一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，是通过叉车车身姿态传感器采集的叉车动态运动数据，判断叉车此时的侧翻状态；在不同得侧翻状态下采用不同的能量分级指标，可实现对不同侧翻状态下的叉车防侧翻稳定性的精确识别，为防侧翻控制提供依据；本发明专利技术所涉及的平衡重式叉车防侧翻控制系统，根据判断的叉车不同侧翻状态，分别采用防侧翻支撑油缸与全液压主动转向，并根据实时侧倾能量识别的叉车防侧翻稳定性，进行精确、实时的防侧翻控制，提高叉车的防侧翻稳定性与主动安全。提高叉车的防侧翻稳定性与主动安全。提高叉车的防侧翻稳定性与主动安全。

【技术实现步骤摘要】
一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种平衡重式叉车稳定性控制领域，具体地说是一种叉车防侧翻的控制方法。

技术介绍

[0002]随着平衡重式叉车广泛应用于工厂、港口、车站、货仓等各大交通物流行业之中，其工作环境也越来越复杂。由于叉车属于重心较高的工程车辆，且其工作中若出现转向半径过小、车速过快的情况，会造成叉车车身侧倾严重。若不加以控制，则容易发生叉车侧翻事故。因此提高叉车在工作过程中的防侧翻稳定性，具有重要的意义。
[0003]平衡重式叉车前轮为驱动轮，后轮为转向轮。由于后转向桥与车身之间的铰接点，平衡重式叉车车身可相对于后转向桥进行左右摆动，从而提高叉车通过不平路面时的仿形性与平顺性。但是其后桥摆动的独特结构也是叉车在操纵中容易失稳的主要原因。叉车侧翻的过程中，由于激烈转向驾驶行为引起侧向加速度过大，叉车从内侧前驱动轮抬起，逐步恶化到前后单侧车轮离地，直至最后引起侧翻，造成操作人员和货物的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，以期使叉车在作业过程中防止因侧倾角过大或者速度过快而发生侧翻，从而提升叉车横向稳定性和主动安全。
[0005]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法的特点是按如下步骤进行：
[0007]步骤1、在叉车质心位置处布置陀螺仪传感器，用于获取车身的运动参数，包括横摆角速度、侧倾角和侧向加速度；
[0008]在车身的后桥限位块处布置压力传感器，用于获取车身的侧倾状态，包括：侧倾状态Ⅰ和侧倾状态Ⅱ；
[0009]在车身的后轮处布置后轮转角传感器，用于获取后轮转向角度；
[0010]在叉车后桥转向油缸两侧的进出液压油路位置处布置主动转向电磁阀；
[0011]在车身与后桥之间布置防侧翻支撑油缸；
[0012]步骤2、根据所述车身的运动参数和侧倾状态，计算在不同状态下的叉车实时失稳能量E
Ri
；
[0013]步骤3、根据所述叉车实时失稳能量E
Ri
计算侧倾能量稳定性指标E
i
；
[0014]步骤4、利用侧倾能量稳定性指标E
i
确定侧倾能量阈值E
imin
和E
imax
，并用于划分不同的侧翻能量等级，从而判断叉车车身防侧翻稳定性状态；
[0015]步骤5、根据叉车车身防侧翻稳定性状态，利用所述主动转向电磁阀和所述防侧翻支撑油缸分别控制相应状态下叉车侧翻工况所需的主动转向角度以及侧向支撑力，以提高平衡重式叉车防侧翻稳定性。
[0016]本专利技术所述的一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法的特点也在于，所述步骤1中是按如下方式判断车身的侧倾状态：
[0017]当压力传感器未检测到压力时，或防侧翻支撑油缸未处于锁止状态时，表示叉车处于侧倾状态Ⅰ；
[0018]当压力传感器检测到压力时，或防侧翻支撑油缸处于锁止状态时，表示叉车处于侧倾状态Ⅱ。
[0019]所述步骤2中是利用式(1)计算叉车实时失稳能量E
Ri
：
[0020][0021]式(1)中，表示叉车侧向动能，表示叉车势能，当i＝1时，表示叉车处于侧倾状态Ⅰ；当i＝2时，表示叉车处于处于侧倾状态Ⅱ，并有：
[0022][0023][0024]式(2)和式(3)中，v
y
为叉车侧向速度，m
s
为叉车车身质量，I
′
x
为叉车车身在侧倾状态Ⅰ时的转动惯量，为侧倾角速度，Δh
′
s
为叉车在侧倾状态Ⅰ时的质心变化量，m为叉车整车联合质量，I
x
为叉车整车在侧倾状态Ⅱ时的转动惯量，Δh为叉车在侧倾状态Ⅱ时的质心变化量；并有：
[0025]I
′
x
＝m
s
·
r2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0026][0027]I
x
＝m
·
r
′2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0028][0029][0030]式(4)
‑
式(8)中，h
uo
为叉车后桥质量中心高度，h
s
为叉车质量中心高度，h为叉车整车联合质量中心高度，r为叉车在侧倾状态Ⅰ时的侧倾转动半径，为侧倾角度，r
′
为叉车在侧倾状态Ⅱ时的侧倾转动半径。
[0031]所述步骤3中是利用式(9)计算侧倾能量稳定性指标E
i
：
[0032][0033]式(9)中，ΔE
P0
为叉车平台静态侧翻能量，|δ|为后轮转向角，u为叉车车速，λ
c
为防侧翻油缸阻尼修正系数，且λ
θ
为转向
‑
车速耦合系数，且λ
θ
＝
‑
e
‑
|uδ|
，并有：
[0034]ΔE
p0
＝m
s
gΔh
s
+m
r
gΔh
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0035]式(10)中，Δh
s
为叉车车身质心高度变化值；Δh
u
为后桥质量质心高度变化值，并有：
[0036][0037][0038]式(11)和式(12)中，α为最大侧翻稳定角，h
s
为平面静止时叉车车身质量质心高度，h
u0
为后桥质量质心高度，h
r
为叉车后桥铰接点高度，为叉车车身相对于后桥最大摆动角度，B为叉车轮距。
[0039]所述步骤4中不同的侧翻能量等级是按如下过程划分：
[0040]在侧倾状态Ⅰ中，即当i＝1时，按照侧倾能量阈值E
1min
和E
1max
划分出三个能量等级：
Ⅰ‑Ⅰ
级、
Ⅰ‑Ⅱ
级和
Ⅰ‑Ⅲ
级；
[0041]当E1＜E
1min
时，定义侧倾能量为
Ⅰ‑Ⅰ
级，表示叉车处于安全阶段；
[0042]当E
1min
＜E1＜E
1max
时，定义侧倾能量为
Ⅰ‑Ⅱ
级，表示叉车处于失稳可控阶段；
[0043]当E
1max
＜E1时，定义侧倾能量为
Ⅰ‑Ⅲ
级，表示叉车处于严重失稳阶段；
[0044]在侧倾状态Ⅱ中，即当i＝2时，按照侧倾能量阈值E
2min
和E
2max
划分出三个能量等级：
Ⅱ‑Ⅰ
级、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、在叉车质心位置处布置陀螺仪传感器，用于获取车身(1)的运动参数，包括横摆角速度、侧倾角和侧向加速度；在车身(1)的后桥限位块(5)处布置压力传感器，用于获取车身(1)的侧倾状态，包括：侧倾状态Ⅰ和侧倾状态Ⅱ；在车身(1)的后轮处布置后轮转角传感器，用于获取后轮转向角度；在叉车后桥转向油缸两侧的进出液压油路位置处布置主动转向电磁阀(8)；在车身(1)与后桥之间布置防侧翻支撑油缸(6)；步骤2、根据所述车身(1)的运动参数和侧倾状态，计算在不同状态下的叉车实时失稳能量E
Ri
；步骤3、根据所述叉车实时失稳能量E
Ri
计算侧倾能量稳定性指标E
i
；步骤4、利用侧倾能量稳定性指标E
i
确定侧倾能量阈值E
imin
和E
imax
，并用于划分不同的侧翻能量等级，从而判断叉车车身防侧翻稳定性状态；步骤5、根据叉车车身防侧翻稳定性状态，利用所述主动转向电磁阀和所述防侧翻支撑油缸(6)分别控制相应状态下叉车侧翻工况所需的主动转向角度以及侧向支撑力，以提高平衡重式叉车防侧翻稳定性。2.根据权利要求1所述的一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，其特征是，所述步骤1中是按如下方式判断车身(1)的侧倾状态：当压力传感器未检测到压力时，或防侧翻支撑油缸(6)未处于锁止状态时，表示叉车处于侧倾状态Ⅰ；当压力传感器检测到压力时，或防侧翻支撑油缸(6)处于锁止状态时，表示叉车处于侧倾状态Ⅱ。3.根据权利要求2所述的一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，其特征是，所述步骤2中是利用式(1)计算叉车实时失稳能量E
Ri
：式(1)中，表示叉车侧向动能，表示叉车势能，当i＝1时，表示叉车处于侧倾状态Ⅰ；当i＝2时，表示叉车处于处于侧倾状态Ⅱ，并有：，并有：式(2)和式(3)中，v
y
为叉车侧向速度，m
s
为叉车车身质量，I
′
x
为叉车车身在侧倾状态Ⅰ时的转动惯量，为侧倾角速度，Δh
′
s
为叉车在侧倾状态Ⅰ时的质心变化量，m为叉车整车联合质量，I
x
为叉车整车在侧倾状态Ⅱ时的转动惯量，Δh为叉车在侧倾状态Ⅱ时的质心变化量；并有：I
′
x
＝m
s
·
r2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
I
x
＝m
·
r
′2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)(6)式(4)
‑
式(8)中，h
uo
为叉车后桥质量中心高度，h
s
为叉车质量中心高度，h为叉车整车联合质量中心高度，r为叉车在侧倾状态Ⅰ时的侧倾转动半径，为侧倾角度，r
′
为叉车在侧倾状态Ⅱ时的侧倾转动半径。4.根据权利要求3所述的一种用于平衡重式叉车防侧翻的控制方法，其特征是，所述步骤3中是利用式(9)计算侧倾能量稳定性指标E
i
：式(9)中，ΔE
P0
为叉车平台静态侧翻能量，|δ|为后轮转向角，u为叉车车速，λ
c
为防侧翻油缸阻尼修正系数，且λ
θ
为转向
‑
车速耦合系数，且λ
θ
＝
‑
e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏光，李嘉诚，夏岩，张华磊，陈建杉，于星海，张洋，汪韶杰，孙保群，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：