一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法。該調(diào)平系統(tǒng)由油箱、進油濾清器、液壓泵、低位開關(guān)閥、高位開關(guān)閥、電磁換向閥、油壓傳感器、回油濾清器、溢流閥、油氣彈簧液壓缸、二維傾角傳感器、位移傳感器、車輪、車架組成。該調(diào)平方法首先將油氣彈簧液壓缸的活塞調(diào)整至其有效行程的中點附近，然后根據(jù)車軸數(shù)劃分主、從動油氣彈簧液壓缸，將從動油氣彈簧液壓缸和輪胎收縮至脫離地面，形成三點穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)，再次，控制主動油氣彈簧液壓缸作動實現(xiàn)初始調(diào)平，最后，控制從動油氣彈簧液壓缸補償作動實現(xiàn)完整的調(diào)平功能。該方案可以實現(xiàn)多軸車輛底盤的快速、可靠調(diào)平，調(diào)平過程迭代次數(shù)少，調(diào)平后無虛腿，底盤姿態(tài)穩(wěn)定性高。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法
：本專利技術(shù)屬于姿態(tài)控制領(lǐng)域，具體涉及一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法。
技術(shù)介紹
：三軸以上油氣懸掛車輛的應用十分廣泛。懸架中各油氣彈簧液壓缸可靠承載并將車架快速調(diào)整至水平狀態(tài)是油氣懸掛車輛平穩(wěn)、高效運行的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外普遍使用的調(diào)平方法是基于點追逐法和傾角法進行調(diào)平，但是對于多軸車輛調(diào)平而言，點追逐法以及傾角法存在著需要反復迭代、過程振蕩、精度低、速度慢、油氣彈簧液壓缸載荷不受控甚至出現(xiàn)虛腿等缺點，甚至出現(xiàn)調(diào)不平的情況。例如，CN200810173603.6的中國專利公開了一種對液壓支腿調(diào)平的方法及裝置，其方法是利用水平傳感器檢測兩坐標軸方向上的傾斜角度，根據(jù)傾斜角度對液壓支腿的水平狀態(tài)進行判斷，在調(diào)平的過程中不斷進行檢測判斷，直到所有液壓支腿處于水平狀態(tài)；該專利是通過反復迭代測試和作動實現(xiàn)調(diào)平功能，并不能很好地消除調(diào)平過程中出現(xiàn)虛腿的情況，更不能實現(xiàn)快速調(diào)平；CN201910609108.3的中國專利公開了一種多點調(diào)平控制系統(tǒng)，其方法是根據(jù)雙軸水平傾角傳感器判定各點之間的角度差，從而判定各液壓缸的作動量，存在著調(diào)平速度慢且無法可靠消除虛腿的缺點。多軸車輛的姿態(tài)調(diào)整控制屬于超靜定問題，而超靜定問題的解具有不確定性和多解性，現(xiàn)行的基于點追逐法或傾角法的調(diào)平控制方法不可避免的需要反復迭代，由此造成過程振蕩、精度低、速度慢、油氣彈簧液壓缸載荷不受控甚至出現(xiàn)虛腿等問題。對于超靜定問題的解決方案有兩種，一是考慮車架與液壓缸之間的力和變形耦合關(guān)系，建立精確的本構(gòu)模型進行精確控制,但該方案理論和技術(shù)實施難度均極大，目前尚未實現(xiàn)；二是將超靜定問題轉(zhuǎn)變?yōu)殪o定問題，但目前也沒有相關(guān)策略和實現(xiàn)該功能的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)。本專利技術(shù)基于將超靜定問題降階轉(zhuǎn)變?yōu)殪o定問題的思路提出了一種方法,考慮到多軸車輛的質(zhì)心基本位于車架幾何中心附近，首先根據(jù)車軸數(shù)對油氣懸掛劃分主、從動油氣彈簧液壓缸，將從動油氣彈簧液壓缸調(diào)至虛腿，由主動油氣彈簧液壓缸形成質(zhì)心處于中心位置的三點穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)，由此將多軸車輛的超靜定調(diào)平控制轉(zhuǎn)化為靜定的三點調(diào)平控制問題，實現(xiàn)快速、精確的初始調(diào)平。然后控制從動油氣彈簧液壓缸補償作動實現(xiàn)完整的調(diào)平功能，以上控制方案可由提出的液壓系統(tǒng)實現(xiàn)。從而從控制策略、執(zhí)行系統(tǒng)兩方面解決了多軸油氣懸掛車輛調(diào)平控制問題。調(diào)平快速、精確、可靠，調(diào)平過程迭代次數(shù)少，調(diào)平后無虛腿，底盤姿態(tài)穩(wěn)定性高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
：有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，考慮到多軸車輛的質(zhì)心基本位于車架幾何中心附近，首先對油氣懸掛進行主、從動油氣彈簧液壓缸劃分，由主動油氣彈簧液壓缸形成質(zhì)心處于中心位置的三點穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)，進而實施主動油氣彈簧液壓缸的三點靜定支撐快速、精確初始調(diào)平，然后實施從動油氣彈簧液壓缸補償作動實現(xiàn)完整的調(diào)平功能，解決目前多軸車輛調(diào)平過程振蕩、精度低、速度慢、油氣彈簧液壓缸載荷不受控甚至出現(xiàn)虛腿等問題，其特征在于：一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，所述的調(diào)平系統(tǒng)包括油箱、進油濾清器、液壓泵、低位開關(guān)閥、高位開關(guān)閥、電磁換向閥、油壓傳感器、回油濾清器、溢流閥、油氣彈簧液壓缸、二維傾角傳感器、位移傳感器、車輪、車架；其特征在于：液壓泵為油氣彈簧液壓缸供油，油箱與液壓泵之間安裝進油濾清器，溢流閥與油箱之間安裝回油濾清器，油氣彈簧液壓缸的活塞為無閥孔活塞，有桿腔與無桿腔之間不連通，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔底面與對應車輪間安裝有位移傳感器，每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥、低位開關(guān)閥串聯(lián)而后共同接入液壓泵，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥串聯(lián)而后共同接入溢流閥，車架同側(cè)每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次串聯(lián)，且每相鄰兩個油氣彈簧液壓缸間安裝有高位開關(guān)閥。進一步地，所述每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔一側(cè)與車輪相連，無桿腔一側(cè)與車架相連，所述二維傾角傳感器安裝于車架的幾何中心處。進一步地，所述電磁換向閥的選型為三位四通電磁換向閥，當三位四通電磁換向閥置中位時，各油口各不相通；當三位四通電磁換向閥置左位時，液壓油可由P口進A口出，同時B口與T口相通；當三位四通電磁換向閥置右位時，液壓油可由P口進B口出，同時A口與T口相通。進一步地，一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)實現(xiàn)三軸以上油氣懸掛車輛調(diào)平的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：步驟1,將任一側(cè)任一中間車軸上油氣彈簧液壓缸的活塞調(diào)整至中位，具體如下：以各油氣彈簧液壓缸的活塞位于其有效行程的中點設(shè)定其上安裝的位移傳感器的零位，將電磁換向閥置中位，啟動液壓泵，開啟所有的低位開關(guān)閥，開啟所有的高位開關(guān)閥，由任一側(cè)任一中間車軸上的位移傳感器測取對應油氣彈簧液壓缸與對應車輪的距離h，并計算其活塞相對于其零位的上下，當活塞位于零位之上時，將所有電磁換向閥置左位，無桿腔進油，有桿腔回油，直至活塞降低至零位，進而將所有電磁換向閥置中位，將所有高位開關(guān)閥關(guān)閉；當活塞位于零位之下時，將所有電磁換向閥置右位，有桿腔進油，無桿腔回油，直至活塞升高至零位，進而將所有電磁換向閥置中位，將所有高位開關(guān)閥關(guān)閉；步驟2按照車軸數(shù)n為奇數(shù)和偶數(shù)進行主、從動油氣彈簧液壓缸劃分，具體如下：情況1：當n為偶數(shù)且可以被4整除時，令n＝2m，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m：m/2的方式進行劃分，同一側(cè)的前m/2根與后m/2根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，對側(cè)中部m根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；情況2：當n為偶數(shù)但不可以被4整除時，令n＝2m+2，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m+1：m/2+1的方式進行劃分，同一側(cè)的前m/2根與后m/2+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，對側(cè)中部m+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；情況3：當n為奇數(shù)且n-1可以被4整除時，令n＝2m+1，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m+1：m/2的方式進行劃分，同一側(cè)的前m/2根與后m/2根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，對側(cè)中部m+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；情況4：當n為奇數(shù)但n-1不可以被4整除時，令n＝2m+3，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2+1：m+1：m/2+1的方式進行劃分，同一側(cè)的前m/2+1根與后m/2+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，對側(cè)中部m+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；步驟3，將各從動油缸收縮至虛腿，具體如下：將同側(cè)相鄰從動油缸之間的高位開關(guān)閥開啟，將從動油缸對應的電磁換向閥置右位，從動油缸有桿腔進油，無桿腔回油，各位移傳感器檢測并計算各從動油缸的活塞高度，直至各從動油缸收縮至其所連接輪胎脫離地面，且各從動油缸活塞高度均高于各主動油缸活塞高度，將各從動油缸對應的電磁換向閥置中位，同側(cè)相鄰從動油缸之間的高位開關(guān)閥關(guān)閉；步驟4，測量車架傾角，計算調(diào)平作動量，具體如本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，所述的調(diào)平系統(tǒng)包括油箱、進油濾清器、液壓泵、低位開關(guān)閥、高位開關(guān)閥、電磁換向閥、油壓傳感器、回油濾清器、溢流閥、油氣彈簧液壓缸、二維傾角傳感器、位移傳感器、車輪、車架；其特征在于：液壓泵為油氣彈簧液壓缸供油，油箱與液壓泵之間安裝進油濾清器，溢流閥與油箱之間安裝回油濾清器，油氣彈簧液壓缸的活塞為無閥孔活塞，有桿腔與無桿腔之間不連通，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔底面與對應車輪間安裝有位移傳感器，每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥、低位開關(guān)閥串聯(lián)而后共同接入液壓泵，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥串聯(lián)而后共同接入溢流閥，車架同側(cè)每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次相連，且每相鄰兩個油氣彈簧液壓缸間安裝有高位開關(guān)閥。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，所述的調(diào)平系統(tǒng)包括油箱、進油濾清器、液壓泵、低位開關(guān)閥、高位開關(guān)閥、電磁換向閥、油壓傳感器、回油濾清器、溢流閥、油氣彈簧液壓缸、二維傾角傳感器、位移傳感器、車輪、車架；其特征在于：液壓泵為油氣彈簧液壓缸供油，油箱與液壓泵之間安裝進油濾清器，溢流閥與油箱之間安裝回油濾清器，油氣彈簧液壓缸的活塞為無閥孔活塞，有桿腔與無桿腔之間不連通，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔底面與對應車輪間安裝有位移傳感器，每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥、低位開關(guān)閥串聯(lián)而后共同接入液壓泵，每個油氣彈簧液壓缸的有桿腔通過油管依次與油壓傳感器、電磁換向閥串聯(lián)而后共同接入溢流閥，車架同側(cè)每個油氣彈簧液壓缸的無桿腔通過油管依次相連，且每相鄰兩個油氣彈簧液壓缸間安裝有高位開關(guān)閥。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，其特征在于：所述每個油氣彈簧液壓缸的規(guī)格相同，有桿腔一側(cè)與車輪相連，無桿腔一側(cè)與車架相連，所述二維傾角傳感器安裝于車架上表面的幾何中心處。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)及調(diào)平方法，其特征在于：所述電磁換向閥為三位四通電磁換向閥，當電磁換向閥置中位時，各油口均不連通；當電磁換向閥置左位時，液壓油可由P口進A口出，同時B口與T口相通；當電磁換向閥置右位時，液壓油可由P口進B口出，同時A口與T口相通。


4.一種采用權(quán)利要求1所述的一種三軸以上油氣懸掛車輛的調(diào)平系統(tǒng)實現(xiàn)三軸以上油氣懸掛車輛調(diào)平的方法，其特征在于：
該方法包括以下步驟：
步驟1，將任一側(cè)任一中間車軸上油氣彈簧液壓缸的活塞調(diào)整至中位，具體如下：以各油氣彈簧液壓缸的活塞位于其有效行程的中點設(shè)定其上安裝的位移傳感器的零位，將電磁換向閥置中位，啟動液壓泵，開啟所有的低位開關(guān)閥，開啟所有的高位開關(guān)閥，由任一側(cè)任一中間車軸上的位移傳感器測取對應油氣彈簧液壓缸與對應車輪的距離h，并計算其活塞相對于其零位的上下，當活塞位于零位之上時，將所有電磁換向閥置左位，無桿腔進油，有桿腔回油，直至活塞降低至零位，進而將所有電磁換向閥置中位，將所有高位開關(guān)閥關(guān)閉；當活塞位于零位之下時，將所有電磁換向閥置右位，有桿腔進油，無桿腔回油，直至活塞升高至零位，進而將所有電磁換向閥置中位，將所有高位開關(guān)閥關(guān)閉；
步驟2，按照車軸數(shù)n進行主、從動油缸劃分，具體如下：
情況1：當n為偶數(shù)且可以被4整除時，令n＝2m，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m：m/2的方式進行劃分，將任一側(cè)的前m/2根與后m/2根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，將對側(cè)中部的m根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；
情況2：當n為偶數(shù)但不可以被4整除時，令n＝2m+2，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m+1：m/2+1的方式進行劃分，將任一側(cè)的前m/2根與后m/2+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，將對側(cè)中部的m+1根油氣彈簧液壓缸定義為主動油缸，其余所有油氣彈簧液壓缸定義為從動油缸；
情況3：當n為奇數(shù)且n-1可以被4整除時，令n＝2m+1，沿車架縱向?qū)④囕S按照m/2：m+1：m/2的方式進行劃分，將任一側(cè)的前m/2根與后m/2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張帆，王慧恒，吳振華，聶振祺，剛憲約，李麗君，
申請(專利權(quán))人：山東理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37