一种电液组合自动转向装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电液组合自动转向装置及其控制方法，涉及车辆自动控制领域。该自动转向装置包括：角度检测模块、转向控制器、驱动模块和转向系统；角度检测模块用于检测转向系统在当前时刻的转向角度，获得当前实际偏转角度值；转向控制器用于采用PID控制方法，根据当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值生成当前控制信号；当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值；驱动模块用于根据当前控制信号输出当前驱动扭矩；转向系统用于根据当前驱动扭矩进行转向；以较低成本实现高精度转向。向。向。

An electro-hydraulic combined automatic steering device and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种电液组合自动转向装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆自动控制领域，特别是涉及一种电液组合自动转向装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着精准农业与智慧农业的发展，现代化农业技术体系逐渐成熟，农用机械也向无人化、智能化方向发展。同时，农业作业对农用机械的智能性与安全性提出了越来越高的要求，传统的农用机械采用手动操作方式，无法满足精准农业的作业需要。
[0003]自动转向是车辆无人驾驶技术中关键技术之一，现有自动转向装置多采用破坏农用车辆原有的转向装置，在其基础上加装额外系统的方式。但农用车辆转向系统构造较为复杂，在改装的同时往往会对农机造成一定程度的损伤，严重时会大幅减少其使用寿命及工作性能。现有自动转向控制方式多为使用PID算法对农机车辆液压系统中的电磁比例换向阀进行控制，转向系统无法得到反馈，会导致其转向精度降低；此外现有的自动转向控制方式通过再次加装额外的电路才可得到反馈，但是加装额外的电路会导致转向装置组成复杂，增加了成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电液组合自动转向装置及其控制方法，以较低成本实现高精度转向。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种电液组合自动转向装置，包括：
[0007]角度检测模块，用于检测转向系统在当前时刻的转向角度，获得当前实际偏转角度值；
[0008]转向控制器，与所述角度检测模块连接，用于采用PID控制方法，根据所述当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值生成当前控制信号；所述当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值；
[0009]驱动模块，与所述转向控制器连接，用于根据所述当前控制信号输出当前驱动扭矩；
[0010]转向系统，与所述驱动模块连接，用于根据所述当前驱动扭矩进行转向。
[0011]可选地，所述转向控制器包括：
[0012]单片机，与所述角度检测模块连接，用于接收所述当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值；
[0013]模糊控制器，与所述单片机连接，且内置PID控制模型，用于计算所述当前实际偏转角度值与所述当前时刻的偏转期望角度值的差值，根据所述差值得到反馈信号，以及根据所述反馈信号生成所述当前控制信号；
[0014]电机驱动器，与所述模糊控制器连接，用于接收所述当前控制信号并传送所述当
前控制信号至所述驱动模块。
[0015]可选地，所述单片机，还用于：
[0016]在初始时刻时，根据转向角变化曲线确定扭矩的阻值区间，并根据所述阻值区间生成控制指令；所述转向角变化曲线是根据对所述转向系统进行多次转向控制实验得到的多个转向角变化值绘制而成的；
[0017]所述模糊控制器还用于：
[0018]根据所述控制指令确定所述PID控制模型中的PID参数。
[0019]可选地，所述自动转向装置还包括：
[0020]扭矩限制器，与所述驱动模块同轴连接，用于对所述驱动扭矩进行限定。
[0021]可选地，所述转向系统包括：
[0022]转向轴，与所述驱动模块连接，用于传动所述驱动扭矩；所述扭矩限制器套设在所述转向轴上；
[0023]转向机，套设在所述转向轴上，用于在所述驱动扭矩的驱动下进行转动；
[0024]转向轮，与所述转向机连接，用于在所述转向机的带动下实现转向。
[0025]可选地，所述转向轴由上到下依次套设所述驱动模块、所述扭矩限制器和所述转向机。
[0026]可选地，所述驱动模块包括直流无刷电机；所述直流无刷电机的输出轴与所述转向轴连接，所述直流无刷电机用于驱动所述转向轴转动。
[0027]可选地，还包括：底盘和安装板；所述安装板位于所述底盘的上方，所述安装板与所述底盘之间具有容纳空间；所述转向轴由上到下依次穿设所述安装板和所述底盘；所述驱动模块设置在所述安装板上；所述扭矩限制器设置在所述容纳空间内；所述转向机设置在所述底盘的下表面。
[0028]可选地，还包括连接柱和连接件；
[0029]所述连接柱的一端通过所述连接件固定所述安装板；所述连接柱的另一端通过所述连接件固定所述底盘；所述安装板与所述底盘平行。
[0030]本专利技术还提供了一种电液组合自动转向控制方法，所述控制方法用于对上述所述的电液组合自动转向装置进行控制，所述控制方法，包括：
[0031]获取转向系统在当前时刻的转向角度，得到当前实际偏转角度值；
[0032]采用PID控制方法，根据所述当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值生成当前控制信号；所述当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值；所述当前控制信号用于使所述驱动模块向所述转向系统输出当前驱动扭矩，以使得所述转向系统进行转向。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]通过驱动模块接收转向控制器的当前控制信号，输出当前驱动扭矩，转向模块根据当前驱动扭矩进行转向，然后通过角度检测模块获得当前实际偏转角度值，转向控制器根据当前实际偏转角度和当前偏转期望角度生成当前控制信号；当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值；通过转向控制器和驱动模块直接相连接，无需安装额外的电路，即可将控制信号传输至转向系统使其进行转向，简化了转向装置的结构，降低了成本；此外通过角度检测模块将当前实际偏转角度值传送至转向控制器，转向控制器根据当前实际偏转角
度和当前偏转期望角度生成当前控制信号；当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值，能够实现转向系统的反馈，以实现高精度转向的需求。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例提供的电液组合自动转向装置的结构图；
[0037]图2为本专利技术实施例提供的电液组合自动转向装置的示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例提供的电液组合自动转向控制方法的流程图；
[0039]图4为本专利技术实施例提供的电液组合自动转向装置的转向机结构图。
[0040]符号说明：
[0041]角度检测模块
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1、转向控制器
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2、驱动模块
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3、转向系统
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4、单片机
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5、模糊控制器
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6、电机驱动器
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7、扭矩限制器
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8、转向轴
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9、转向机
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10、转向轮
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11、底盘
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12、安装板
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13、直流无刷电机
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14、连接柱
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电液组合自动转向装置，其特征在于，包括：角度检测模块，用于检测转向系统在当前时刻的转向角度，获得当前实际偏转角度值；转向控制器，与所述角度检测模块连接，用于采用PID控制方法，根据所述当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值生成当前控制信号；所述当前控制信号作为下一时刻的偏转期望角度值；驱动模块，与所述转向控制器连接，用于根据所述当前控制信号输出当前驱动扭矩；转向系统，与所述驱动模块连接，用于根据所述当前驱动扭矩进行转向。2.根据权利要求1所述的一种电液组合自动转向装置，其特征在于，所述转向控制器包括：单片机，与所述角度检测模块连接，用于接收所述当前实际偏转角度值和当前时刻的偏转期望角度值；模糊控制器，与所述单片机连接，且内置PID控制模型，用于计算所述当前实际偏转角度值与所述当前时刻的偏转期望角度值的差值，根据所述差值得到反馈信号，以及根据所述反馈信号生成所述当前控制信号；电机驱动器，与所述模糊控制器连接，用于接收所述当前控制信号并传送所述当前控制信号至所述驱动模块。3.根据权利要求2所述的一种电液组合自动转向装置，其特征在于，所述单片机，还用于：在初始时刻时，根据转向角变化曲线确定扭矩的阻值区间，并根据所述阻值区间生成控制指令；所述转向角变化曲线是根据对所述转向系统进行多次转向控制实验得到的多个转向角变化值绘制而成的；所述模糊控制器还用于：根据所述控制指令确定所述PID控制模型中的PID参数。4.根据权利要求1所述的一种电液组合自动转向装置，其特征在于，所述自动转向装置还包括：扭矩限制器，与所述驱动模块同轴连接，用于对所述驱动扭矩进行限定。5.根据权利要求4所述的一种电液组合自动转向装置，其特征在于，所述转向系统包括：转向轴，与所述驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，印祥，金诚谦，马文鹏，周鹏，耿端阳，杨腾祥，倪有亮，
申请(专利权)人：农业农村部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：