一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)技術(shù)方案

一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)速變送器采集四輪轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為(0-5)V電壓，經(jīng)ISO4014高精度四通道模擬量輸入數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，模糊控制器編制串口通信協(xié)議讀取四輪轉(zhuǎn)速信息。對(duì)于田間作業(yè)機(jī)械，特別是大型農(nóng)業(yè)裝備，先模糊判斷打滑情況，再對(duì)打滑車輪進(jìn)行有效的PID調(diào)節(jié)，可以大大提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，保障作業(yè)過程安全。

An electro-hydraulic anti-skid control system of full hydraulic four wheel drive chassis based on fuzzy PID method

Based on fuzzy PID method of hydraulic four wheel drive chassis electro-hydraulic skid control system, through the acquisition of four wheel speed speed transducer, the output signal is the voltage of V (0-5), the ISO4014 high precision four channel analog input data acquisition module conversion to digital quantity, fuzzy controller for serial communication protocol read four wheel speed information. For field machinery, especially large-scale agricultural equipment, the first fuzzy judgment slip, then on sheave for effective PID control, can greatly improve the stability of machine operation, ensure operation safety.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
目前，我國現(xiàn)代施藥裝備相對(duì)缺乏，高桿作物中后期施藥裝備更加缺乏，圍繞高稈作物對(duì)現(xiàn)代施藥機(jī)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(jī)的支承和動(dòng)力部件，全液壓四輪驅(qū)動(dòng)，工作幅寬達(dá)(18～24)m，屬于超大型農(nóng)業(yè)裝備。行駛中，如果地面附著系數(shù)較小或兩側(cè)附著系數(shù)不等，常常會(huì)使作業(yè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)力矩超過輪胎與地面間的附著極限，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn)，出現(xiàn)側(cè)滑、激轉(zhuǎn)、側(cè)翻或轉(zhuǎn)向反應(yīng)遲鈍等喪失穩(wěn)定性和方向性的危險(xiǎn)局面，所以合理地調(diào)節(jié)輪胎與地面間的作用力即進(jìn)行驅(qū)動(dòng)防滑控制，對(duì)提高作業(yè)機(jī)械的主動(dòng)安全性和經(jīng)濟(jì)性、減小事故風(fēng)險(xiǎn)等都具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，對(duì)于田間作業(yè)機(jī)械，特別是大型農(nóng)業(yè)裝備，先模糊判斷打滑情況，再對(duì)打滑車輪進(jìn)行有效的PID調(diào)節(jié)，可以大大提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，保障作業(yè)過程安全。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速變送器采集四輪轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為(0-5)V電壓，經(jīng)ISO4014高精度四通道模擬量輸入數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，模糊控制器編制串口通信協(xié)議讀取四輪轉(zhuǎn)速信息。利用ZX-HS型正反轉(zhuǎn)探測(cè)器(又名轉(zhuǎn)向傳感器)檢測(cè)轉(zhuǎn)向信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，模糊控制器直接讀取。所述控制系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機(jī)作為模糊控制的處理芯片。STC89C52RC單片機(jī)屬于5l系列單片機(jī)，資源豐富，時(shí)鐘范圍約在(140)MHz，可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的信號(hào)采集及模糊控制。所設(shè)計(jì)的模糊控制器，首先采集轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向共5路信號(hào)。采集完成后利用模糊規(guī)則推理判斷打滑情況，并決定其打滑嚴(yán)重程度。若有打滑，選取打滑最嚴(yán)重的車輪信號(hào)，作出速度差量。最后，將打滑最嚴(yán)重車輪的速度差量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并信號(hào)放大，利用多路開關(guān)導(dǎo)通打滑最嚴(yán)重車輪的PID回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，滑轉(zhuǎn)率控制在要求的范圍內(nèi)。完成車速調(diào)節(jié)后，關(guān)閉PID調(diào)節(jié)回路。所述控制系統(tǒng)選用DC-1020微電腦作為PID控制器。DC-1020微電腦內(nèi)建“PID+Fuzzy”運(yùn)算法則，可以提供PI、PID等多種控制模式，需要根據(jù)被控過程的特性確定比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。在實(shí)際應(yīng)用中。通常采用工程整定方法確定PID控制器各參數(shù)，以滿足控制精度的要求。根據(jù)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(diào)節(jié)，使作業(yè)機(jī)械正常行駛。本專利技術(shù)的有益效果是：對(duì)于田間作業(yè)機(jī)械，特別是大型農(nóng)業(yè)裝備，先模糊判斷打滑情況，再對(duì)打滑車輪進(jìn)行有效的PID調(diào)節(jié)，可以大大提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，保障作業(yè)過程安全。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步說明。圖1是本專利技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電液防滑系統(tǒng)原理框圖。圖2是本專利技術(shù)的模糊控制器結(jié)構(gòu)圖。圖3是本專利技術(shù)的PID調(diào)節(jié)回路圖。圖4是本專利技術(shù)的控制器軟件程序流程圖。圖5是本專利技術(shù)的馬達(dá)m2液壓原理圖。圖中：1．電機(jī)；2壓力表；3．節(jié)流閥；4．加載液壓泵；5．轉(zhuǎn)速傳感器；6．液壓馬達(dá)；7．電液比例流培閥；8．溢流閥；9．液壓泵。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。如圖1，控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速變送器采集四輪轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為(0-5)V電壓，經(jīng)ISO4014高精度四通道模擬量輸入數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，模糊控制器編制串口通信協(xié)議讀取四輪轉(zhuǎn)速信息。利用ZX-HS型正反轉(zhuǎn)探測(cè)器(又名轉(zhuǎn)向傳感器)檢測(cè)轉(zhuǎn)向信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，模糊控制器直接讀取。如圖2，控制系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機(jī)作為模糊控制的處理芯片。STC89C52RC單片機(jī)屬于5l系列單片機(jī)，資源豐富，時(shí)鐘范圍約在(140)MHz，可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的信號(hào)采集及模糊控制。所設(shè)計(jì)的模糊控制器，首先采集轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向共5路信號(hào)。采集完成后利用模糊規(guī)則推理判斷打滑情況，并決定其打滑嚴(yán)重程度。若有打滑，選取打滑最嚴(yán)重的車輪信號(hào)，作出速度差量。最后，將打滑最嚴(yán)重車輪的速度差量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并信號(hào)放大，利用多路開關(guān)導(dǎo)通打滑最嚴(yán)重車輪的PID回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，滑轉(zhuǎn)率控制在要求的范圍內(nèi)。完成車速調(diào)節(jié)后，關(guān)閉PID調(diào)節(jié)回路。如圖3，控制系統(tǒng)選用DC-1020微電腦作為PID控制器。DC-1020微電腦內(nèi)建“PID+Fuzzy”運(yùn)算法則，可以提供PI、PID等多種控制模式，需要根據(jù)被控過程的特性確定比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。在實(shí)際應(yīng)用中。通常采用工程整定方法確定PID控制器各參數(shù)，以滿足控制精度的要求。如圖4，根據(jù)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(diào)節(jié)，使作業(yè)機(jī)械正常行駛。如圖5，分別給兩臺(tái)馬達(dá)安裝一致的轉(zhuǎn)速變送器，連接好模糊控制器和PID調(diào)節(jié)器。對(duì)于PID調(diào)節(jié)的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小，采用工程中常用的臨界比例法整定。經(jīng)參數(shù)整定，比例系數(shù)P為20％，積分時(shí)間I為0.4，微分時(shí)間D為0.1。實(shí)驗(yàn)中，滑轉(zhuǎn)率設(shè)定為0.05。當(dāng)滑轉(zhuǎn)率大于0.05，認(rèn)為馬達(dá)m2打滑。為了便于觀察，分別用光電轉(zhuǎn)速表測(cè)量馬達(dá)m2轉(zhuǎn)速，用萬用表測(cè)量馬達(dá)m2的轉(zhuǎn)速變送器電壓信號(hào)輸出。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速變送器采集四輪轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為(0?5)V電壓，經(jīng)ISO4014高精度四通道模擬量輸入數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，模糊控制器編制串口通信協(xié)議讀取四輪轉(zhuǎn)速信息。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速變送器采集四輪轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為(0-5)V電壓，經(jīng)ISO4014高精度四通道模擬量輸入數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，模糊控制器編制串口通信協(xié)議讀取四輪轉(zhuǎn)速信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，其特征是：所述液壓控制系統(tǒng)利用ZX-HS型正反轉(zhuǎn)探測(cè)器(又名轉(zhuǎn)向傳感器)檢測(cè)轉(zhuǎn)向信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，模糊控制器直接讀取。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊PID方法的全液壓四輪驅(qū)動(dòng)底盤電液防滑控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機(jī)作為模糊控制的處理芯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李曉波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李曉波，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21