CN114337401B - 用于履带车的启停控制方法、系统及驱动控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于履带车的启停控制方法、系统及驱动控制器，其中方法包括以下步骤：获取启动信号，启动信号携带有加速强度；根据预设的加速模型，得到对应于加速强度的电压线性增量；基于电压线性增量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时增加电压输出，以使履带车启动。本申请具有提高履带车的安全系数和驾乘舒适性的效果。

Description

用于履带车的启停控制方法、系统及驱动控制器

技术领域

本申请涉及履带车控制的技术领域，尤其是涉及一种用于履带车的启停控制方法、系统及驱动控制器。

背景技术

目前，履带车是一种应用于复杂环境运输的工具车，具有强劲的动力，即可跨越各种障碍物。

相关技术中，履带式果园采摘、修剪或套袋装置一般是包括支架、驱动模块和存储箱，驱动模块和存储箱分别连接在支架上，驱动模块包括履带、驱动轮、从动轮和电动机，驱动轮和从动轮分别设置于履带内，电动机连接驱动轮，存储箱底部连接有升降平台，升降平台和支架顶部固定有升降杆和升降液压缸。工作时，操作人员启动电动机，电动机的输出轴转动带动驱动轮转动，驱动轮带动从动轮转动，即可实现履带在地面上移动且升降平台上的操作人员可以对下一棵树进行采摘、修剪或套袋。

在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：

在履带车启动时，升降平台水平移动，与此同时，操作人员站立在升降平台上，履带车启动或者刹车的加速度过快，操作人员顿挫感强，且可能会因惯性重心偏移导致摔倒。

发明内容

为了改善履带车启动或者刹车的加速度过快，导致顿挫感强且操作人员可能因惯性摔倒的情况，本申请提供一种用于履带车的启停控制方法、系统及驱动控制器。

第一方面，本申请提供一种用于履带车的启停控制方法，采用如下的技术方案：

一种用于履带车的启停控制方法，包括以下步骤：

获取启动信号，所述启动信号携带有加速强度；

根据预设的加速模型，得到对应于所述加速强度的电压线性增量；

基于所述电压线性增量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时增加电压输出，以使履带车启动；

当获取到刹车信号时，获取当前电压输出量以及当前速度；

根据预设的减速模型，得到对应于所述当前电压输出量的电压线性减量；

基于所述电压线性减量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时减少电压输出，以使履带车减速；

当识别到所述当前速度达到预设的降压速度阈值时，根据预设的刹车模型，得到对应于所述当前速度的刹车输出量；

向刹车输出所述刹车输出量，以使履带车停止。

通过采用上述技术方案，当控制电路获取到带有加速强度的启动信号时，将加速强度对应的电压输入至加速模型中，得到电压线性增量，即呈递增式的对无刷电机增加电压输出，当控制电路获取到刹车信号时，将当前电压输出量以及当前速度输入至减速模型中，得到电压线性减量，即可呈递减式的对无刷电机减少电压输出。进而在履带车刹车或者提速的过程中，操作人员不会因启动或者刹车加速度过快而摔倒，提高了履带车的安全系数。

可选的，所述加速模型的表达式，具体如下：

电压线性增量

其中，V_x为加速强度对应的电压值，V₁为预设的初始启动速度对应的电压值，n₁为预设的启动运行周期。

通过采用上述技术方案，通过加速模型，有助于技术人员根据需求设定相应地电压线性增量，并得到较优的电压线性增量，进而实现在升降平台上的人不会感受到晃动的同时可以更快的达到预定的速度。

可选的，所述减速模型的表达式，具体如下：

电压线性减量

其中，V_y为当前速度对应的电压值，V₂为预设的节点速度对应的电压值，n₂为预设的减速周期。

通过采用上述技术方案，通过减速模型，有助于技术人员根据需求设定相应地电压线性减量，并得到较优的电压线性减量，进而实现在升降平台上的人不会感受到晃动的同时可以更快的降到预定的速度。

可选的，所述刹车模型的表达式，具体如下：

刹车输出量

其中，0<t≤T，t为刹车时间，T为预设的刹车运行周期，N为初始刹车输出量，V_E为额定电压，v₀为预设的刹车速度阈值，v为当前速度。

通过采用上述技术方案，当履带车减速并达到预设的刹车速度阈值之前，通过呈递增的刹车输出量给刹车，有助于减少站在升降平台上的人的顿挫感，在达到刹车速度阈值时，由于速度较慢，采用满输出刹车，可以实现快速停下。即可实现在快速刹车的同时减少顿挫感。

可选的，所述方法还包括以下步骤：

实时获取部署在无刷电机输出轴上的加速度传感器上传的待测加速度；

若所述待测加速度超过预设的限速阈值范围，则获取输出到无刷电机的电压变化量；根据所述电压变化量，向无刷电机增加或减少电压输出。

通过采用上述技术方案，控制电路可以通过检测无刷电机的输出轴来实现对履带车加速度的监测，控制电路监测到履带车加速度过快时可以减少或增加输入到无刷电机的输出量，有助于避免加速度过大导致升降平台上的人倾倒的情况。

可选的，所述在获取启动信号之前，还包括以下步骤：

获取部署在履带车上的图像采集终端上传的车周图像；

在所述车周图像中，判断是否存在与预设的障碍物模型匹配的截取图像，若不存在，则进入等待启动状态；

否则，执行预存储的播报指令，以使部署在履带车上的语音播报器播报车前有障碍物的提示信息。

通过采用上述技术方案，通过设置图像采集终端，可以启动之前检测车辆周围是否有障碍物，并通过语音播报的方式提醒操作人员，以提高履带车在启动时的安全性。

可选的，所述执行预存储的播报指令，包括以下步骤：

获取所述截取图像在所述车周图像中的相对位置；

若所述相对位置在预设的履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令；

否则，进入等待启动状态。

通过采用上述技术方案，控制电路根据获取到的截取图像在车周图像中的相对位置，判断相对位置是否在预设的履带轮间距区间中；若是，则向操作人员播报语音提醒；若否，则可以等待操作人员发出启动信号。通过相对设置的判断，减少出现误提醒的情况，提高播报的准确性。

可选的，所述若相对位置在预设的履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令，包括以下步骤：

根据预存储的履带车的车宽、轮宽、轮半径以及车身离地高度，得到履带轮间距区间；

若所述相对位置在履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令。

通过采用上述技术方案，根据履带车的车宽、轮宽、轮半径以及车身离地高度，得到履带车前轮可以越过障碍物的最高高度以及车身可以越过的最高高度，即可判断是否为履带车可以越过的障碍物，进一步提高了播报的准确性。

第二方面，本申请提供一种用于履带车的启停控制系统，采用如下的技术方案：

一种用于履带车的启停控制系统，包括：供电电路、驱动电路、控制电路、无刷电机以及刹车，所述无刷电机为两个且两个无刷电机分别用于驱动履带车两侧的履带轮，所述供电电路用于向控制电路、驱动电路供电，所述控制电路的第一输出端与驱动电路输入端连接，所述驱动电路输出端与无刷电机连接，所述控制电路的第二输出端与刹车连接。

通过采用上述技术方案，通过控制电路，得到电压线性增量以及电压线性减量，向驱动电路输出电压，驱动电路对输出电压进行放大并输出给无刷电机，以使履带车启停。与此同时，控制电路可以控制向刹车的电压输出量实现辅助控制履带车刹停。

第三方面，本申请提供一种用于履带车的驱动控制器，采用如下的技术方案：

可选的，所述驱动控制器应用权利要求1至8中任一项所述的方法进行无刷电机的驱动控制，以使履带车启停。

通过采用上述技术方案，驱动控制器通过加速模型、减速模型以及刹车模型控制无刷电机，可以有效提高履带车的安全系数和驾乘舒适性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当控制电路获取到带有加速强度的启动信号时，将加速强度对应的电压输入至加速模型中，得到电压线性增量，即呈递增式的对无刷电机增加电压输出，当控制电路获取到刹车信号时，将当前电压输出量以及当前速度输入至减速模型中，得到电压线性减量，即可呈递减式的对无刷电机减少电压输出。进而在履带车刹车或者提速的过程中，操作人员不会因启动或者刹车加速度过快而摔倒，减少顿挫感，提高了履带车的安全系数和驾乘舒适性。

2.通过加速模型，有助于技术人员根据需求设定相应地电压线性增量，并得到较优的电压线性增量，进而实现在升降平台上的人不会感受到晃动的同时可以更快的达到预定的速度。

3.通过减速模型，有助于技术人员根据需求设定相应地电压线性减量，并得到较优的电压线性减量，进而实现在升降平台上的人不会感受到晃动的同时可以更快的降到预定的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的一种用于履带车启停的控制系统的结构框图。

图2是本申请实施例的一种用于履带车的启停控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例提供了一种用于履带车的启停控制方法，该方法可以应用于一种用于履带车启停的控制系统中。用于履带车启停的控制系统的框架结构可如图1所示，其可以包括供电电路、控制电路、驱动电路、无刷电机以及刹车，供电电路用于向控制电路以及驱动电路供电，控制电路可以是MCU控制芯片并用于向驱动电路以及刹车输出控制信号，驱动电路用于根据接收控制电路输出的控制信号来驱动无刷电机的输出轴转动。具体来说，该方法的执行主体可以是控制电路，并由无刷电机以及刹车实现，控制电路根据获取到启动信号或者刹车信号，控制输出到无刷电机的电压量。具体来说，控制电路根据获取启动信号，调整PWM信号的占空比，对无刷电机增加电压输出，以使履带车启动；控制电路根据获取刹车信号，调整PWM信号的占空比，对无刷电机减少电压输出，以使履带车刹停，以实现履带车快速提速或者刹停的同时操作人员不容易重心偏移倾倒的情况。

下面将结合具体实施方式，对图2所示的处理流程进行详细的说明，内容可以如下：

步骤201，获取启动信号，启动信号携带有加速强度。

在实施例中，履带车上部署有操纵杆以及遥控器，技术人员可以通过推动操纵杆或者按下遥控器上的按钮来触发启动信号，控制电路获取启动信号，启动信号携带有加速强度。通过摆动操纵杆，操纵杆的倾斜角度越大，位于操纵杆底部的姿态传感器会向控制电路输入加速强度更强的电压信号。同时，履带车的操作台上还设置有限速旋钮，限定履带车的最高速度。

步骤202，根据预设的加速模型，得到对应于加速强度的电压线性增量。

在实施例中，控制电路根据预先设置的加速模型，得到对应于加速强度的电压线性增量。

可选的，加速模型的表达式，具体如下：

电压线性增量

其中，V_x为加速强度对应的电压值，V₁为预设的初始启动速度对应的电压值，n₁为预设的启动运行周期。

在实施例中，例如：当前需要加速到全速的80％对应的电压值，操作人员可根据需求设置启动运行周期，运行周期可以是10，且V₁可以预先设定为全速的20％对应的电压值，使得ΔV₁＝6％，即从20％的初始启动速度基础上不断提速，且每次速度对应的电压提升量为6％，相应地，每次增加速度的时间间隔为100ms。

步骤203，基于电压线性增量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时增加电压输出，以使履带车启动。

在实施例中，在向无刷电机输出的电压量的基础上增加电压线性增量，相应地，PWM信号的占空比发生改变(即调整PWM信号的占空比)，PWM信号的高电平占比增高，使得对无刷电机电压的输出量增大，定时增加电压输出，以使履带车启动，其中，定时可以是100ms。

步骤204，当获取到刹车信号时，获取当前电压输出量以及当前速度。

在实施例中，当操作人员将操纵杆复位至竖直状态或者按下刹车按钮时，控制电路会获取到刹车信号，与此同时，控制电路获取当前电压输出量以及当前速度。

步骤205，根据预设的减速模型，得到对应于当前电压输出量的电压线性减量。

在实施例中，控制电路根据预先设置的减速模型，得到对应于当前电压输出量的电压线性增量。

可选的，减速模型的表达式，具体如下：

电压线性减量

其中，V_y为当前速度对应的电压值，V₂为预设的节点速度对应的电压值，n₂为预设的减速周期。

在实施例中，例如：当操纵杆复位至竖直状态时，当前速度为全速的80％对应的电压值，操作人员可根据需求设置减速周期，运行周期可以是2，且V₂可以预先设定为全速的60％对应的电压值，使得ΔV₁＝10％，即从当前速度不断减速，且每次速度对应的电压减少量为10％，相应地，每次增加速度的时间间隔为100ms。

步骤206，基于电压线性减量，调整PMW信号的占空比，对无刷电机定时减少电压输出，以使履带车减速。

在实施例中，在向无刷电机输出的电压量的基础上减少电压线性增量，相应地，PWM信号的占空比发生改变，PWM信号的高电平占比减少，使得对无刷电机电压的输出量减小，定时减少电压输出，以使履带车启动，其中，定时可以是100ms。

步骤207，当识别到当前速度达到预设的降压速度阈值时，根据预设的刹车模型，得到对应于当前速度的刹车输出量。

在实施例中，当控制电路识别到当前速度达到预设的降压速度阈值时，降压速度阈值可以是全速60％对应的电压值，根据预设的刹车模型，得到对应于当前速度的刹车输出量。

可选的，刹车模型的表达式，具体如下：

刹车输出量

其中，0<t≤T，t为刹车时间，T为预设的刹车运行周期，N为初始刹车输出量，V_E为额定电压，v₀为预设的刹车速度阈值，v为当前速度。

在实施例中，例如：v₀可以为预先设定的20m/s，当当前速度超过20m/s时，刹车输出量

T为预设的刹车运行周期，刹车运行周期可以为1，t为刹车时间，刹车时间可以以每100ms为间隔的时间，例如：0、100ms、200ms、300ms等，N为预设的初始刹车输出量，初始刹车输出量可以是20％。当当前速度低于20m/s时，V_z＝100％V_E，使得履带车刹停。

步骤208，向刹车输出刹车输出量，以使履带车停止。

在实施例中，控制电路向刹车输出刹车输出电压(刹车输出量)，刹车与履带车的带轮摩擦，以使履带车停止。

可选的，实时获取部署在无刷电机输出轴上的加速度传感器上传的待测加速度。若待测加速度超过预设的限速阈值范围，则获取输出到无刷电机的电压变化量。根据电压变化量，向无刷电机增加或减少电压输出。

在实施例中，控制电路实时获取部署在无刷电机输出轴上的加速度传感器上传的加速度(即待测加速度)，实时可以是1s。若控制电路识别到待测加速度a₁超过预设的限速阈值范围，限速阈值范围可以是0.92a₁-1.08a₁，则获取输出到无刷电机的电压变化量。控制电路根据电压变化量，向无刷电机增加或减少电压输出。

可选的，获取部署在履带车上的图像采集终端上传的车周图像。在车轴图像中，判断是否存在与预设的障碍物模型匹配的截取图像，若不存在，则进入等待启动状态，否则，执行预存储的播报指令，以使部署在履带车上的语音播报器播报车前有障碍物的提示信息。

在实施例中，控制电路获取部署在履带车上的图像采集终端上传的车周图像，图像采集终端可以是摄像头，车周图像可以是履带车周侧的图像，也可以是履带车前的图像，也可以是履带车前后的图像。控制电路预先设定有障碍物模型，障碍物模型可以通过识别石头、路杆、土坡等的图像训练得到的。控制电路判断是否存在与障碍物模型匹配的截取图像，若不存在，则进入等待启动状态，等待获取到启动信号，否则，执行预先存储的播报指令，以使部署在履带车上的语音播报器播报车前有障碍物的提示信息。

可选的，获取截取图像在车周图像中的相对位置。若相对位置在预设的履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令，否则，进入等待启动状态。

在实施例中，控制电路获取截取图像在车周图像中的相对位置。若控制电路识别到相对位置在预设的履带轮间距区域中，则执行预存储的播报指令，否则，进入等待启动状态。

可选的，根据预存储的履带车的车宽、轮宽、轮半径以及车身离地高度，得到履带轮间距区间。若相对位置在履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令。

在实施例中，控制电路建立空间坐标系，并基于履带车的车宽、轮宽、轮半径以及车身离地高度，以得到履带车的两个履带轮以及车身的所在位置，得到履带轮间距区间。若截取图像的相对位置在履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令。

基于相同的技术构思，本申请实施例还公开一种用于履带车启停的控制系统，用于履带车启停的控制系统包括供电电路、驱动电路、控制电路、无刷电机以及刹车，如图1所示，无刷电机为两个且两个无刷电机分别用于驱动履带车两侧的履带轮，供电电路用于向控制电路、驱动电路供电，控制电路的第一输出端与驱动电路输入端连接，驱动电路输出端与无刷电机连接，控制电路的第二输出端与刹车连接。

本申请实施例还公开一种驱动控制器，驱动控制器应用上述用于履带车启停控制方法进行无刷电机的驱动控制，以使履带车启停。

本申请实施例的履带车主要用于林果业，针对果园采摘、修剪、套袋等登高作业领域。除林果业外，本申请的控制方法、系统及驱动控制器还可以用于其他作业领域。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对申请的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本申请部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所要保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于履带车的启停控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取启动信号，所述启动信号携带有加速强度；

根据预设的加速模型，得到对应于所述加速强度的电压线性增量；

基于所述电压线性增量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时增加电压输出，以使履带车启动；

当获取到刹车信号时，获取当前电压输出量以及当前速度；

根据预设的减速模型，得到对应于所述当前电压输出量的电压线性减量；

基于所述电压线性减量，调整PWM信号的占空比，对无刷电机定时减少电压输出，以使履带车减速；

当识别到所述当前速度达到预设的降压速度阈值时，根据预设的刹车模型，得到对应于所述当前速度的刹车输出量；

向刹车输出所述刹车输出量，以使履带车停止；

所述加速模型的表达式，具体如下：

电压线性增量

其中，V_x为加速强度对应的电压值，V₁为预设的初始启动速度对应的电压值，n₁为预设的启动运行周期；

所述减速模型的表达式，具体如下：

电压线性减量

其中，V_y为当前速度对应的电压值，V₂为预设的节点速度对应的电压值，n₂为预设的减速周期；

所述刹车模型的表达式，具体如下：

刹车输出量

其中，0<t≤T，t为刹车时间，T为预设的刹车运行周期，N为初始刹车输出量，V_E为额定电压，v₀为预设的刹车速度阈值，v为当前速度。

2.根据权利要求1所述的用于履带车的启停控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

实时获取部署在无刷电机输出轴上的加速度传感器上传的待测加速度；

若所述待测加速度超过预设的限速阈值范围，则获取输出到无刷电机的电压变化量；根据所述电压变化量，向无刷电机增加或减少电压输出。

3.根据权利要求1所述的用于履带车的启停控制方法，其特征在于，在获取启动信号之前，还包括以下步骤：

获取部署在履带车上的图像采集终端上传的车周图像；

在所述车周图像中，判断是否存在与预设的障碍物模型匹配的截取图像；若不存在，则进入等待启动状态；

否则，执行预存储的播报指令，以使部署在履带车上的语音播报器播报车前有障碍物的提示信息。

4.根据权利要求3所述的用于履带车的启停控制方法，其特征在于，所述执行预存储的播报指令，包括以下步骤：

获取所述截取图像在所述车周图像中的相对位置；

若所述相对位置在预设的履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令；

否则，进入等待启动状态。

5.根据权利要求4所述的用于履带车的启停控制方法，其特征在于，所述若所述相对位置在预设的履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令，包括以下步骤：

根据预存储的履带车的车宽、轮宽、轮半径以及车身离地高度，得到履带轮间距区间；

若所述相对位置在履带轮间距区间中，则执行预存储的播报指令。

6.一种用于履带车的启停控制系统，应用权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，包括：供电电路、驱动电路、控制电路、无刷电机以及刹车，所述无刷电机为两个且两个无刷电机分别用于驱动履带车两侧的履带轮，所述供电电路用于向控制电路、驱动电路供电，所述控制电路的第一输出端与驱动电路输入端连接，所述驱动电路输出端与无刷电机连接，所述控制电路的第二输出端与刹车连接。

7.一种用于履带车的驱动控制器，其特征在于：所述驱动控制器应用权利要求1至5中任一项所述的方法进行无刷电机的驱动控制，以使履带车启停。

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