[發明專利]一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅動底盤電液防滑控制系統

在審

• 申請號: 201510913144.0
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN106873426A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李曉波
• 申請（專利權）人: 李曉波
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅動底盤電液防滑控制系統，適用于機械領域。

背景技術

目前，我國現代施藥裝備相對缺乏，高桿作物中后期施藥裝備更加缺乏，圍繞高稈作物對現代施藥機械裝備開展研究很有必要，也極為迫切。

高地隙自走式底盤，作為高桿噴霧機的支承和動力部件，全液壓四輪驅動，工作幅寬達(18～24)m，屬于超大型農業裝備。行駛中，如果地面附著系數較小或兩側附著系數不等，常常會使作業機械驅動力矩超過輪胎與地面間的附著極限，產生驅動輪過度滑轉，出現側滑、激轉、側翻或轉向反應遲鈍等喪失穩定性和方向性的危險局面，所以合理地調節輪胎與地面間的作用力即進行驅動防滑控制，對提高作業機械的主動安全性和經濟性、減小事故風險等都具有重要的意義。

發明內容

本發明提出了一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅動底盤電液防滑控制系統，對于田間作業機械，特別是大型農業裝備，先模糊判斷打滑情況，再對打滑車輪進行有效的PID調節，可以大大提高機械運轉的穩定性，保障作業過程安全。

本發明所采用的技術方案是：所述控制系統通過轉速變送器采集四輪轉速，輸出信號為(0-5)V電壓，經ISO4014高精度四通道模擬量輸入數據采集模塊轉換為數字量，模糊控制器編制串口通信協議讀取四輪轉速信息。利用ZX-HS型正反轉探測器(又名轉向傳感器)檢測轉向信息，經A/D轉換器轉化為數字量，模糊控制器直接讀取。

所述控制系統選用STC89C52RC單片機作為模糊控制的處理芯片。STC89C52RC單片機屬于5l系列單片機，資源豐富，時鐘范圍約在(140)MHz，可以實現本系統的信號采集及模糊控制。所設計的模糊控制器，首先采集轉速、轉向共5路信號。采集完成后利用模糊規則推理判斷打滑情況，并決定其打滑嚴重程度。若有打滑，選取打滑最嚴重的車輪信號，作出速度差量。最后，將打滑最嚴重車輪的速度差量進行D/A轉換并信號放大，利用多路開關導通打滑最嚴重車輪的PID回路進行調節，滑轉率控制在要求的范圍內。完成車速調節后，關閉PID調節回路。

所述控制系統選用DC-1020微電腦作為PID控制器。DC-1020微電腦內建“PID+Fuzzy”運算法則，可以提供PI、PID等多種控制模式，需要根據被控過程的特性確定比例系數、積分時間和微分時間的大小。在實際應用中。通常采用工程整定方法確定PID控制器各參數，以滿足控制精度的要求。

根據防滑控制需要，控制器主體完成車輪打滑判斷，PID回路完成車速調節，使作業機械正常行駛。

本發明的有益效果是：對于田間作業機械，特別是大型農業裝備，先模糊判斷打滑情況，再對打滑車輪進行有效的PID調節，可以大大提高機械運轉的穩定性，保障作業過程安全。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的驅動電液防滑系統原理框圖。

圖2是本發明的模糊控制器結構圖。

圖3是本發明的PID調節回路圖。

圖4是本發明的控制器軟件程序流程圖。

圖5是本發明的馬達m₂液壓原理圖。

圖中：1．電機；2壓力表；3．節流閥；4．加載液壓泵；5．轉速傳感器；6．液壓馬達；7．電液比例流培閥；8．溢流閥；9．液壓泵。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統通過轉速變送器采集四輪轉速，輸出信號為(0-5)V電壓，經ISO4014高精度四通道模擬量輸入數據采集模塊轉換為數字量，模糊控制器編制串口通信協議讀取四輪轉速信息。利用ZX-HS型正反轉探測器(又名轉向傳感器)檢測轉向信息，經A/D轉換器轉化為數字量，模糊控制器直接讀取。

如圖2，控制系統選用STC89C52RC單片機作為模糊控制的處理芯片。STC89C52RC單片機屬于5l系列單片機，資源豐富，時鐘范圍約在(140)MHz，可以實現本系統的信號采集及模糊控制。所設計的模糊控制器，首先采集轉速、轉向共5路信號。采集完成后利用模糊規則推理判斷打滑情況，并決定其打滑嚴重程度。若有打滑，選取打滑最嚴重的車輪信號，作出速度差量。最后，將打滑最嚴重車輪的速度差量進行D/A轉換并信號放大，利用多路開關導通打滑最嚴重車輪的PID回路進行調節，滑轉率控制在要求的范圍內。完成車速調節后，關閉PID調節回路。