一种平地机前驱防打滑控制方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及一种平地机前驱防打滑控制方法、系统及装置，属于平地机控制技术领域。

背景技术

平地机主要用于公路、机场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、松土、除雪等作业，是国防工程、矿山建设、城建道路等建筑施工和水利建设、农田改良等所必须的工程机械。

随着平地机的智能化发展，客户对平地机提出了越来越高的要求。现有平地机为后驱系统，但在一些工况复杂，地面附着条件多变的路况下，例如爬坡、冰面，存在驱动力不足、打滑等现象。因此，如何让平地机发挥更好的牵引力、避免打滑以扩大平地机的使用范围是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种平地机前驱防打滑控制方法、系统及装置，能够让平地机发挥更好的牵引力、避免打滑以扩大平地机的使用范围。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种平地机前驱防打滑控制方法，包括：

获取输入信号，根据所述输入信号确定平地机的驱动模式；

若所述平地机为两驱模式，响应于人工调速信号实现对前轮速度的控制；

若所述平地机为六驱模式，判断平地机是否发生打滑；

若所述平地机在六驱模式没有打滑，将所述平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力；

若所述平地机在六驱模式发生打滑，判断所述平地机是否处于手动防滑模式；

若所述平地机处于手动防滑模式，响应于手动调节信号进行调节；

若所述平地机没有处于手动防滑模式，将所述平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

进一步的，所述输入信号包括档位信号、两驱开关、六驱开关、手动防滑开关、压力传感器、马达速度信号、刹车信号、调速旋钮中的任意一种或多种。

进一步的，在所述两驱模式下，所述平地机在转弯时，通过对获取的左前轮压力传感器信号和右前轮压力传感器信号进行对比，得出所述平地机的转弯方向以及转弯幅度，从而进行压力补偿，实现转向。

进一步的，在所述六驱模式下，判断所述平地机发生打滑的条件是：左前轮、右前轮的平均速度与后轮速度的比值大于设定数值、超过设定的时间。

进一步的，在所述六驱模式下，对所述左前轮、右前轮是单独控制的。

进一步的，若所述平地机发生打滑，同时监测左前轮压力传感器和右前轮压力传感器的压力值，若低于最低压力值，则将低于最低压力值的一侧轮子的前后轮速比提高，直至前轮压力正常后恢复目标前后轮速比。

进一步的，当所述平地机的左前轮、右前轮的平均压力大于不同档位对应的目标压力时，退出打滑。

进一步的，在所述六驱模式下，若采集到刹车信号，则使前轮维持在设定的较低的目标压力范围之内。

第二方面，本发明提供一种平地机前驱防打滑控制系统，包括：

信号输入及驱动模式确定单元，用于获取输入信号，根据所述输入信号确定平地机的驱动模式；

第一执行单元，用于在所述平地机为两驱模式时，响应于人工调速信号实现对前轮速度的控制；

第一判断单元，用于在所述平地机为六驱模式时，判断平地机是否发生打滑；

第二执行单元，用于在所述平地机在六驱模式没有打滑时，将所述平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力；

第二判断单元，用于若所述平地机在六驱模式发生打滑，判断所述平地机是否处于手动防滑模式；

第三执行单元，用于在所述平地机处于手动防滑模式时，响应于手动调节信号进行调节；

第四执行单元，用于在所述平地机没有处于手动防滑模式时，将所述平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

第三方面，本发明提供一种平地机前驱防打滑控制装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据前述任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明提供一种平地机前驱防打滑控制方法、系统及装置，使得平地机从原来的后驱系统变为六驱系统，在附着力正常的地面，控制前轮使其维持一定的目标压力，提高了平地机的驱动力，使其在爬坡、带载工作时能够发挥更好的牵引力；在打滑的路面，让前后轮维持一定的目标速比，使前轮既有一定的驱动力，又不会因为驱动力过大导致过度打滑带来轮胎磨损以及能量的损耗，从而提高平地机的工作效率，扩大平地机的使用范围。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的平地机前驱防打滑控制方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的平地机前驱防打滑控制方法打滑策略图；

图3是根据本发明的一个实施例的平地机前驱防打滑控制系统组成图；

图4是根据本发明的一个实施例的平地机前驱防打滑控制系统控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例介绍一种平地机前驱防打滑控制方法，包括：

获取输入信号，根据所述输入信号确定平地机的驱动模式；

若所述平地机为两驱模式，响应于人工调速信号实现对前轮速度的控制；

若所述平地机为六驱模式，判断平地机是否发生打滑；

若所述平地机在六驱模式没有打滑，将所述平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力；

若所述平地机在六驱模式发生打滑，判断所述平地机是否处于手动防滑模式；

若所述平地机处于手动防滑模式，响应于手动调节信号进行调节；

若所述平地机没有处于手动防滑模式，将所述平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

本实施例提供的平地机前驱防打滑控制方法，其应用过程具体涉及如下步骤：

S1、根据输入信号确定所述平地机的驱动模式；

根据本发明的一个实施例，在所述S1步骤中，所述输入信号包括档位信号、两驱开关、六驱开关、手动防滑开关、压力传感器、马达速度信号、刹车信号、调速旋钮等。其中，所述压力传感器包括左前轮压力传感器和右前轮压力传感器，压力传感器所检测的压力和泵的排量成正比关系，另外，所述马达安装于左前轮、右前轮、后桥变速箱输出点，通过马达采集信号换算可得到左前轮速度、右前轮速度以及后轮速度。

S2、若所述平地机为两驱模式，则通过驾驶室内的调速旋钮的调节实现对前轮速度的控制；

根据本发明的一个实施例，在所述S2步骤中，在所述两驱模式下，所述旋钮从最左端至最右端对应车速由小及大。在所述两驱模式下，所述平地机在转弯时，通过对获取的左前轮压力传感器信号和右前轮压力传感器信号进行对比，得出所述平地机的转弯方向以及转弯幅度，从而进行压力补偿，实现转向。

S3、若所述平地机为六驱模式，则进一步判断所述平地机是否发生打滑；

根据本发明的一个实施例，在所述S3步骤中，判断所述平地机发生打滑的条件是：左前轮、右前轮的平均速度与后轮速度的比值大于一定数值超过一定的时间。

S4、若所述平地机在六驱模式没有打滑，则使所述平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力；

S5、若所述平地机在六驱模式发生打滑，则进一步判断所述平地机是否处于手动防滑模式；

S6、若所述平地机处于手动防滑模式，则手动调节前轮驱动力，若所述平地机没有处于手动防滑模式，则使所述平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4、S5、S6中，在所述六驱模式下，对左前轮、右前轮是单独控制的，其中，在所述平地机打滑时，控制所述前后轮速比分别使左前轮比后轮、右前轮比后轮的速比维持在不同档位对应的目标速比。

根据本发明的一个实施例，若平地机发生打滑，要同时监测左前轮压力传感器和右前轮压力传感器的压力值，若低于最低压力值，则将低于最低压力值的一侧轮子的前后轮速比提高，直至前轮压力正常后恢复目标前后轮速比。

根据本发明的一个实施例，当所述平地机的左前轮、右前轮的平均压力大于不同档位对应的目标压力时，退出打滑。

根据本发明的一个实施例，在六驱模式下，若采集到刹车信号，则使前轮维持一个较低的目标压力。

本发明还提供了一种平地机前驱防打滑控制系统，其特征在于，所述系统采用如上任一项所述方法来实现平地机的前驱防打滑控制。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括:信号输入单元，用于采集输入信号；逻辑处理单元，用于判断所述平地机的驱动模式以及是否打滑；执行单元，用于根据所述平地机的驱动模式以及是否发生打滑，控制前轮速度。

根据本发明的一个实施例，所述执行单元通过控制泵的排量控制前轮速度，所述泵的排量通过电磁阀电流决定。

根据本发明的一个实施例，所述电磁阀电流大小和调速旋钮、前轮压力、前后轮速度相关。

下面结合附图，对上述实施例中设计到的内容进行说明。

图1所示，示出了本发明实施例所提供的一种平地机前驱防打滑控制方法流程图。具体地，首先根据输入信号确定所述平地机的驱动模式，其中，输入信号包括档位信号、两驱开关、六驱开关、手动防滑开关、压力传感器、马达速度信号、刹车信号、调速旋钮等，所述驱动模式包括两驱模式、六驱模式。如果档位为空挡，并且打开了两驱开关，则会进入两驱模式，即前两个轮子是驱动轮，后四个轮子是自由轮；如果档位为前进档，并且打开了六驱开关，则进入六驱模式，即六个轮子都是驱动轮。如果检测到压力传感器或者马达速度信号异常，则会通过显示屏报警以提醒用户，以免因传感器或马达的故障影响前驱功能。压力传感器包括左前轮压力传感器和右前轮压力传感器，其中，压力传感器的测压点在前轮泵的输出上，所测压力是前轮前进方向的压力值，相当于前轮的驱动力。另外，马达安装于左前轮、右前轮、后桥变速箱输出点，通过马达采集信号换算可得到左前轮速度、右前轮速度以及后轮速度。

在进入两驱模式后，前轮速度可以通过驾驶室内的调速旋钮调节，调速旋钮控制泵的排量进一步控制前轮速度。在两驱模式下，平地机在转弯时，通过对获取的左前轮压力传感器信号和右前轮压力传感器信号进行对比，得出所述平地机的转弯方向以及转弯幅度，从而进行压力补偿，实现转向。具体的，当左右前轮压力差到达一定的数值，说明有明显的转弯意图，此时减小转弯内侧轮子的速度，增大转弯外侧轮子的速度，同时实时监测左右前轮压力差，直至恢复正常范围，由此完成转向。

若平地机为六驱模式，则需要进一步判断平地机是否发生打滑。根据现场测试，当左前轮、右前轮的平均速度与后轮速度的比值大于一定数值超过一定的时间，则认为平地机发生打滑。

若平地机在六驱模式没有打滑，则使平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力，如图4所示，这里采用PID算法，通过增大泵的排量使前轮速度增加直至前轮达到目标压力，其中泵的排量通过电磁阀电流控制，PID控制模块通过对比目标压力和实际压力的差值得出电磁阀电流控制值。另外，不同档位对应的目标压力用户可以根据自己需要进行标定，以实现不同档位的驱动力要求，如果需要比较大的驱动力则把目标压力调高，反之调小目标压力值。

若平地机在六驱模式发生打滑，则进一步判断平地机是否处于手动防滑模式，若平地机处于手动防滑模式，则手动调节前轮驱动力；若平地机没有处于手动防滑模式，则使平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

具体来说，前轮驱动力和前后轮的速度差有一定的关系。在附着力正常的路面上，前轮速度越快，驱动力越大，测压点测得的压力则越高。但是，如果地面附着力差，例如冰面，前轮的驱动力除了和前轮速度有关，还和地面最大摩擦力有关，前轮超过一定的速度之后，前轮驱动力就不会随着前轮速度的增加而增加，因此，在打滑路面不能只考虑前轮驱动力，而要结合地面的摩擦力，找到合适的前后轮速比使平地机更高效的工作。

如图2所示为平地机六驱打滑逻辑图，在未进入打滑模式时，PID控制模块的目标值和实际值是目标压力和实际压力，进入打滑状态之后，若平地机没有处于手动防滑模式，同样通过如图4所示PID算法控制前轮速度，目标值是不同档位对应的目标前后轮速比，实际值是当前前后轮速比，该速比用户同样可以进行标定，通过标定前后轮速比，使得在附着力差的路面上前轮既能够具有一定的驱动力，又不会因为太高的驱动力而过度打滑。若平地机处于手动防滑模式，即用户通过手动防滑开关开启了手动防滑模式，则用户可以通过调速旋钮自行控制前轮的驱动力以达到用户想要的效果，进一步提高了用户的体验感受。

在转弯时如果让左右轮子维持相同的前后轮速比则难以实现转向，因此当检测到左前轮压力传感器或者右前轮压力传感器的压力值低于最低压力值时，提高压力低的一侧的目标前后轮速比，从而提高外轮速度使外侧轮子实现大半径的转向，直至两个前轮压力正常后恢复不同档位对应的目标速比。

由于打滑时地面摩擦力不够难以使两个前轮的压力达到附着力正常的路面的目标压力值，因此，当左前轮、右前轮的平均压力大于不同档位对应的目标压力时，认为平地机已经在附着力正常的路面，从而退出打滑模式。

另外，若采集到刹车信号，则通过图4所示的PID算法使前轮维持一个较低的目标压力，这样既可以保护前轮马达不被反拖，又可以使平地机的前轮在刹车时迅速降低速度至以上所说的较低的目标压力，实现减速。

本发明所提供的平地机前驱防打滑控制方法，使得平地机从原来的后驱系统变为六驱系统，在附着力正常的地面，控制前轮使其维持一定的目标压力，提高了平地机的驱动力，使其在爬坡、带载工作时能够发挥更好的牵引力；在打滑的路面，让前后轮维持一定的目标速比，使前轮既有一定的驱动力，又不会因为驱动力过大导致过度打滑带来轮胎磨损以及能量的损耗，从而提高平地机的工作效率，扩大平地机的使用范围。

如图3所示，本发明还提出一种平地机前驱防打滑控制系统，包括:信号输入单元，用于采集输入信号；逻辑处理单元，用于判断平地机的驱动模式以及是否打滑；执行单元，用于根据平地机的驱动模式以及是否发生打滑，控制前轮速度。其中，执行单元通过控制泵的排量控制前轮速度，所述泵的排量通过电磁阀电流决定。电磁阀电流大小在两驱模式下和调速旋钮相关，调速旋钮由小到大对应电流逐渐增大，在六驱模式下，电磁阀电流和前轮压力、前后轮速度相关，即前轮压力和目标压力的差值以及前后轮速比和目标前后轮速比的差值越大，PID控制模块输出的控制值越大，电磁阀电流越大。

根据本发明实施例的平地机前驱防打滑控制系统，使得平地机从原来的后驱系统变为六驱系统，在附着力正常的地面，提高了平地机的驱动力，使其在爬坡、带载工作时能够发挥更好的牵引力；另外在打滑的路面，使前轮既有动力，又不会因为驱动力过大导致过度打滑带来轮胎磨损以及能量的损耗，从而提高平地机的工作效率，扩大平地机的使用范围。

实施例2

本实施例提供一种平地机前驱防打滑控制系统，包括：

信号输入及驱动模式确定单元，用于获取输入信号，根据所述输入信号确定平地机的驱动模式；

第一执行单元，用于在所述平地机为两驱模式时，响应于人工调速信号实现对前轮速度的控制；

第一判断单元，用于在所述平地机为六驱模式时，判断平地机是否发生打滑；

第二执行单元，用于在所述平地机在六驱模式没有打滑时，将所述平地机的前轮维持在不同档位对应的目标压力；

第二判断单元，用于若所述平地机在六驱模式发生打滑，判断所述平地机是否处于手动防滑模式；

第三执行单元，用于在所述平地机处于手动防滑模式时，响应于手动调节信号进行调节；

第四执行单元，用于在所述平地机没有处于手动防滑模式时，将所述平地机的前后轮速比维持在不同档位对应的目标前后轮速比。

实施例3

本实施例提供一种平地机前驱防打滑控制装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1任一项所述方法的步骤。

实施例4

本实施例提供提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例1任一项所述方法的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。