一种叉车稳定性控制方法以及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种叉车稳定性控制方法，包括以下步骤：步骤1、获取叉车车辆信息，所述叉车车辆信息包括车辆加速度、侧倾角、叉车前后桥左右轮的垂直载荷；步骤2、根据步骤1获取的叉车车辆信息计算叉车的横向载荷转移率LTR；步骤3、根据步骤2的叉车横向载荷转移率LTR判断叉车的状态；步骤4、根据步骤3的叉车侧倾状态对叉车的姿态进行调整控制，本发明专利技术在不同类型路面上采用不同的稳定性指标计算方法及控制策略。相对于传统的不考虑路面的稳定性控制，叉车转向行驶过程中的横向载荷转移率LTR得到显著减小，大大降低了叉车的侧翻风险，与此同时，叉车行驶过程中出现的蛇行摆振现象能得到显著的抑制，提高了驾驶员的乘坐舒适性。提高了驾驶员的乘坐舒适性。提高了驾驶员的乘坐舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种叉车稳定性控制方法以及控制系统


[0001]本专利技术涉及车辆主动安全
，具体是一种叉车稳定性控制方法以及控制系统。

技术介绍

[0002]叉车作业环境复杂，行驶路况多变，侧翻事故高发，易造成生命和财产的损失。目前国内外对叉车的主动安全技术的研究大都从叉车本身结构或运动状态出发试图建立或优化现有的稳定性指标或控制算法，并没有考虑到叉车的行驶环境，忽略了路面
‑
车轮相互作用对叉车整车侧倾稳定性的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种叉车稳定性控制方法以及控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种叉车稳定性控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、获取叉车车辆信息，所述叉车车辆信息包括车辆加速度、侧倾角、叉车前后桥左右轮的垂直载荷；
[0007]步骤2、根据步骤1获取的叉车车辆信息计算叉车的横向载荷转移率LTR；
[0008]步骤3、根据步骤2的叉车横向载荷转移率LTR判断叉车的状态；
[0009]步骤4、根据步骤3的叉车侧倾状态对叉车的姿态进行调整控制。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤1通过陀螺仪采集叉车加速度、侧倾角信息，通过车轮载荷传感器采集叉车前后桥左右轮的垂直载荷。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤2包括以下步骤：
[0012]步骤2.1、判断当前叉车行驶的路面状况，若是硬路面则执行步骤2.2；若是软路面则执行步骤2.3；
[0013]步骤2.2、硬路面的横向载荷转移率为HR
‑
LTR，HR
‑
LTR的计算公式为：
[0014]其中：m
f
为前车架质量；m
r
为后车架质量；m
b
为后桥质量；h1为前车架质心高度；ψ为整车侧倾角；M为整车质量，M＝m
f
+m
r
+m
b
；和分别为前后车架的侧向加速度；B为轮距；l
x
为后车架和摆动桥合质量的质心至地面的垂直距离；
[0015]步骤2.3、软路面的横向载荷转移率为SR
‑
LTR，SR
‑
LTR的计算公式为：
[0016]其中，F
zlf
、F
zrf
、F
zlr
和F
zrr
分别为叉车左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的地面垂向反作用力。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤2.1中路面状况通过车轮滚动阻力系数f和或
摄像头捕捉的路面信息进行判断；
[0018]车轮滚动阻力系数f的计算公式为：
[0019][0020]其中，T
tq
为发送机转矩；i
g
、i0分别为变速器传动比和主减速器传动比；η
T
为传动效率；C
D
为风阻系数；A为迎风面积；κ为旋转质量换算系数；M为整车质量；u为行驶车速；r为车轮半径；
[0021]若计算得到f大于0.2，则当前行驶路面类型为软路面，反之，若计算得到f小于0.2，则当前行驶路面类型为硬路面；
[0022]摄像头负责对前方行驶路面作初步判定，若由摄像头采集的图像信息为常见的铺装路面，如沥青路面、水泥路面，则将这些路面划分为硬路面；若为常见的野外泥泞路面，如砂土路面、壤土路面、粘土路面等，则将这些路面划分为软路面。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤3首先设置叉车横向载荷转移率的阈值LTR
th
，然后将实时获得的横向载荷转移率与横向载荷转移率阈值进行比较，若0<LTR<LTR
th
，则叉车处于相对平稳段；若LTR
th
<LTR<1，则叉车处于危险段；若LTR>1，则叉车处于紧急段。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：叉车所述横向载荷转移率的阈值LTR
th
，硬路面时的横向载荷转移率的阈值HR
‑
LTR
th
，软路面时的横向载荷转移率的阈值SR
‑
LTR
th
，HR
‑
LTR
th
不小于SR
‑
LTR
th
。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤4包括以下步骤：
[0026]步骤4.1、获取叉车状态，若叉车处于相对平稳段，执行步骤4.2；若叉车处于危险段，执行步骤4.3；若叉车处于紧急段，则执行步骤4.4；
[0027]步骤4.2、当叉车的车身姿态发生小范围内的侧倾，处于相对平稳段，通过动配重块的左右移动来调整整车质心位置，改善车身姿态，配重块的左右移动通过模糊PID控制器进行控制；
[0028]步骤4.3、当叉车的车身姿态发生较大范围内的侧倾，处于危险段，调节防侧翻油缸电磁阀的开度，避免车身姿态的进一步恶化；
[0029]步骤4.4、当叉车的车身姿态发生大范围内的侧倾，处于紧急段，此时一侧车轮全部离开地面时，使动配重块移动到贴近转向中心一侧车身的最远端且完全锁止防侧翻油缸的电磁阀，防止侧翻。
[0030]作为本专利技术进一步的方案：所述叉车姿态调节还包括LQR横摆力矩控制器，LQR横摆力矩控制器在叉车全工况范围内使用。
[0031]作为本专利技术进一步的方案：所述LQR横摆力矩控制器对叉车前后分别施加前车体期望横摆力矩M1、后车体期望横摆力矩M2，所述前车体和期望横摆力矩所述后车体期望横摆力矩其中：为前馈控制力矩，为反馈补偿力矩。
[0032]一种叉车稳定性控制系统，其特征在于，包括，LTR计算模块、路面识别模块、车身姿态控制模块；
[0033]LTR计算模块包括SR
‑
LTR计算模块和HR
‑
LTR计算模块，HR
‑
LTR计算模块连接有陀螺仪，SR
‑
LTR连接有土壤特性参数估计模块、车轮载荷传感器和轮速传感器；
[0034]路面识别模块：由摄像头、滚动阻力系数计算模块和土壤特性参数估计模块构成；
[0035]车身姿态控制模块：包括LQR横摆力矩控制器、动配重块模糊PID控制器以及防侧翻油缸变论域模糊控制器。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用考虑路面类型的叉车稳定性控制，在不同类型路面上采用不同的稳定性指标计算方法及控制策略。相对于传统的不考虑路面的稳定性控制，叉车转向行驶过程中的横向载荷转移率LTR得到显著减小，大大降低了叉车的侧翻风险，与此同时，叉车行驶过程中出现的蛇行摆振现象能得到显著的抑制，提高了驾驶员的乘坐舒适性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叉车稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取叉车车辆信息，所述叉车车辆信息包括车辆加速度、侧倾角、叉车前后桥左右轮的垂直载荷；步骤2、根据步骤1获取的叉车车辆信息计算叉车的横向载荷转移率LTR；步骤3、根据步骤2的叉车横向载荷转移率LTR判断叉车的状态；步骤4、根据步骤3的叉车侧倾状态对叉车的姿态进行调整控制。2.根据权利要求1所述的一种叉车稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤1通过陀螺仪采集叉车加速度、侧倾角信息，通过车轮载荷传感器采集叉车前后桥左右轮的垂直载荷。3.根据权利要求1所述的一种叉车稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1、判断当前叉车行驶的路面状况，若是硬路面则执行步骤2.2；若是软路面则执行步骤2.3；步骤2.2、硬路面的横向载荷转移率为HR
‑
LTR，HR
‑
LTR的计算公式为：其中：m
f
为前车架质量；m
r
为后车架质量；m
b
为后桥质量；h1为前车架质心高度；ψ为整车侧倾角；M为整车质量，M＝m
f
+m
r
+m
b
；和分别为前后车架的侧向加速度；B为轮距；l
x
为后车架和摆动桥合质量的质心至地面的垂直距离；步骤2.3、软路面的横向载荷转移率为SR
‑
LTR，SR
‑
LTR的计算公式为：其中，F
zlf
、F
zrf
、F
zlr
和F
zrr
分别为叉车左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的地面垂向反作用力。4.根据权利要求3所述的一种叉车稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2.1中路面状况通过车轮滚动阻力系数f和或摄像头捕捉的路面信息进行判断；车轮滚动阻力系数f的计算公式为：其中，T
tq
为发送机转矩；i
g
、i0分别为变速器传动比和主减速器传动比；η
T
为传动效率；C
D
为风阻系数；A为迎风面积；κ为旋转质量换算系数；M为整车质量；u为行驶车速；r为车轮半径；若计算得到f大于0.2，则当前行驶路面类型为软路面，反之，若计算得到f小于0.2，则当前行驶路面类型为硬路面；摄像头负责对前方行驶路面作初步判定，若由摄像头采集的图像信息为常见的铺装路面，如沥青路面、水泥路面，则将这些路面划分为硬路面；若为常见的野外泥泞路面，如砂土路面、壤土路面、粘土路面等，则将这些路面划分为软路面。5.根据权利要求1所述的一种叉车稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤3首先设置叉车横向载荷转移率的阈值LTR<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬林，王平，毕胜，师学银，郑小东，夏光，
申请(专利权)人：安徽合力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：