專利名稱：一種工程機(jī)械及其轉(zhuǎn)向控制方法、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包括上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
隨著全球能源和環(huán)境問題的日益突出，開發(fā)低能耗、低排放的工程機(jī)械產(chǎn)品成為當(dāng)前機(jī)械行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)?；旌蟿恿Α⒓冸妱拥墓こ虣C(jī)械技術(shù)迅速得到發(fā)展和應(yīng)用。傳統(tǒng)的工程機(jī)械采用一個電動機(jī)驅(qū)動，以履帶式推土機(jī)為例，當(dāng)履帶式推土機(jī)的工作環(huán)境和行走環(huán)境惡劣(例如路面崎嶇不平)，且履帶式推土機(jī)需要轉(zhuǎn)向時，因?yàn)槁膸Р豢善D(zhuǎn)，要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向就必須依靠轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)等裝置提供轉(zhuǎn)向動力，使兩側(cè)履帶產(chǎn)生速差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。傳動系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向差速系統(tǒng)集成在一起，使得其結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。采用雙電動獨(dú)立驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)十分簡單，可以不用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和差速機(jī)構(gòu)， 大大降低了成本，具有很好的應(yīng)用前景。然而，由于缺少了差速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動方案的直線行駛控制和轉(zhuǎn)向控制難度非常大，安全風(fēng)險(xiǎn)也很高，如何實(shí)現(xiàn)行駛方向的精確控制，是雙電機(jī)驅(qū)動的瓶頸技術(shù)。有鑒于此，亟待針對工程機(jī)械提出一種新的轉(zhuǎn)向控制方法，使得工程機(jī)械能夠準(zhǔn)確地按照駕駛員指示的方向行駛，提高行駛穩(wěn)定性和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為提供一種用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，使得該工程機(jī)械能夠準(zhǔn)確地按照駕駛員指示的方向行駛，提高工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。此外，本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種包括上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工程機(jī)械。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，所述工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟1)判斷所述工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，若是，進(jìn)入步驟2)；若不是，進(jìn)入步驟3)；2)判斷所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；若是， 則進(jìn)入步驟4)；若不是，則進(jìn)入步驟5)；3)保持所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；4)輸入第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；5)輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑和所述第二請求負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
優(yōu)選地，所述步驟幻具體為31)檢測所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)中的低速電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和當(dāng)前負(fù)荷度，獲取并輸出所述低速電機(jī)的扭矩；32)控制所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)中的高速電機(jī)，使所述高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速與所述低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持一致。優(yōu)選地，所述步驟4)具體為41)輸入所述第一請求半徑，根據(jù)所述第一請求轉(zhuǎn)向半徑獲取所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)；42)輸入所述第一請求負(fù)荷度，根據(jù)所述第一請求負(fù)荷度、所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)和所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和所述外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和所述外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩。優(yōu)選地，所述步驟幻具體為51)輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑；52)根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；53)根據(jù)所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制算法獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩；輸入第二請求負(fù)荷度，根據(jù)外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述第二請求負(fù)荷度確定外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度，并根據(jù)所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。優(yōu)選地，所述步驟51)具體為首先，檢測所述工程機(jī)械的當(dāng)前車速，獲取所述當(dāng)前車速下允許的最小轉(zhuǎn)向半徑；然后，將所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑、所述最小轉(zhuǎn)向半徑中較大的一者確定為所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑。優(yōu)選地，所述步驟5 通過如下方式獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速、所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速=控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；內(nèi)側(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速=k*控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速* (目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑-輪距/2) /(目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑+ 輪距/2)；其中，k為與滑移率、路面等相關(guān)的修正系數(shù)；控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為檢測獲取的外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，所述步驟53)中通過如下方式獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先，獲取所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑下允許的最高轉(zhuǎn)速，將所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述最高轉(zhuǎn)速中的較小一者確定為所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速；然后，根據(jù)所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩。優(yōu)選地，所述步驟53)中通過如下方式獲取所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先，獲取所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速下允許的最大負(fù)荷度，將最大負(fù)荷度和所述第二請求負(fù)荷度中的較小一者確定為所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度；然后，根據(jù)所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。采用這種轉(zhuǎn)向控制方法，通過控制內(nèi)側(cè)電機(jī)的扭矩和外側(cè)電機(jī)的扭矩，使得兩側(cè)電機(jī)的扭矩始終與駕駛員輸入的請求轉(zhuǎn)向半徑和請求負(fù)荷度相匹配，使得工程機(jī)械能夠按照駕駛員指示的方向行駛，相比較現(xiàn)有技術(shù)中通過差速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的控制方法，通過控制雙電機(jī)的扭矩具有更高的準(zhǔn)確性，大大提高了工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。本發(fā)明還提供一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動、 外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括判斷模塊，用于判斷所述工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，并且在所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向時判斷所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；直線行駛控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械無需轉(zhuǎn)向時，保持所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；靜態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速均小于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度， 獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；動態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪中至少一者的當(dāng)前轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩和外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。本發(fā)明還提供一種工程機(jī)械，包括內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪和外側(cè)驅(qū)動輪；還包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和驅(qū)動外側(cè)驅(qū)動輪的外側(cè)電機(jī)，以及如上所述的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。由于上述轉(zhuǎn)向控制方法具有上述技術(shù)效果，因此，與上述轉(zhuǎn)向控制方法對應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)以及包括該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工程機(jī)械也應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果，在此不再贅述。


圖1為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法的第一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法的第二種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心為提供一種用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，使得該工程機(jī)械能夠準(zhǔn)確地按照駕駛員指示的方向行駛，提高工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。 此外，本發(fā)明的另一核心為提供一種包括上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工程機(jī)械。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法的第一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，如圖1所示，本發(fā)明所提供一種用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，該工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)，該轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟Sl 判斷工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，若是，進(jìn)入步驟S2 ；若不是，進(jìn)入步驟S3 ；S2 判斷內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；若是，則進(jìn)入步驟S4;若不是，則進(jìn)入步驟S5;S3 保持內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；S4:輸入第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，根據(jù)第一請求轉(zhuǎn)向半徑、第一請求負(fù)荷度獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；S5:輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，根據(jù)第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，根據(jù)第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度獲取并輸出外側(cè)電機(jī)的
第二扭矩。上述轉(zhuǎn)向控制方法通過步驟Sl判斷當(dāng)前工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，步驟S2判斷當(dāng)前工程機(jī)械處于靜態(tài)轉(zhuǎn)向狀態(tài)還是動態(tài)轉(zhuǎn)向狀態(tài)，步驟S3在工程機(jī)械無需轉(zhuǎn)向時控制兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速一致，達(dá)到工程機(jī)械直線行駛的效果，步驟S4在工程機(jī)械靜態(tài)轉(zhuǎn)向時控制兩側(cè)電機(jī)和兩側(cè)制動器的扭矩，實(shí)現(xiàn)與輸入指令相匹配的靜態(tài)轉(zhuǎn)向，步驟S5在工程機(jī)械動態(tài)轉(zhuǎn)向時控制兩側(cè)電機(jī)的扭矩，實(shí)現(xiàn)與輸入指令相匹配的動態(tài)轉(zhuǎn)向。由此可見，上述轉(zhuǎn)向控制方法通過控制內(nèi)側(cè)電機(jī)的扭矩和外側(cè)電機(jī)的扭矩，使得兩側(cè)電機(jī)的扭矩始終與駕駛員輸入的請求轉(zhuǎn)向半徑和請求負(fù)荷度相匹配，使得工程機(jī)械能夠按照駕駛員指示的方向行駛，相比較現(xiàn)有技術(shù)中通過差速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的控制方法，通過控制雙電機(jī)的扭矩具有更高的準(zhǔn)確性，大大提高了工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。還可以進(jìn)一步設(shè)置上述轉(zhuǎn)向控制方法中的具體步驟。請參考圖2，圖2為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法的第二種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在另一種具體實(shí)施方式
中，如圖2所示，上述步驟S3具體為S31 檢測內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)中的低速電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和當(dāng)前負(fù)荷度，獲取并輸出低速電機(jī)的扭矩；S32 控制內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)中的高速電機(jī)，使高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速與低速電機(jī)的轉(zhuǎn)
速保持一致。采用這種方法，以內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)中的低速電機(jī)為基準(zhǔn)，步驟S31首先根據(jù)低速電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速獲取并輸出低速電機(jī)的扭矩，使得該內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪中速度較低的驅(qū)動輪繼續(xù)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速；然后，步驟S32根據(jù)低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速適當(dāng)減小高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速盡量保持一致，以達(dá)到內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪和外側(cè)驅(qū)動輪的行走速度一致，從而實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械不轉(zhuǎn)向的效果。
當(dāng)然，上述步驟S3并不僅限于上述控制方法，也可以以內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)中的高速電機(jī)為基準(zhǔn)，然后適當(dāng)增大二者中的低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速使內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持一致，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械不轉(zhuǎn)向的效果。在另一種具體實(shí)施方式
中，如圖2所示，上述控制方法中的步驟S4可以具體為S41 輸入第一請求轉(zhuǎn)向半徑，根據(jù)第一請求轉(zhuǎn)向半徑獲取內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)；S42:輸入第一請求負(fù)荷度，根據(jù)第一請求負(fù)荷度、內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)和外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩。采用這種控制方法，步驟S41通過第一請求轉(zhuǎn)向半徑確定內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪和外側(cè)驅(qū)動輪當(dāng)前處于原地不動或者后退或者前進(jìn)中的哪一種狀態(tài)，然后步驟S42根據(jù)內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的狀態(tài)獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的扭矩、內(nèi)側(cè)制動器的扭矩，根據(jù)外側(cè)驅(qū)動輪的狀態(tài)獲取并輸出外側(cè)電機(jī)的扭矩、外側(cè)制動器的扭矩，使得內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪分別以與駕駛員輸入的第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度對應(yīng)的速度運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)下工程機(jī)械按照駕駛員的指令精確行駛的技術(shù)效果，進(jìn)一步增強(qiáng)了工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。在另一種具體實(shí)施方式
中，如圖2所示，上述轉(zhuǎn)向控制方法中的步驟S5可以具體包括如下幾個步驟S51 輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑，根據(jù)第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑。具體的方案中，可以首先檢測工程機(jī)械的當(dāng)前車速，獲取當(dāng)前車速下允許的最小轉(zhuǎn)向半徑；然后將第二請求轉(zhuǎn)向半徑、最小轉(zhuǎn)向半徑中較大的一者確定為目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑。由于在工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向半徑越小越危險(xiǎn)，因此步驟S51將第二請求轉(zhuǎn)向半徑和最小轉(zhuǎn)向半徑中較大的一者確定為目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑能夠?qū)⒛繕?biāo)轉(zhuǎn)向半徑限制在安全范圍內(nèi)，防止因轉(zhuǎn)向過急而引起工程機(jī)械側(cè)翻等現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步保證工程機(jī)械轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和安全性。當(dāng)然，上述步驟S51并不僅限于采用這種方法獲取目標(biāo)換向半徑，還可以通過將第二請求半徑乘以一個大于1的第一安全系數(shù)得到目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑。S52 根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑獲取內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。具體地的方案中，步驟52可以通過下述公式獲取內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速=控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；內(nèi)側(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速=k*控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速* (目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑-輪距/2) /(目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑+ 輪距/2)；其中，k為與滑移率、路面等相關(guān)的修正系數(shù)，例如當(dāng)路面狀況較好、不易滑移是k 值較大，當(dāng)路面上有冰或者泥等造成容易滑移是k值較小，k通常為小于1的數(shù)值，其最大取值為1 ；控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為檢測獲取的外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。采用這種計(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確、快速地獲取內(nèi)側(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和外側(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，為后續(xù)控制過程中獲取準(zhǔn)確的內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩和外側(cè)電機(jī)的第二扭矩奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然，上述轉(zhuǎn)向控制方法還可以通過其他方式獲取內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。S53:根據(jù)內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速獲取內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制算法獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩；輸入第二請求負(fù)荷度，根據(jù)外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和第二請求負(fù)荷度確定外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度，并根據(jù)外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度獲取并輸出外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。具體的方案中，上述步驟S53可以通過如下方式獲取內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先獲取目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑下允許的最高轉(zhuǎn)速，將內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速中的較小一者確定為內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速；然后根據(jù)內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速和內(nèi)側(cè)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩。由于在工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向過程中，相同的轉(zhuǎn)向半徑下轉(zhuǎn)速越高越小越危險(xiǎn)，因此將內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速中的較小一者確定為內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速能夠?qū)⒆罱K目標(biāo)轉(zhuǎn)速限制在安全范圍內(nèi)，防止因轉(zhuǎn)速過大而引起工程機(jī)械強(qiáng)烈振動、側(cè)翻等現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步保證工程機(jī)械轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和安全性。然后，通過閉環(huán)控制獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，從而驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪以最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，上述步驟S53并不僅限于采用這種方法獲取內(nèi)側(cè)半徑的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速，還可以通過將內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速乘以一個小于1的第二安全系數(shù)得到內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速。與上述確定內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速相類似地，在具體的方案中，上述步驟S53 可以通過如下方式獲取外側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先，獲取外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速下允許的最大負(fù)荷度，將最大負(fù)荷度和第二請求負(fù)荷度中的較小一者確定為外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度； 然后，獲取當(dāng)前轉(zhuǎn)速下允許的最大扭矩，再采用外側(cè)電機(jī)的第二扭矩=目標(biāo)負(fù)荷度*當(dāng)前轉(zhuǎn)速即可獲取并輸出外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。相類似地，由于在工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向過程中，相同轉(zhuǎn)速下負(fù)荷度越高越危險(xiǎn)，因此將最大負(fù)荷度和第二請求負(fù)荷度中的較小一者確定為外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度能夠?qū)⒛繕?biāo)負(fù)荷度限制在安全范圍內(nèi)，防止因轉(zhuǎn)速過大而引起工程機(jī)械強(qiáng)烈振動、側(cè)翻等現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步保證工程機(jī)械轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和安全性。當(dāng)然，上述步驟S53并不僅限于采用這種方法獲取外側(cè)電機(jī)的負(fù)荷度，還可以通過將外側(cè)電機(jī)的第二請求負(fù)荷度乘以一個小于1的第三安全系數(shù)得到外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度。由此可見，采用上述步驟S51、步驟S52、步驟S53能夠根據(jù)輸入的第二請求半徑直接獲取對應(yīng)的內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，并根據(jù)第二請求半徑和第二請求負(fù)荷度獲取外側(cè)電機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即對內(nèi)側(cè)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，對外側(cè)電機(jī)進(jìn)行負(fù)荷度控制，從而通過兩側(cè)電機(jī)的配合實(shí)現(xiàn)了動態(tài)下工程機(jī)械按照駕駛員的指令精確行駛的功能，進(jìn)一步增強(qiáng)了工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性。請參考圖3，圖3為本發(fā)明所提供用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，如圖3所示，本發(fā)明還提供一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動、外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)；轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括判斷模塊、直線行駛控制模塊、靜態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊和動態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊。其中，判斷模塊，用于判斷所述工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，并且在所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向時判斷所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、 外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；直線行駛控制模塊用于當(dāng)工程機(jī)械無需轉(zhuǎn)向時，保持內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致瀞態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊用于當(dāng)工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速均小于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；動態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊用于當(dāng)工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪中至少一者的當(dāng)前轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩和外側(cè)電機(jī)的第
二扭矩。由于上述用于工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法具有上述技術(shù)效果，因此，與上述轉(zhuǎn)向控制方法對應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果，即能夠使該工程機(jī)械能夠在惡劣的工作環(huán)境和行駛條件下，能夠準(zhǔn)確地按照駕駛員指示的方向行駛，提高工程機(jī)械的行駛穩(wěn)定性和安全性，在此不再贅述。此外，本發(fā)明還提供一種工程機(jī)械，包括內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪和外側(cè)驅(qū)動輪；還包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和驅(qū)動外側(cè)驅(qū)動輪的外側(cè)電機(jī)，以及如上所述的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。采用這種結(jié)構(gòu)，由于上述工程機(jī)械具有雙驅(qū)動電機(jī)和上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)對兩側(cè)電機(jī)的扭矩進(jìn)行控制即可簡單、精確地實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械按照駕駛員指示的方向行駛，相比較現(xiàn)有技術(shù)中采用一個驅(qū)動電機(jī)并配以差速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的工程機(jī)械來說，該工程機(jī)械具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的特點(diǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本。以上對本發(fā)明所提供的一種工程機(jī)械及其轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，所述工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟1)判斷所述工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，若是，進(jìn)入步驟2)；若不是，進(jìn)入步驟3)；2)判斷所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；若是，則進(jìn)入步驟4)；若不是，則進(jìn)入步驟5)；3)保持所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；4)輸入第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；5)輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑和所述第二請求負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟幻具體為31)檢測所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)中的低速電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和當(dāng)前負(fù)荷度，獲取并輸出所述低速電機(jī)的扭矩；32)控制所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)中的高速電機(jī)，使所述高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速與所述低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟4)具體為41)輸入所述第一請求半徑，根據(jù)所述第一請求轉(zhuǎn)向半徑獲取所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)；42)輸入所述第一請求負(fù)荷度，根據(jù)所述第一請求負(fù)荷度、所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)和所述外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前狀態(tài)獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和所述外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和所述外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟5)具體為51)輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑，根據(jù)所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑；52)根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；53)根據(jù)所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制算法獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩；輸入第二請求負(fù)荷度，根據(jù)外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述第二請求負(fù)荷度確定外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度，并根據(jù)所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟51)具體為首先，檢測所述工程機(jī)械的當(dāng)前車速，獲取所述當(dāng)前車速下允許的最小轉(zhuǎn)向半徑；然后，將所述第二請求轉(zhuǎn)向半徑、所述最小轉(zhuǎn)向半徑中較大的一者確定為所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟5 具體為外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速=控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；內(nèi)側(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速=k*控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速* (目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑-輪距/2) /(目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑+輪距/2)；其中，k為與滑移率、路面等相關(guān)的修正系數(shù)；控制基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為檢測獲取的外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟5 中通過如下方式獲取所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先，獲取所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向半徑下允許的最高轉(zhuǎn)速，將所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述最高轉(zhuǎn)速中的較小一者確定為所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速；然后，根據(jù)所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，采用閉環(huán)控制獲取并輸出所述內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟5 中通過如下方式獲取所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩首先，獲取所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速下允許的最大負(fù)荷度，將最大負(fù)荷度和所述第二請求負(fù)荷度中的較小一者確定為所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度；然后，根據(jù)所述外側(cè)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)荷度獲取并輸出所述外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
9.一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動、外側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和外側(cè)電機(jī)；其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括判斷模塊，用于判斷所述工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，并且在所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向時判斷所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；直線行駛控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械無需轉(zhuǎn)向時，保持所述內(nèi)側(cè)電機(jī)、所述外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；靜態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速均小于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩和外側(cè)驅(qū)動輪的制動器的扭矩；動態(tài)轉(zhuǎn)向控制模塊，用于當(dāng)所述工程機(jī)械需要轉(zhuǎn)向且所述內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪中至少一者的當(dāng)前轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)駕駛員輸入的第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩和外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。
10.一種工程機(jī)械，包括內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪和外側(cè)驅(qū)動輪；其特征在于，還包括驅(qū)動內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的內(nèi)側(cè)電機(jī)和驅(qū)動外側(cè)驅(qū)動輪的外側(cè)電機(jī)，以及如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制方法，包括如下步驟1)判斷工程機(jī)械是否需要轉(zhuǎn)向，若是，進(jìn)入步驟2)；若不是，進(jìn)入步驟3)；2)判斷內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪、外側(cè)驅(qū)動輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速是否均小于預(yù)設(shè)值；若是，進(jìn)入步驟4)；若不是，進(jìn)入步驟5)；3)保持內(nèi)側(cè)電機(jī)、外側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一致；4)輸入第一請求轉(zhuǎn)向半徑和第一請求負(fù)荷度，獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第一扭矩和外側(cè)電機(jī)的第一扭矩，以及內(nèi)側(cè)制動器的扭矩和外側(cè)制動器的扭矩；5)輸入第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度，根據(jù)第二請求轉(zhuǎn)向半徑獲取并輸出內(nèi)側(cè)電機(jī)的第二扭矩，根據(jù)第二請求轉(zhuǎn)向半徑和第二請求負(fù)荷度獲取并輸出外側(cè)電機(jī)的第二扭矩。這種方法使工程機(jī)械能按照駕駛員指示的方向行駛。
文檔編號B62D137/00GK102556156SQ20121006922
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者何漢清, 王宏宇, 肖育波, 韓爾樑 申請人:濰柴動力股份有限公司