和转向角度，按预置转向策略形成与车速和主动转向桥实际转角匹配的随动转向桥的预期转角数据；
接收随动转向桥实际转角数据并与所述预期转角数据比较形成随动转向桥转角偏差数据；
转角偏差数据与预置PID控制过程的转角偏差控制闭环过程中KP分段控制参数比较形成所述随动转向桥的所述比例方向阀组中对应比例方向阀的PWM控制信号，实时调整所述随动转向桥转角；
采集所述随动转向桥的受控比例方向阀的工况电流信号强度与标准控制电流强度比较形成受控比例方向阀的所述工况电流偏差数据；
所述电流偏差数据与预置PID控制过程的电流偏差控制闭环过程中PI分段控制参数比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培文，张祥瑞，苏娟，李志超，许进亮，孙明鸣，袁皓，宋建琦，张帆，杨威，刘佑民，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11