三轮转向控制系统

文档序号:297506 发布日期:2021-11-26 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 三轮转向控制系统 (Three-wheel steering control system ) 是由 潘小军 于 2020-05-21 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种三轮转向控制系统,包括:后轮转向模块,后轮转向模块包括后轮转向子控制器和后轮转向电机,后轮转向子控制器与后轮转向电机连接;左前轮转向模块,左前轮转向模块包括左前轮转向子控制器和左前轮转向电机,左前轮转向子控制器与左前轮转向电机连接;右前轮转向模块,右前轮转向模块包括右前轮转向子控制器和右前轮转向电机,右前轮转向子控制器与右前轮转向电机连接;主控制器,主控制器与后轮转向子控制、左前轮转向子控制器和右前轮转向子控制器电性连接;方向盘编码器,方向盘编码器与主控制器连接。其三轮转向控制系统的三个车轮均可以转向,提高了叉车灵活性,缩小转弯半径。(The invention discloses a three-wheel steering control system, comprising: the rear wheel steering module comprises a rear wheel steering controller and a rear wheel steering motor, and the rear wheel steering controller is connected with the rear wheel steering motor; the left front wheel steering module comprises a left front wheel steering controller and a left front wheel steering motor, and the left front wheel steering controller is connected with the left front wheel steering motor; the right front wheel steering module comprises a right front wheel steering sub-controller and a right front wheel steering motor, and the right front wheel steering sub-controller is connected with the right front wheel steering motor; the main controller is electrically connected with the rear wheel steering controller, the left front wheel steering controller and the right front wheel steering controller; the steering wheel encoder is connected with the main controller. Three wheels of the three-wheel steering control system can steer, so that the flexibility of the forklift is improved, and the turning radius is reduced.)

三轮转向控制系统

技术领域

本发明涉及叉车技术领域,具体涉及一种三轮转向控制系统。

背景技术

目前,对于三支点电动叉车,三轮为后轮、左前轮和右前轮,目前普遍采用驱动后轮转向的转向方式。这种转向方式,转弯半径偏大,在仓库规划时通道半径大,造成仓储空间浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三轮转向控制系统,其三轮转向控制系统的三个车轮均可以转向,提高了叉车灵活性,缩小转弯半径。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种三轮转向控制系统,包括:

后轮转向模块,所述后轮转向模块包括后轮转向子控制器、后轮转向电机和后轮,所述后轮转向子控制器与后轮转向电机连接,所述后轮转向电机驱动后轮转动;

左前轮转向模块,所述左前轮转向模块包括左前轮转向子控制器、左前轮转向电机和左前轮,所述左前轮转向子控制器与左前轮转向电机连接,所述左前轮转向电机驱动左前轮转动;

右前轮转向模块,所述右前轮转向模块包括右前轮转向子控制器、右前轮转向电机和右前轮,所述右前轮转向子控制器与右前轮转向电机连接,所述右前轮转向电机驱动右前轮转动;

主控制器,所述主控制器与后轮转向子控制、左前轮转向子控制器和右前轮转向子控制器电性连接;

方向盘编码器,所述方向盘编码器设置在方向盘上,所述方向盘编码器与主控制器连接以将方向盘的角度转动信号传输至主控制器。

作为优选的,还包括触摸式显示屏,所述触摸显示屏显示叉车的状态参数,所述触摸式显示屏与主控制器连接以实现人机交互。

作为优选的,所述触摸式显示屏上设置有模式选择模块的界面。

作为优选的,所述触摸式显示屏上设置有后轮、左前轮和右前轮的实时位置的界面。

作为优选的,还包括模式选择模块,所述模式选择模块包括直行后轮转向模式、侧行两前轮包角转向模式、斜行转向模式、原地回转模式和全轮转向模式中的一种或者多种。

作为优选的,所述侧行两前轮包角转向模式的控制方法包括以下步骤:

S1、主控制器控制后轮、左前轮和右前轮皆顺时针旋转90°;

S2、转动方向盘,使得方向盘转动角度为m,m≤20°,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S3、所述主控制器控制左前轮和右前轮转动,其中,所述左前轮逆时针转动角度m,所述右前轮顺时针转动角度m。

作为优选的,所述全轮转向模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,使得方向盘转动角度为ZHIJAODU1,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S2、所述主控制器控制后轮顺时针转动角度ang1、左前轮顺时针转动角度ang2、和右前轮顺时针转动角度ang3:

ang1=INT_TO_REAL(ZHIJAODU1)/10,x=b/TAN(ABS(ang1)*3.14/180)-c,ABS为绝对值,

ang2=ABS(ATAN(a/(d+e+g+x))*180/3.14),ABS为绝对值,ATAN为反正切函数,

ang3=ABS(ATAN(a/(g+x))*180/3.14),

其中,a=627.9;b=1062.1;c=867;d=673;e=699;g=158;y=1600。

作为优选的,所述直行后轮转向模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,所述方向盘编码器将方向盘转动信号传输至主控制器;

S2、所述主控制器控制后轮转向。

作为优选的,所述斜行转向模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S2、主控制器控制后轮、左前轮和右前轮转动相同角度n,其中,-180°≤n≤180°。

作为优选的,所述原地回转模式的控制方法包括以下步骤:

S1、主控制器控制后轮转动90°、左前轮转动45°和右前轮转动-45°。

本发明的有益效果:

1、本发明中,三轮转向控制系统的三个车轮均可以转向,提高了叉车灵活性,缩小转弯半径,通过直行转向模式和侧行转向模式可以实现窄通道内的长物料的运输。

2、本发明三个轮子均具有独立的转向子控制器和转向电机,转向控制精度高。

3、本发明提高叉车作业效率,减轻作业强度。

附图说明

图1为本发明的三轮转向控制系统的示意图;

图2为侧行两前轮包角转向模式直行切换侧形初始位置;

图3为侧行两前轮包角转向模式下,整车在通道内侧行行驶状态;

图4为侧行两前轮包角转向模式下,整车在通道内搬运长物料状态;

图5为全轮转向模式下车身姿态展示;

图6为直行后轮转向模式下叉车转向姿态;

图7为斜行状态下车身姿态展示;

图8为原地回转模式下车身姿态展示。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示,本发明公开了一种三轮转向控制系统,包括:

后轮转向模块,后轮转向模块包括后轮转向子控制器、后轮转向电机和后轮,后轮转向子控制器与后轮转向电机连接,后轮转向电机驱动后轮转动;

左前轮转向模块,左前轮转向模块包括左前轮转向子控制器、左前轮转向电机和左前轮,左前轮转向子控制器与左前轮转向电机连接,左前轮转向电机驱动左前轮转动;

右前轮转向模块,右前轮转向模块包括右前轮转向子控制器、右前轮转向电机和右前轮,右前轮转向子控制器与右前轮转向电机连接,右前轮转向电机驱动右前轮转动;

主控制器,主控制器与后轮转向子控制、左前轮转向子控制器和右前轮转向子控制器电性连接;

方向盘编码器,方向盘编码器设置在方向盘上,方向盘编码器与主控制器连接以将方向盘的角度转动信号传输至主控制器。

三轮转向控制系统的三个车轮均可以转向,提高了叉车灵活性,缩小转弯半径。转向电机装有编码器,编码器接入到转向控制器中用于反馈电机转动的角度,和电机转速,整个系统组成了闭环控制系统,从而精度较高可以精确到0.1°。

本发明为纯电转向,转向能耗低:传统的液压转向控制电流在200A左右,纯电转向控制电流满载的情况下只有16A,相比较液压转向电流缩小了10倍,更节能。

本发明工作时噪音低:传统的液压转向主要是由泵电机和齿轮泵组成的转向系统,转向时泵电机需要高转速运行,泵电机高转速运行时噪音较大,本发明纯电转向由转向控制器和转向电机组成,转向时工作电流小,噪音低。

本发明还包括触摸式显示屏,触摸显示屏显示叉车的状态参数,触摸式显示屏与主控制器连接以实现人机交互,触摸式显示屏上设置有后轮、左前轮和右前轮的实时位置的界面。本发明采用触控液晶高清彩色显示屏来做为人机交互,显示屏可以动态的显示车辆的状态信息,也可以进行车辆关键参数的设定,还集成模式切换触控按钮,相比较传统的蓝屏仪表,显示效果更清晰,可进行参数的触控设定,大大方便驾驶员的操作。

触摸式显示屏上设置有模式选择模块的界面,模式选择模块包括直行后轮转向模式、侧行两前轮包角转向模式、斜行转向模式、原地回转模式和全轮转向模式中的一种或者多种。触摸显示屏可以实时显示三个车轮位置,当车轮转动时,显示屏上的车轮也随之转动,显示的转动角度与实际相对应,系统上电默认的是直行后轮转向模式,如需要进行侧行模式切换,则只需点击显示屏上触控侧行模式切换按钮,主控制器接收到显示屏发送的侧行模式切换命令后,将控制三个车轮转动到90°位置,此位置为侧行模式的初始位置。如需要进行斜行模式切换,则只需点击显示屏上触控斜行模式切换按钮,主控制器接收到显示屏发送的斜行模式切换命令后,将控制三个车轮转动到0°位置,此位置为斜行模式的初始位置。如需要进行全轮转向模式切换,则只需点击显示屏上触控全轮转向模式切换按钮,主控制器接收到显示屏发送的全轮转向模式切换命令后,将控制三个车轮转动到0°位置,此位置为全轮转向模式的初始位置。如需要进行原地转向模式切换,则只需点击显示屏上触控原地转向模式切换按钮,主控制器接收到显示屏发送的原地转向模式切换命令后,将控制后轮转动到90°位置,左前轮转动到45°位置,右前轮转动到-45°位置,此位置为原地转向模式的初始位置。

参照图2-4所示,侧行两前轮包角转向模式主要应用于长物料搬运,当搬运物料长度超过6米时,整车可以侧向行驶进入通道内,大大降低通道宽度,提高仓库空间利用率,该模式的控制方法包括以下步骤:

S1、主控制器控制后轮、左前轮和右前轮皆顺时针旋转90°,参照图2所示,为直行切换侧形初始位置,这时三个车轮均成90°。

S2、转动方向盘,使得方向盘转动角度为m,m≤20°,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S3、主控制器控制左前轮和右前轮转动,其中,左前轮逆时针转动角度m,右前轮顺时针转动角度m,图3为整车在通道内侧行行驶状态。图4为整车在通道内搬运长物料状态。

参照图5所示,为全轮转向模式下车身姿态展示。全轮转向模式转动方向盘,三个车轮以特定的函数关系转动,转弯半径相比较直行模式缩小25%,大大提高了叉车的灵活性。该模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,使得方向盘转动角度为ZHIJAODU1,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S2、主控制器控制后轮顺时针转动角度ang1、左前轮顺时针转动角度ang2、和右前轮顺时针转动角度ang3:

ang1=INT_TO_REAL(ZHIJAODU1)/10,x=b/TAN(ABS(ang1)*3.14/180)-c,ABS为绝对值,

ang2=ABS(ATAN(a/(d+e+g+x))*180/3.14),ABS为绝对值,ATAN为反正切函数,

ang3=ABS(ATAN(a/(g+x))*180/3.14),

其中,a=627.9;b=1062.1;c=867;d=673;e=699;g=158;y=1600。

参照图6所示,为直行后轮转向模式下叉车转向姿态。直行后轮转向模式为传统转向模式,转动方向盘控制后轮转向,该模式下车辆转弯半径大,由于两前轮角度固定导向性良好,车辆行驶速度可以做12Km/h以上,可以用于大通道内快速行驶。该模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,方向盘编码器将方向盘转动信号传输至主控制器;

S2、主控制器控制后轮转向。

参照图7所示,为斜行状态下车身姿态展示。斜行转向模式下,转动方向盘时,三个车轮成相同角度转动,在行驶的过程中车身姿态保持不变。在搬运长物料的过程中,可以实现直行到侧行的连续切换,大大提高叉车工作效率。这种模式的特点是一边倾斜移动,一边自由调整车身姿态;各种各样改变姿势角度装付作业也以短距离移动。其应用场景是:适用仓库中间空旷,货架沿四周靠墙体布局的工况;仓库内分岔通道较多,通道富余量相对较大,堆垛频次较高的工况。

斜行转向模式的控制方法包括以下步骤:

S1、转动方向盘,方向盘编码器将方向盘的转动信号传输至主控制器;

S2、主控制器控制后轮、左前轮和右前轮转动相同角度n,其中,-180°≤n≤180°。

参照图8所示,原地回转模式下三个车轮保持固定角度,可以实现叉车在通道内原地掉头,该模式的控制方法包括以下步骤:

S1、主控制器控制后轮转动90°、左前轮转动45°和右前轮转动-45°。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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