專利名稱：運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工程機械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別是一種運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制
系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
運梁車為多軸線輪胎式行走機械，且具有多種轉(zhuǎn)向模式。運梁車本身體型巨大，但 在施工現(xiàn)場又需要其有靈活的轉(zhuǎn)向，包括斜行、橫行、八字轉(zhuǎn)向等多種轉(zhuǎn)向模式。其轉(zhuǎn)向性 能決定了運梁車的操作品質(zhì)、穩(wěn)定性和安全性。早期工程車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于受到機械轉(zhuǎn) 向力、轉(zhuǎn)向模式和轉(zhuǎn)向精度的限制，已不能滿足運梁車對轉(zhuǎn)向靈活性和安全性的要求。 有部分運梁車采用的是連桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這種方式僅能滿足行駛過程中的轉(zhuǎn) 向，難以實現(xiàn)其他比較復(fù)雜的轉(zhuǎn)向模式，同時也可能會給輪胎帶來磨損，降低使用壽命。當 然也有部分運梁車采用傳統(tǒng)的信號傳輸，集中進行控制，但是這也帶來信號多，布線困難等 缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種轉(zhuǎn)向靈活、安全性好的運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控 制系統(tǒng)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括控制器、CAN總線站點、編 碼器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，編碼器連接在轉(zhuǎn)向執(zhí)行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。 所述的控制器包括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端 與PLC控制器輸入端連接，PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu) 連接。 所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器包括轉(zhuǎn)向油缸、輪胎、回轉(zhuǎn)支承、編碼器，輪胎軸通過縱向軸與 回轉(zhuǎn)支承連接，在縱向軸上連接有連桿，轉(zhuǎn)向油缸一端與連桿連接，另一端與車架連接，在 縱向軸上端連接有編碼器。 有益效果，由于采用了上述方案，運梁車整車為十六軸線，每軸線兩個懸架，整車
一共安裝三十二個懸架，每個懸架都由一個獨立的液壓缸控制轉(zhuǎn)向。運梁車可以實現(xiàn)斜行、
八字轉(zhuǎn)向及半八字轉(zhuǎn)向、中心回轉(zhuǎn)、搖頭、擺尾等轉(zhuǎn)向模式。各種轉(zhuǎn)向模式是按照輪胎純滾
動原理，使輪胎圍繞轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)動不同的角度實現(xiàn)的，最大轉(zhuǎn)向角度為±30° 。 運梁車轉(zhuǎn)向過程中，要求每個懸架按照預(yù)定的角度轉(zhuǎn)動，同時，要求懸架轉(zhuǎn)向具有
同步一致性，否則在行駛過程中會出現(xiàn)車輪的卡滯現(xiàn)象。因此，每個轉(zhuǎn)向油缸都由一個獨立
的具有壓力補償功能的電液比例閥進行控制，其輸出的流量只與閥芯開口成比例，而與外
界負載大小無關(guān)。電液比例閥通過PLC控制器與編碼器組成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，保證各個
懸架能夠回轉(zhuǎn)到指定的位置。轉(zhuǎn)向靈活、安全性好，達到了本實用新型的目的。 優(yōu)點該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)采用CAN總線技術(shù)，大大降低了連接線束的數(shù)量，電纜布線
簡單，節(jié)點少，可靠性高，易于維護，降低了制造費用；連接檢查方便，容易進行故障診斷和運行狀態(tài)記錄，有利于維修檢查，設(shè)置控制點方便，容易更改參數(shù)和增減功能，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境作業(yè)，各個輪胎實現(xiàn)了獨立轉(zhuǎn)向，控制精度高，穩(wěn)定性好，大大提高了運梁車的操作靈活和安全性。

圖1是CAN總線及控制器布置圖；[0012] 圖2是電液比例控制原理圖；[0013] 圖3是轉(zhuǎn)向機構(gòu)示意圖； 圖中，l-l、顯示器；l-2、手柄；l-3、遙控器；l-4、三號控制箱；1_5、前一編碼器組；
l-6、二號PLC控制器；1-7、三號PLC控制器；l-8、后一編碼器組；1-9、一號PLC控制器；
l-10、一號控制箱；1-11、六號控制箱；1-12、前二編碼器組；1-13、四號PLC控制器；1-14、五號PLC控制器；15、后二編碼器組；1-16、五號控制箱；1-17、二號控制箱；1_18、四號控制箱；1、轉(zhuǎn)向油缸；2、輪系；3、回轉(zhuǎn)支承；4、編碼器。
具體實施方式實施例1 :該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，編碼器連接在轉(zhuǎn)向執(zhí)行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。 所述的控制器包括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端與PLC控制器輸入端連接，PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)連接。 所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器包括轉(zhuǎn)向油缸1、輪系2、回轉(zhuǎn)支承3、編碼器4，輪胎軸通過縱向軸與回轉(zhuǎn)支承連接，在縱向軸上連接有連桿，轉(zhuǎn)向油缸一端與連桿連接，另一端與車架連接，在縱向軸上端連接有編碼器。 圖1中，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)是基于CAN總線的運梁車多模式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在運梁車上設(shè)置六個CAN總線站點，其中，、一號控制箱1-10和二號控制箱1-17分別放在前后駕駛室內(nèi)，其余四個控制箱即三號控制箱l-4、四號控制箱l-18、五號控制箱l-16和六號控制箱1-11分別放在前后四個點。使編碼器與控制箱就近連接，提高抗干擾能力；編碼器將測得的輪系轉(zhuǎn)角參數(shù)傳遞給相應(yīng)的控制器站點，經(jīng)過控制器處理，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制信號給各個轉(zhuǎn)向電液比例閥，從而控制轉(zhuǎn)向油缸的流量、速度，以達到精確控制轉(zhuǎn)向角度，方向盤輸出轉(zhuǎn)向信號，推動方向盤的快于慢決定了轉(zhuǎn)向的快慢。 在圖2中，電液轉(zhuǎn)向控制，旋轉(zhuǎn)編碼器用來采集車輪轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)過PLC控制器計算出各個懸掛在各種轉(zhuǎn)向模式下的角度，從而實現(xiàn)直行、斜行、八字轉(zhuǎn)向等各種不同形式的轉(zhuǎn)向模式。 由于轉(zhuǎn)向過程中，要求輪胎具有同步性，否則就會引起輪胎的磨損和轉(zhuǎn)向，以及行走過程中的不穩(wěn)定，在方向盤下聯(lián)接有一套安全保護裝置，即阻尼直流電機。其作用是當方向盤轉(zhuǎn)動時，阻尼直流電機會產(chǎn)生阻尼作用，即方向盤有轉(zhuǎn)向手感。當方向盤的轉(zhuǎn)角信號與實際輪胎轉(zhuǎn)角有誤差時，控制器會產(chǎn)生指令，阻尼直流電機會加大力矩，從而產(chǎn)生更大的阻尼作用，即方向盤手感加重。誤差越大則阻尼越大，當誤差達到6。，方向盤的阻尼達到最大，即鎖緊狀態(tài)，并使整車自動停止運行。[0021] 該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中，一號PLC控制器負責(zé)駕駛室的操控信號采集和實現(xiàn)各輪組運動模型計算。其余三號PLC控制器1-7、四號PLC控制器1-13和五號PLC控制器負責(zé)輪系實際工況的信號采集，信息傳送，發(fā)送指令等。工作順序流程是，駕駛員通過控制面板開關(guān)選定轉(zhuǎn)向模式，控制器采集到該指令信號，判斷出當前轉(zhuǎn)向模式。駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤，控制器采集到方向盤編碼器信號的同時，向各個比例電磁閥輸出控制信號，旋轉(zhuǎn)編碼器采集車輪的實際轉(zhuǎn)角，并通過CAN總線傳輸?shù)娇刂破??？刂破魍ㄟ^閉環(huán)控制，對實際轉(zhuǎn)角和期望轉(zhuǎn)角進行比較，獲得偏差信號，然后再通過CAN總線向各個控制器模塊下發(fā)指令，控制電液比例閥動作。如此完成這一整套閉環(huán)控制。當然，在這里還有各種檢測和診斷功能，包括運梁車車身轉(zhuǎn)向的位置形態(tài)，控制模塊及編碼器的故障診斷等。 在運梁車的閉環(huán)控制中，控制的期望值是已知的，無需用戶給定，根據(jù)工程實際情況，允許偏差小于0.5。。依照偏差大小分段控制，假定可能出現(xiàn)的最大偏差為± 9max，選擇一個界限值9 i > 0，當?shù)玫降钠? errx滿足-e max《9 errx《-9 i時，向液壓系統(tǒng)送一對應(yīng)的正控制量Ki，讓車輪勻加速正轉(zhuǎn)；當e max > e errx > e i時，向液壓系統(tǒng)送一對應(yīng)的負控制量-Ki，讓車輪勻加速反轉(zhuǎn)。臨界值必須依據(jù)實踐結(jié)果來選取，這樣控制轉(zhuǎn)向過程的平穩(wěn)性大大增強。在-9 i < 9 errx < 9 i范圍內(nèi)，采取PI控制，而且將偏差再選取一些分界值，不同的范圍內(nèi)選擇不同的比例系數(shù)和積分系數(shù)。這樣處理后，調(diào)平系統(tǒng)響應(yīng)迅速，卻不會出現(xiàn)超調(diào)。例如，當車輪從90?；剞D(zhuǎn)到0°時會由快變慢，最后停留在O。，而不會出現(xiàn)在O。附近的震蕩。當調(diào)節(jié)到所希望的誤差范圍后，關(guān)閉比例和積分的調(diào)節(jié)作用；如果偏差重新超出誤差范圍，控制器重新啟動反饋調(diào)節(jié)過程。這樣可以大大提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。[0023] 本實用新型中， 1.控制器的PLC控制器采用力士樂BODAS RC控制器。該PLC控制器專為行走機械的使用而開發(fā)，滿足各種環(huán)境溫度、氣密性、抗振動、抗沖擊以及電磁兼容性(EMC)方面的要求。 2.編碼器無特定要求，由于在轉(zhuǎn)向過程中，要求輪胎具有同步性，否則會引起輪胎的磨損和轉(zhuǎn)向后行走過程中的不穩(wěn)定。所以要求旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)具有很高的精度，并能夠在雨雪、振動等惡劣工況下可靠工作。 3.轉(zhuǎn)向機構(gòu)，通過安裝在回轉(zhuǎn)支承3軸心上的旋轉(zhuǎn)編碼器4檢測其實際轉(zhuǎn)動角度，并通過CAN總線傳輸給PLC控制器，控制器輸出控制信號給電液比例閥，從而控制轉(zhuǎn)向油缸1的行程。
權(quán)利要求一種運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征是該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，編碼器連接在轉(zhuǎn)向執(zhí)行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征是所述的控制器包 括PLC控制器、電液比例閥、液壓油缸和編碼器，編碼器的輸出端與PLC控制器輸入端連接， PLC控制器輸出端順序與電液比例閥、液壓油缸和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征是所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行 器包括轉(zhuǎn)向油缸、輪胎、回轉(zhuǎn)支承、編碼器，輪胎軸通過縱向軸與回轉(zhuǎn)支承連接，在縱向軸上 連接有連桿，轉(zhuǎn)向油缸一端與連桿連接，另一端與車架連接，在縱向軸上端連接有編碼器。
專利摘要一種運梁車的多模式轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，屬于工程機械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括控制器、CAN總線站點、編碼器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，編碼器連接在轉(zhuǎn)向執(zhí)行器上，編碼器通過CAN總線站點與控制器連接。優(yōu)點該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)采用CAN總線技術(shù)，大大降低了連接線束的數(shù)量，電纜布線簡單，節(jié)點少，可靠性高，易于維護，降低了制造費用；連接檢查方便，容易進行故障診斷和運行狀態(tài)記錄，有利于維修檢查，設(shè)置控制點方便，容易更改參數(shù)和增減功能，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境作業(yè)，各個輪胎實現(xiàn)了獨立轉(zhuǎn)向，控制精度高，穩(wěn)定性好，大大提高了運梁車的操作靈活和安全性。
文檔編號B62D5/065GK201506385SQ20092022401
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者朱柳, 牛勇, 王海容, 田東海 申請人:徐工集團工程機械有限公司