一种基于传动系统的数据同步方法技术方案

本发明专利技术对运行控制器及数据同步系统进行方案设计，提出基于CAN总线的数据同步系统和模块化理念的运行控制器，并且通过搭建的试验平台对功能模块进行验证。考虑了更贴近实际的滑移滑转情况下，建立了瞬时转动中心的距离和驱动电机转速的关系式，通过牛顿迭代法建立Simulink仿真，分析横摆角速度和电机转速差之间的关系，提出了工程上用直线取代非线性方程组的近似解。全自动运行模块实现了基于牛顿迭代法的简化公式计算，通过设计模糊PID控制器，通过对采集的图像进行二值化和基本形态学处理，用直线拟合方式得到截距和斜率制定直行纠偏策略，并且在设计中根据不同使用情况设置横向阈值和容忍值。向阈值和容忍值。向阈值和容忍值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于传动系统的数据同步方法


[0001]本专利技术涉及机械设备的检测
，具体地说是一种基于传动系统的数据同步方法。

技术介绍

[0002]传动带行走装置因运行过程中地面附着能力强，拥有较大的支撑面积以及载重能力强的特点，广泛应用于工程机械等领域，尤其在机场建设中，所使用的工程机械基本都采用传动带的行走装置。而使用电驱动的传动带工程机械由于可以通过驱动电机直接驱动工程机械运行，具备响应速度快、能源利用率高等特点。电驱动传动带工程机械的驱动系统中的电池包、电机控制器等不用机械连接，节省空间，并且百年与数字化和物联化，有利于单车智能和多车智能的实现。
[0003]分布式的控制系统中，数据同步系统的设计决定着运行控制器能否准确、及时、可靠的接收到感知数据，并且实现对于市面上种类繁多的硬件接口以及同步协议兼容。依赖于数据同步系统的总线分布式运行控制的研发主要根据机场道面施工的具体要求，保障机场传动带工程机械的作业质量，提高控制系统的兼容性，减少运行控制器开发周期，从而减少机场施工的劳动力缺失的问题。
[0004]机械的需求量大，且全自动运行是其智能化的必须要求，其中运行控制器是最重要的组成部分，然而这种应用于机场特殊作业环境的运行控制器不像电动车具备成熟市场，其高精度直行控制需求、信号多输入多输出、配件常替换等特点，使其开发迭代周期过长。

技术实现思路

[0005]为了保证双边传动带的同步性，提升工程车的作业质量、作业效率以及整机可靠性，本专利技术请求保护一种基于传动系统的数据同步方法，其特征在于，包括：
[0006]对传动带工程机械进行运行状态运动分析，获取运行过程中传动带工程机械运动学参数和右电机转速间的关系；
[0007]基于CAN总线的数据同步系统结构，设计各模块硬件接口和同步方式，并搭建传感器和人机交互层模块；
[0008]传动带工程机械运行控制器设计，实现全自动作业模块传动带同步功能；
[0009]搭建CAN总线协议模块，搭建试验平台，通过CAN分析软件，验证数据同步系统的周期上报和交互功能，将传动带工程机械试验样机在模拟环境下测试。
[0010]进一步地，所述对传动带工程机械进行运行状态运动分析，获取运行过程中传动带工程机械运动学参数和右电机转速间的关系，还包括：
[0011]对传动带工程机械进行运动学和动力学分析；
[0012]采用双侧开关磁阻电机独立的驱动结构，对传动带工程机械进行建模分析，得出双边电机转速和工程机械横摆角速度的关系；
[0013]在直线运行过程中，得到传动带工程机械运动学参数和左右电机转速间的关系，包含考虑滑移滑转、效率情况下的直行速度计算；
[0014]在转向运行过程中，实际的滑移滑转情况下，建立运动学和动力学模型，得到高低速传动带实际速度、转向阻力、转向阻力矩公式；
[0015]通过动力学方程建立瞬时转动中心的距离和驱动电机转速的关系式，通过牛顿迭代法建立Simulink仿真，分析滑移、滑转情况下的横摆角速度和电机转速差之间的关系。
[0016]进一步地，所述基于CAN总线的数据同步系统结构，设计各模块硬件接口和同步方式，并搭建传感器和人机交互层模块，还包括：
[0017]设计数据同步系统结构，根据运行控制系统的架构设计，数据同步层连结人机交互层、感知层与运行控制器；
[0018]搭建数据同步系统模块，包括避障雷达模块、编码器模块、摄像头模块、横摆角速度模块；
[0019]构建CAN总线协议模块硬件，包括输入接口电路、输出接口电路、芯片外设电路；
[0020]构建CAN总线协议模块软件，包括输入接口软件、输出接口软件。
[0021]进一步地，上述传动带工程机械运行控制器设计，实现全自动作业模块传动带同步功能，还包括：
[0022]根据传动带工程机械的实际需求完成运行控制器的选型；
[0023]设计驱动控制器的软件，采用状态机理念设计软件部分整体框架，在LabVIEW平台上使用NI Vision、NI
‑
IMAQdx、NI
‑
XNET专用函数库对运行控制器的四个模块进行软件开发；
[0024]手动运行模块设计中采用分析得到的原地转向作为转场工况；
[0025]解析目标车速，得到相应的双边驱动电机目标转速；
[0026]通过牛顿迭代法，求得滑移滑转条件下实际横摆角速度和双边电机转速差的简化公式；
[0027]计算目标转速，发送CAN电机转速控制帧；
[0028]实时采集实际横摆角速度值，根据简化公式逆推出双边电机的转速同步误差，通过模糊PID控制器计算目标转速。
[0029]进一步地，所述搭建CAN总线协议模块，搭建试验平台，通过CAN分析软件，验证数据同步系统的周期上报和交互功能，将传动带工程机械试验样机在模拟环境下测试，还包括：
[0030]数据同步端周期上报功能验证、数据同步端交互功能验证、运行控制器模块功能验证；
[0031]上述运行控制器模块功能验证包括：自检警报模块、手动运行模块、全自动作业模块和安全制动模块功能验证。
[0032]本专利技术对运行控制器及数据同步系统进行方案设计，提出基于CAN总线的数据同步系统和模块化理念的运行控制器，并且通过搭建的试验平台对功能模块进行验证。考虑了更贴近实际的滑移滑转情况下，建立了瞬时转动中心的距离和驱动电机转速的关系式，通过牛顿迭代法建立Simulink仿真，分析横摆角速度和电机转速差之间的关系，提出了工程上用直线取代非线性方程组的近似解。全自动运行模块实现了基于牛顿迭代法的简化公
式计算，通过设计模糊PID控制器，通过对采集的图像进行二值化和基本形态学处理，用直线拟合方式得到截距和斜率制定直行纠偏策略，并且在设计中根据不同使用情况设置横向阈值和容忍值。
附图说明
[0033]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，下面将对实施例或现有技术描述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。
[0034]图1为本专利技术所涉及的一种基于传动系统的数据同步方法的工作流程图；
[0035]图2为本专利技术所涉及的一种基于传动系统的数据同步方法的实施例一的工作流程图。
具体实施方式
[0036]本申请的说明性实施例包括但不限于一种基于传动系统的数据同步方法的工作流程图。
[0037]可以理解，如本文所使用的，术语；模块；单元；可以指代或者包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用、或群组)和/或存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他适当硬件组件，或者可以作为这些硬件组件的一部分。
[0038]可以理解，在本申请各实施例中，处理器可以是微处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于传动系统的数据同步方法，其特征在于，包括：对传动带工程机械进行运行状态运动分析，获取运行过程中传动带工程机械运动学参数和右电机转速间的关系；基于CAN总线的数据同步系统结构，设计各模块硬件接口和同步方式，并搭建传感器和人机交互层模块；传动带工程机械运行控制器设计，实现全自动作业模块传动带同步功能；搭建CAN总线协议模块，搭建试验平台，通过CAN分析软件，验证数据同步系统的周期上报和交互功能，将传动带工程机械试验样机在模拟环境下测试。2.如权利要求1所述的一种基于传动系统的数据同步方法，其特征在于，所述对传动带工程机械进行运行状态运动分析，获取运行过程中传动带工程机械运动学参数和右电机转速间的关系，还包括：对传动带工程机械进行运动学和动力学分析；采用双侧开关磁阻电机独立的驱动结构，对传动带工程机械进行建模分析，得出双边电机转速和工程机械横摆角速度的关系；在直线运行过程中，得到传动带工程机械运动学参数和左右电机转速间的关系，包含考虑滑移滑转、效率情况下的直行速度计算；在转向运行过程中，实际的滑移滑转情况下，建立运动学和动力学模型，得到高低速传动带实际速度、转向阻力、转向阻力矩公式；通过动力学方程建立瞬时转动中心的距离和驱动电机转速的关系式，通过牛顿迭代法建立Simulink仿真，分析滑移、滑转情况下的横摆角速度和电机转速差之间的关系。3.如权利要求1所述的一种基于传动系统的数据同步方法，其特征在于，所述基于CAN总线的数据同步系统结构，设计各模块硬件接口和同步方式，并搭建传感器和人机交互层模块，还包括：设计数据同步系统结构，根据运行控制系统的架构设计，数据同步层连结人机交互...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德木，余波，
申请(专利权)人：杭州杰牌传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：