一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法
阅读说明：本技术 一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法 (Steering wheel steering judgment and corner calculation method for tracked vehicle ) 是由 夏光 施展 刘贤阳 魏志详 夏岩 张华磊 陈建杉 汪韶杰 孙保群 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法,其步骤是：首先通过判断转向盘转向,实现对转向信号的读取,此后确定转向盘圈数从而实现对于转向角度初始值的替换,而后通过转向泵控制转向动作的完成,确保转向盘转角处于一定的误差范围内,实现精准转向。本发明能够提高驾驶员在进行转向操作时的安全性与方向感。(The invention discloses a method for judging steering wheel steering and calculating a steering angle of a tracked vehicle, which comprises the following steps: the method comprises the steps of firstly judging steering of a steering wheel, reading a steering signal, determining the number of turns of the steering wheel, replacing an initial value of a steering angle, controlling the completion of a steering action through a steering pump, ensuring that the turning angle of the steering wheel is within a certain error range, and realizing accurate steering. The invention can improve the safety and the direction sense of a driver during steering operation.)
技术领域
本发明涉及液压转向的控制领域，具体是一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法。
背景技术
随着时代进步与技术发展，工程机械与特种车辆等的应用领域越来越广泛，其应用环境也愈发复杂，人们对于此类机械与车辆的工作性能要求逐渐上升，尤其注重驾驶安全性，舒适性以及运作效率，同时对于液压转向能力及其准确性的要求随之提高。
传统液压转向机构现实工况复杂多变，安装误差及泄露情况不可避免会直接影响转角信号采集系统的判断与信息采集，从而导致转向盘与转向轮无法形成精准对应的关系，因此驾驶人员在驾驶车辆时不能准确控制车辆转向运动，严重影响了转向安全性以及车辆的稳定性。采用线控液压转向系统可以实现转向盘与转向轮的精准对应关系，更好地执行主动转向，获得更灵活的布置方式，保证车辆在转向运动时能够遵从驾驶员意愿，降低驾驶者的疲劳感，提高驾驶操作精度。
线控液压转向系统中，在转向盘转动过程中，如果无法准确读取转向盘转角信号则会进一步影响转向初始角度的替换，导致转向盘与转向轮转角之间的线性关系发生变化，对于转向泵执行转向操作产生较大影响，从而对于车辆驾驶的安全性以及车辆作业难度产生巨大影响。因此对于线控液压转向系统的转向盘信号的读取以及转向初始角度的替换是实现线控转向的关键。
发明内容
本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法，以期在转向过程中能够实现转向盘与转向轮的精准配合，从而提高行车安全性与驾驶员方向感。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种履带式车辆的方向盘转向判断与转角计算方法的特点包括：
步骤1、在方向盘的转动圆周内设置两个标志位，即第一标志位Area1flag与第二标志位Area2flag；
步骤2、以方向盘的初始位置SA0为分割点，将方向盘分为两个象限，即0-SA0的象限1区域，SA0-360°的象限2区域；
所述第一标志位Area1flag位于转动圆周内的0°点，第二标志位Area2flag位于SA0点；
步骤3、在方向盘与转向机构之间安装有转角传感器；从而利用所述转角传感器检测所述方向盘的初始位置SA0；
步骤4、所述转角传感器根据当前时刻方向盘转角与上一时刻方向盘转角的变化值dir的正负，判定方向盘的转动情况是正转或者反转；若dir>0，则判定方向盘为正转，若dir<0，则判定方向盘为反转；
步骤5、当前时刻开始采集方向盘的转动圈数loop；
步骤6、若方向盘为正转，则判断两个时刻方向盘的转角变化值dir是否处于象限1区域内，若是，则将第一标志位Area1flag置“1”，并执行步骤7；否则对第一标志位Area1flag置“0”后，执行步骤9；
若方向盘为反转，判断两个时刻方向盘的转角变化值dir是否处于象限2区域内，若是，则将第二标志位Area2flag置“1”，并执行步骤8；否则，对第二标志位Area2flag置“0”后，执行步骤9；
步骤7、判断当前时刻方向盘转角是否经过第二标志位Area2flag；若是，则将方向盘的转动圈数loop加1，否则，保持方向盘的转动圈数loop不变；
步骤8、判断当前时刻方向盘转角是否经过第一标志位Area1flag；若是，将方向盘的转动圈数loop加1，否则，保持方向盘的转动圈数loop不变；
步骤9、利用式(1)计算当前时刻方向盘的绝对转角θ：
θ＝loop×360°+SA-SA0 (1)
式(1)中，SA表示当前时刻方向盘的转角位置。
本发明所述的方向盘转向判断与转角计算方法的特点也在于，当履带式车辆进入原地转向工况时，所述转角传感器采集原地转向的初始转角点，从而得到原地转向的初始转角值，若当前时刻方向盘的绝对转角发生变化，则令原地转向的相对转角等于当前时刻方向盘的绝对转角与原地转向的初始转角值的差值，并作为原地转向工况的初始值，输入到后续的执行元件中。
当履带式车辆保持直线行驶且没有方向变化时，允许进入前进转向工况；
当进入前进转向工况时，所述转角传感器采集前进转向的初始转角点，从而得到前进转向的初始转角值，若当前时刻方向盘的绝对转角发生变化，则令前进转向的相对转角等于当前时刻方向盘的绝对转角与前进转向的初始转角值的差值，并作为前进转向工况的初始值，输入到后续的执行元件中。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明将转向盘转角划分为两个区间，可以判断转向盘正反转情况，有利于转向盘转动方向的精准判断，此外通过C语言程序对于转向盘转动圈数的确定，提高了读取转向信号的准确性以及转向盘转动的精准性。
2、本发明实现了对于转向角度初始值的替换，在采集准确圈数与转角的基础上，对转向角初始值进行准确计算，完成初始值的替换，而后替换后的初始值能够为转角传感器提供更为精准的输入值用作转向系统的输入值，进而实现控制液压泵执行转向操作，进一步提高了转向灵活性与准确性。
3、本发明通过对于转向方向的精准判断与绝对转角的精确计算，使转向盘的转动遵从驾驶员的意愿，保证了转向盘转动的稳定性，提高了转向盘转动过程中的防错性，提高了转向安全性以及驾驶安全性，还可以防止车辆在熄火后的自动转向，确保转向的灵活性与准确性。
附图说明
图1为本发明方向盘区域划分示意图；
图2为本发明方向盘转向判断及绝对转角计算流程图；
图3为本本发明线控液压转向应用环境示意图。
具体实施方式
本实施例中，一个履带式车辆的线控液压转向系统，普遍用于工程机械、叉车、拖拉机、联合收割机等低速重载车辆，采用线控液压转向系统可在车辆方向盘与转向轮之间实现一一对应的关系，时刻保证了驾驶人员的转向意图，从而降低作业人员的驾驶难度，提高驾驶精度。一种应用于线控液压转向系统的方向盘转向判断与转角计算方法，请参阅图1，包括：
首先系统上电采集转角传感器的初始位置SA0，在方向盘的转动圆周内设置两个标志位，即第一标志位Area1flag与第二标志位Area2flag；然后获取当前转向盘具体位置SA，以方向盘的初始位置SA0为分割点，将方向盘分为两个象限，即0-SA0的象限1区域，SA0-360°的象限2区域，其中，第一标志位Area1flag位于转动圆周内的0°点，第二标志位Area2flag位于SA0点；
另外，在方向盘与转向机构之间安装有转角传感器，该转角传感器会根据当前时刻方向盘转角与上一时刻方向盘转角的变化值dir的正负，判定方向盘的转动情况是正转或者反转；请参阅图2，若dir>0，则判定方向盘为正转，若dir<0，则判定方向盘为反转。同时，系统开始采集方向盘的转动圈数loop，根据转向盘的不同转向情况，对转动圈数进行准确计算，分为以下两种情况：若方向盘为正转，则判断两个时刻方向盘的转角变化值dir是否处于象限1区域内，若处于，则将第一标志位Area1flag置“1”，并判断当前时刻方向盘转角是否经过第二标志位Area2flag，若经过，则将方向盘的转动圈数loop加1。否则，保持方向盘的转动圈数loop不变；若对第一标志位Area1flag置“0”，则根据当前时刻方向盘绝对转角公式θ＝loop×360°+SA-SA0进行计算，其中，SA表示当前时刻方向盘的转角位置。若方向盘为反转，判断两个时刻方向盘的转角变化值dir是否处于象限2区域内，若处于，则将第二标志位Area2flag置“1”，并判断当前时刻方向盘转角是否经过第一标志位Area1flag，若经过，将方向盘的转动圈数loop加1。否则，保持方向盘的转动圈数loop不变；若对第二标志位Area2flag置“0”后，则根据当前时刻方向盘绝对转角公式θ＝loop×360°+SA-SA0进行计算，其中，正转情况下，0点为Area1flag，SA0为Area2flag；反转情况下，0点位Area2flag，SA0为Area1flag；同时由于履带式车辆的特殊工作情况，包括了原地转向与前进转向工况：当履带式车辆进入原地转向工况时，该转角传感器采集原地转向的初始转角点，从而得到原地转向的初始转角值，若当前时刻方向盘的绝对转角发生变化，则令原地转向的相对转角等于当前时刻方向盘的绝对转角与原地转向的初始转角值的差值，并作为原地转向工况的初始值，输入到后续的执行元件中；当履带式车辆保持直线行驶且没有方向变化时，允许进入前进转向工况。当进入前进转向工况时，所述转角传感器采集前进转向的初始转角点，从而得到前进转向的初始转角值，若当前时刻方向盘的绝对转角发生变化，则令前进转向的相对转角等于当前时刻方向盘的绝对转角与前进转向的初始转角值的差值，并作为前进转向工况的初始值，输入到后续的执行元件中。
通过以上几类工况的初始值读取，得到各自情况下的绝对转角，请参阅图3，绝对转角作为输入进入转角控制器，经过CAN总线模块一系列的计算与控制过程转变为电信号输入进静压系统排量调节机构，对左右转的排量进行控制调节。由于排量发生变化从而影响双向调节变排量泵的开口角度大小，以此控制流经双向定量马达的流量，变排量泵与定量马达组成转向静压系统与差速器机械相连，静压系统流量发生变化，改变差速器两端转速差，从而实现了转向操作。
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