本發(fā)明屬于車(chē)輛控制，特別地，涉及一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法。
背景技術(shù)：
1、剪叉式高空作業(yè)車(chē)(簡(jiǎn)稱剪叉車(chē))是一種廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、電訊、物流等領(lǐng)域的高空作業(yè)設(shè)備，剪叉車(chē)憑借其高效、安全、靈活的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代高空作業(yè)的核心設(shè)備。剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，因內(nèi)外側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)彎半徑不同，導(dǎo)致以下問(wèn)題：如電機(jī)負(fù)載不均；內(nèi)側(cè)輪電機(jī)電流顯著高于外側(cè)輪，導(dǎo)致發(fā)熱加劇，縮短電機(jī)壽命?，F(xiàn)有的剪叉車(chē)一般采用差速轉(zhuǎn)向模式，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速差異實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向。
2、傳統(tǒng)車(chē)輛采用阿克曼轉(zhuǎn)向原理，依賴機(jī)械連桿系統(tǒng)(如梯形機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)內(nèi)外輪轉(zhuǎn)向角差異，確保所有車(chē)輪圍繞同一中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向依賴靜態(tài)幾何關(guān)系，轉(zhuǎn)向角固定后內(nèi)外輪轉(zhuǎn)速差由機(jī)械結(jié)構(gòu)決定，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整。但剪叉車(chē)因結(jié)構(gòu)限制難以直接應(yīng)用，而現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制方法無(wú)法根據(jù)轉(zhuǎn)向角度實(shí)時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致內(nèi)外輪速比不匹配；傳感器融合不足，未利用轉(zhuǎn)向角度與幾何模型計(jì)算動(dòng)態(tài)差速比。
3、現(xiàn)有專利公開(kāi)號(hào)為cn119527423a的專利公開(kāi)了一種車(chē)輛、車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法，屬于車(chē)輛控制技術(shù)領(lǐng)域，該車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制方法包括：接收車(chē)輛的當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度；在當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度大于預(yù)設(shè)觸發(fā)角度且小于車(chē)輪的最大轉(zhuǎn)向角度時(shí)，則在預(yù)設(shè)觸發(fā)角度的數(shù)值基礎(chǔ)上增加目標(biāo)角度差值，以獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；在當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度等于最大轉(zhuǎn)向角度時(shí)，則以最大期望轉(zhuǎn)向角度作為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度獲取車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪的目標(biāo)差速比，目標(biāo)差速比為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向至目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度時(shí)的差速比；調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的差速比至目標(biāo)差速比。該發(fā)明通過(guò)制動(dòng)器調(diào)節(jié)差速比可能加劇制動(dòng)系統(tǒng)的磨損，影響車(chē)輛使用壽命；同時(shí)，為提高動(dòng)力補(bǔ)償力矩(如原力矩的k倍)，可能導(dǎo)致能耗顯著增加，降低車(chē)輛能效，降低轉(zhuǎn)向控制精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明主要是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)車(chē)輛采用阿克曼轉(zhuǎn)向原理，依賴機(jī)械連桿系統(tǒng)(如梯形機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)內(nèi)外輪轉(zhuǎn)向角差異，確保所有車(chē)輪圍繞同一中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向依賴靜態(tài)幾何關(guān)系，轉(zhuǎn)向角固定后內(nèi)外輪轉(zhuǎn)速差由機(jī)械結(jié)構(gòu)決定，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整。但剪叉車(chē)因結(jié)構(gòu)限制難以直接應(yīng)用，而現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制方法無(wú)法根據(jù)轉(zhuǎn)向角度實(shí)時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致內(nèi)外輪速比不匹配；傳感器融合不足，未利用轉(zhuǎn)向角度與幾何模型計(jì)算動(dòng)態(tài)差速比的問(wèn)題，提出了一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法。
2、一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法及系統(tǒng)，所述剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括角度傳感器模塊、微處理器計(jì)算模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊；所述轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟：
3、s1、傳感器模塊校準(zhǔn)：采集剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的右、左極限的角度值，計(jì)算所述右極限與左極限的差值并轉(zhuǎn)換為實(shí)際度數(shù)，標(biāo)定比例因子和直行中間值；
4、s2、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角計(jì)算：讀取當(dāng)前角度傳感器測(cè)量值，判斷左輪為內(nèi)側(cè)輪或外側(cè)輪，結(jié)合比例因子計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)向角α；
5、s3、動(dòng)態(tài)差速比計(jì)算：基于所述步驟s2的轉(zhuǎn)向角α，通過(guò)中心點(diǎn)轉(zhuǎn)向幾何模型計(jì)算中心點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑r，并推導(dǎo)內(nèi)外輪差速比k；
6、s4、根據(jù)差速比k調(diào)整并輸出內(nèi)、外輪目標(biāo)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)差速控制。
7、進(jìn)一步地，所述步驟s1中，根據(jù)所述實(shí)際度數(shù)計(jì)算比例因子，比例因子的計(jì)算公式為：
8、
9、式中，aouter,max表示外側(cè)輪機(jī)械最大轉(zhuǎn)向角度，ainner,max表示內(nèi)側(cè)輪機(jī)械最大轉(zhuǎn)向角度。
10、進(jìn)一步地，所述步驟1中，所述直行中間值的計(jì)算表達(dá)式如下：
11、中間值＝right+(aouter,max*比例因子)*δ
12、或
13、中間值＝left-(ainner,max*比例因子)*δ
14、式中，right，left表分別表示右、左極限角度傳感器采集值，δ表示角度傳感器精度。
15、進(jìn)一步地，所述右、左極限角度傳感器采集值滿足以下條件：
16、left-right＝(aouter,max+ainner,max)*比例因子*δ
17、式中，δ表示角度傳感器精度。
18、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，當(dāng)左輪為內(nèi)側(cè)輪時(shí)，當(dāng)前角度值的表達(dá)式為：
19、
20、當(dāng)左輪為外側(cè)輪時(shí)，當(dāng)前角度值的表達(dá)式為：
21、
22、式中，α表示當(dāng)前角度值。
23、進(jìn)一步地，所述步驟3中，中心點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑r通過(guò)以下公式計(jì)算：
24、
25、式中，l表示剪叉車(chē)軸距，w表示剪叉車(chē)輪距，α表示左輪轉(zhuǎn)向角。
26、進(jìn)一步地，所述內(nèi)外輪差速比k的計(jì)算公式如下：
27、
28、式中，r表示中心點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑。
29、進(jìn)一步地，所述角度傳感器模塊，用于執(zhí)行差值計(jì)算、比例因子標(biāo)定及中間值確定；所述微處理器計(jì)算模塊，基于轉(zhuǎn)向角α實(shí)時(shí)計(jì)算差速比k；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行輸出的內(nèi)外輪目標(biāo)轉(zhuǎn)速指令。
30、進(jìn)一步地，所述角度傳感器模塊為高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，測(cè)量誤差小于0.1°。
31、一種剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，采用上述剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法。
32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
33、1.本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟：s1、傳感器模塊校準(zhǔn)：采集剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的右、左極限的角度值，計(jì)算所述右極限與左極限的差值并轉(zhuǎn)換為實(shí)際度數(shù)，標(biāo)定比例因子和直行中間值；s2、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角計(jì)算：讀取當(dāng)前角度傳感器測(cè)量值，判斷左輪為內(nèi)側(cè)輪或外側(cè)輪，結(jié)合比例因子計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)向角α；
34、s3、動(dòng)態(tài)差速比計(jì)算：基于轉(zhuǎn)向角α，通過(guò)中心點(diǎn)轉(zhuǎn)向幾何模型計(jì)算中心點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑r，并推導(dǎo)內(nèi)外輪差速比k；s4、根據(jù)差速比k調(diào)整并輸出內(nèi)、外輪目標(biāo)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明通過(guò)引入動(dòng)態(tài)差速比，結(jié)合傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與幾何模型，根據(jù)轉(zhuǎn)向角度變化實(shí)時(shí)更新差速比k，優(yōu)化電機(jī)負(fù)載，同時(shí)降低輪胎磨損，提升轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。
35、2.本發(fā)明是基于電子傳感器與動(dòng)態(tài)幾何模型的轉(zhuǎn)速差速控制，優(yōu)化控制精度；同時(shí)也適用于結(jié)構(gòu)受限的剪叉車(chē)，具備實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。
1.一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括角度傳感器模塊、微處理器計(jì)算模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊；所述轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟s1中，根據(jù)所述實(shí)際度數(shù)計(jì)算比例因子，比例因子的計(jì)算公式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟1中，所述直行中間值的計(jì)算表達(dá)式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述右、左極限角度傳感器采集值滿足以下條件：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟s2中，當(dāng)左輪為內(nèi)側(cè)輪時(shí)，當(dāng)前角度值的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟3中，中心點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑r通過(guò)以下公式計(jì)算：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述內(nèi)外輪差速比k的計(jì)算公式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述角度傳感器模塊，用于執(zhí)行差值計(jì)算、比例因子標(biāo)定及中間值確定；所述微處理器計(jì)算模塊，基于轉(zhuǎn)向角α實(shí)時(shí)計(jì)算差速比k；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行輸出的內(nèi)外輪目標(biāo)轉(zhuǎn)速指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于中心點(diǎn)動(dòng)態(tài)差速的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述角度傳感器模塊為高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，測(cè)量誤差小于0.1°。
10.一種剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，采用權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的剪叉車(chē)轉(zhuǎn)向控制方法。