静液压驱动车辆电子防打滑系统实现

Hydraulics Pneumatics&Seals/No.10.2011静液压驱动车辆电子防打滑系统实现

赵杏新

（萨澳行走液压（上海）有限公司，上海200233）

摘要：介绍静液压驱动车辆电子防打滑的系统组成，阐述一泵四马达驱动系统的特点，防打滑系统硬件要求；分析防打滑系统控制程序，参考速度的选取，PID调节器控制模块，总结电子防打滑系统的优点及其应用领域。

关键词：电比例马达带速度传感器；零排量；转角传感器；速度传感器；PLUS+1控制器

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1008-0813（2011）10-0067-02

Solution for Electrical Control Anti-Spin System of Hydrostatic Propel Vehicle

ZHAO Xing-xin

（Sauer-Danfoss-Daikin Mobile Hydraulics(shanghai)Co.，Ltd.,Shanghai200233,China）

Abstract:Introduction of Electrical Anti-Spin system configuration of Hydrostatic propel vehicle.Propel motor characteristic is described. The requirement of hardware in Anti-Spin.Analysis of control software is offered.Reference speed selected rulers and PID control function description is given in this article.Conclusion is drew in advantage of Anti-Spin system and application area.

Key Words:electronic-proportional control motor with speed sensor；zero degree motor；angle sensors；PLUS+1controller

0引言

随着电液技术的快速发展，静液压驱动逐渐成为工程机械与农业机械等车辆行走的主要驱动方式。车辆行驶过程中由于各轮胎与地面之间的附着系数不同，出现车辆驱动力矩超过轮胎与地面间的附着极限，驱动轮过度滑转，出现侧滑、激转、侧翻或转向反应迟钝等问题，所以合理地调节轮胎与地面间的作用力即进行驱动防滑控制可以根本上解决上述问题[1]。文章主要基于一泵四马达驱动系统作分析。

1原理简介

一泵四马达并联驱动形式原理图如图1所示。

图1一泵四马达

系统元件均来自萨澳-丹佛斯公司，液压元件由H1系列电比例控制闭式泵与高效率的H1系列带零排量电比例排量控制马达组成。四个马达均带有脉冲速度传感器，用于检测每个马达的实际转速。电控元件包括PLUS+1控制器，车轮转角传感器等。在车辆行走中，由控制程序根据速度传感器检测的车轮转速与参考速度比较计算相应车轮的滑差率，同时应考虑车辆转弯与加速度等因素。

2控制程序

萨澳-丹佛斯控制程序主要由核心控制模块与功能拓展插件组成。控制程序将转角传感器检测到的每个车轮角度输入到控制器，基于车辆结构参数的轴距与轮距同样以坐标的形式输入控制器，如图2所示；以左后轮为坐标原点根据左右车轮的轮距与前后车轴轴距得到每个车轮的坐标值。

图2车辆结构参数

收稿日期：2011-08-01

作者简介：赵杏新（1980-），男，硕士研究生，现就职于萨澳行走液压（上

海）有限公司系统应用工程部。

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液压气动与密封/2011年第10期

控制程序通过车轮绝对速度与相对速度计算相应差速。其中绝对车速由马达速度传感器获得的马达转速经过减速比与车轮直径等参数计算得到。由于转向时必须满足阿克曼转向几何条件[3-4]，整车的转弯半径可以根据轮胎角度计算得出，再根据不同车轮的转弯半径（见图3）求得相应的相对速度。由于有差速的存在，程序控制可以根据计算所得的相对速度正确地控制马达排量，消除或者减小滑动差。

图3转弯半径

相对速度与参考速度之差相对于参考速度的百分比称为滑差率，滑差率由以下式（1）计算，原则取四车轮中最小速度或者最大速度作为参考速度。

滑差率=Max（相对速度/参考速度×100%-1-误差，0）（1）

误差由基本误差、速度相关误差、转向角度相关误差组成。基本误差是考虑车辆结构等因素；速度相关误差考虑车轮检测速度产生的误差；角度误差是转向角度传感器检测产生的误差。在车辆刚刚起步时转速传感器检测的精度问题，会导致在低速时检测到不同车轮的速度并不准确，因此在低速时程序模块只是计算不同车轮的速度与参考速度的差作为误差。程序模块将对速度差的误差与滑差百分比的误差做加权处理，见图4。在速度很低时，仅使用相对速度误差值，当参考速度达到设定值时，只采用滑差百分比；在中间时采用加权处理法计算出滑差。

图4误差加权图

控制模块PID调节器以每个车轮的滑差率作为输入。PID调节器比例增益、积分增益、微分增益可分别通过程序界面进行设定。PID调节器的输出值为三个增益的总和，该输出值与每个马达排量控制设定点共同控制马达排量。

控制程序基于图形化的PLUS+1编程平台GUIDE 软件实现，防打滑程序是完整的软件[5-6]。调试时通过PLUS+1Service Tool软件运行防打滑车辆服务工具设定各参数与进行系统监测[7]。图5为诊断服务软件的界面。在界面中的每个模块均有子模块，进入子模块可设定车辆几何参数、角度传感器的标定、速度传感器的标定。在中间ASC核心控制模块内可以设定不同的增益与反馈的相应参数。

图5服务工具界面

3电子防打滑系统的优点

液压系统设计简单，无流量控制阀。在检测到某轮打滑时，由于驱动马达的排量为电比例控制，通过减小马达排量来获得流量正确分配。电子防打滑系统液压回路中无流量控制阀，或者分流阀，系统发热少，控制灵活。因此可一定程度减小散热功率的要求，因此更节能节约燃料，使机器更具有使用经济性操作舒适性。

4应用前景

电子防打滑系统可应用于压路机、铣刨机、农药洒布车、收获机械等领域中。由于将来节能减排的要求，电子防打滑整套方案将获得越来越广泛的应用。

参考文献

[1]左志宇,等.基于模糊PID方法的全液压四轮驱动底盘电液

防滑控制系统设计[J].机械设计与制造,2010(12).

[2]姜明国.阿克曼原理与矩形化转向梯形设计[J].汽车技术,

1994(5).

[3]王智晶,周波.电动四轮转向汽车电子差速问题研究[J].北京

汽车,2010(3).

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