一种基于倾角补偿的调平控制系统及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110764522A(43)申请公布日2020.02.07(21)申请号201911045638.6(22)申请日2019.10.30(71)申请人贵州航天特种车有限责任公司地址563100贵州省遵义市播州区鸭溪镇金刀村(72)发明人张志远伍明川李俊杰毛登梅(74)专利代理机构贵阳睿腾知识产权代理有限公司52114代理人石丽(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于倾角补偿的调平控制系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种基于倾角补偿的调平控制系统及其方法，属于汽车底盘调平控制系统技术领域，包括底盘、多根调平支腿、多个倾角传感器、液压阀组和调平控制器，调平支腿均匀对称的分布于底盘平面四角，每根调平支腿上均设置有压力传感器，倾角传感器分别安装于底盘平面的中心以及底盘平面前端位置，液压阀组用于分别控制调平支腿的伸出，调平控制器分别与倾角传感器、压力传感器以及液压阀组相连接。本发明采用四点调平控制模型算法，通过倾角传感器实时采集底盘平面与水平面的倾角差值，并在调平过程中通过辅助控制的方式，实时保持底盘前部平面在调平过程中不出现扭转现象。CN110764522ACN110764522A权利要求书1/2页1.一种基于倾角补偿的调平控制系统，其特征在于：包括底盘、多根调平支腿、多个倾角传感器、液压阀组和调平控制器，调平支腿均匀对称的分布于底盘平面四角，每根调平支腿上均设置有压力传感器，倾角传感器分别安装于底盘平面的中心以及底盘平面前端位置，液压阀组用于分别控制调平支腿的伸出，调平控制器分别与倾角传感器、压力传感器以及液压阀组相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于倾角补偿的调平控制系统，其特征在于：所述调平控制器采用CAN总线分别与倾角传感器、压力传感器和液压阀组分布式连接。3.基于权利要求1所述的一种基于倾角补偿的调平控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将底盘平面简化为平面XOZ，然后将XOZ平面划分为象限Ⅰ、象限Ⅱ、象限Ⅲ和象限Ⅳ，将调平支腿分别安装于各个象限上；S2、通过安装在XOZ平面中心的倾角传感器实时采集当前平面绕X轴的旋转角∠A和绕Z轴的旋转角∠B；S3、根据步骤S2中的旋转角∠A和绕Z轴的旋转角∠B的正负值，判断出平面倾斜角落入底盘平面的哪个象限，来确定当前的需要作出调平动作的调平支腿；S4、通过步骤S2中的倾角传感器采集到的倾角值计算出底盘平面倾角角度值θ；S5、根据步骤S4中的θ值，采用增量式PID算法控制模型，计算调平支腿对应的液压阀组的开度控制值μk；S6、通过底盘平面前端的倾角传感器监测前部平面的X轴转动角∠A′，然后根据∠A′的正负号以及绝对值大小来确定主体调平过程中，前部调平支腿即象限Ⅰ调平支腿和象限Ⅳ调平支腿辅助控制值μk'；S7、通过调平控制器输出对应的液压阀组开度控制值μk和支腿辅助控制值μk'，驱动对应的调平支腿完成底盘平面的倾角调节。4.根据权利要求3所述的一种基于倾角补偿的调平控制系统及其方法，其特征在于：判断出平面倾斜角落入底盘平面的哪个象限判定程序如下：∠A和∠B转角均为正角度，平面倾斜角为第Ⅰ象限；∠A为正角度∠B为负角度，平面倾斜角为第Ⅱ象限；∠A为负角度∠B为负角度，平面倾斜角为第Ⅲ象限；∠A为负角度∠B为正角度，平面倾斜角为第Ⅳ象限；其中，象限Ⅰ～Ⅳ分别对应调平支腿1～4。5.根据权利要求1所述的一种基于倾角补偿的调平控制系统方法，其特征在于：所述步骤S4中倾角角度值θ的计算方法如下：将∠A和∠B转化为弧度值，其中绕X轴的转角弧度值为α，绕Z轴的转角弧度值为γ，则有α＝(∠A*180.0)/π；γ＝(∠B*180.0)/π；通过X轴与Z轴的弧度值，计算平面倾角正弦值Sinθ；计算公式为：2CN110764522A权利要求书2/2页通过反正弦函数，计算平面倾角角度值：θ＝arcsinθ/π*180.0。6.根据权利要求3所述的一种基于倾角补偿的调平控制方法，其特征在于：所述步骤S5中液压阀组的开度控制值μk的算法如下：根据PID算法控制模型,其中规定：r为设定的调平精度，μ为阀组开度控制值，e＝r-θ，PID算法的目的是寻找合适的θ更好的复现r；uk＝uk-1+kp(ek-ek-1)+kiek+kd(ek+ek-2-2ek-1)其中:式中kp为比例系数、Ti为积分时间常数、Td为微分时间常数，T为采样周期。下标k为采样序号，在软件调试阶段，应对kp、Ti、Td三个参数进行调试整定。7.根据权利要求3所述的一种基于倾角补偿的调平控制方法，其特征在于：所述步骤S6中支腿辅助控制值μk'的计算方法为：如果∠A′为正，对象限Ⅰ支腿辅助控制值μk