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【摘要】本文主要建立了高低隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性自由度模型，并且以前轮转向作为例子计算出了实际的转向角，设计了一种可以以实际速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。
【关键词】高低隙；液压；四轮驱动；喷雾机；转向防滑；系统
前言
高地隙自走式的底盘，它作为高地隙喷雾机的行走动力部件，采用的是全液压四轮驱动。在转向行驶中，如果说地面附着系数较小或者附着在两侧的系统不相同的时候，经常会使轮子驱动力矩超过轮胎与地面之间存在的附着极限，从而产生驱动轮打滑、侧翻等丧失稳定性的情况，这时就要进行防滑控制。因此要合理调节控制轮胎与地面之间的作用力，这样对提高作业机械的安全性以及经济型都是有好处的，此外它对提高喷药效率也是具有非常重要的含义。现阶段我国的大部分研究都是针对转向时车辆的快速响应及其稳定性的，而对转向防滑的研究还是非常少的。因此，本文将针对高地隙喷雾机进行转向电液防滑控制的设计，以此来确保机械作业的安全稳定。
1.对转型模型的分析
转向模式一般是由前轮转向、后轮转向、前后轮转向等构成的，我们这里主要以前轮转向作为例子，我们主要考虑的是车轮横向的四轮底盘转换为两轮的力学模型，这种模型主要是忽略了左右车轮轮胎由于荷载变化而引起的轮胎特性的变化以及轮胎回正力矩的作用。如图一所表示。
其中m为整个机器的质量，v指的是行驶的速度，β指的是横向的滑移角度，I指的是水平面绕重心回转惯性矩，Ff、Fr是指的前、后轮转向力，而Kf、Kr指的是前后轮的转向系数、Lf、Lr指的是前后轴到重心的距离，r指的是车体回转角的速度，αf、αr指的是前后轮横向的滑移角。我们以前轮转型作为例子，图二所表示的是基于阿卡曼转向几何学的轮式车辆转向半径示意图，其中L1指的是前轮的实际间距，L2指的是前轮到转向节点的距离，而L5指的是前后轮的轴距。
2.控制器的设计
2.1对信号采集模块的设计
我们对四轮转速的采集基本上都是通过SMGC25-1KR-PI-04＼F1型的转速传感器进行相应的采集，所输出的信号是5V左右的电压，然后经过ISO4014的高精度模拟量输入数据采集模块转换为数字量，与此同时运用控制器编制串口通信协议来读取相应的四轮信息。再利用ZX-HS型转向传感器来检测相应的转向信息，最后经A＼D转换器转换为数字量，然后由控制器进行直接的读取。
2.2对控制器的设计
我们是先预算出不同转向角下各轮所对应的理论上的转速比，在预算之后，再采集转速、转向等五方面的信号，从而计算出实际的转速比和转速比的差值（差值就是实际的转速比与理论上的转速比的偏差绝对值）。而其定义的实际转速比为：，其中n1指的是转速最低轮的转速，这一转速也被称之为目标转速，而ni指的是不同轮的转速。
在采集完成之后，我们要先判断打滑的情况，如果出现打滑，那么就可以将打滑的车轮转速比差量信号进行相应的D＼A转化，在转化的同时进行信号的相应放大，充分利用多路开关导通打滑车轮的PID回路进行相应的调节，最终使其转速比差值控制在要求的5%范围之内，再调节完成之后，关闭PID调节回路。这里我们主要选用的是STC89C52RC单片机作为最后PID的控制处理芯片，这样可以有效的实现系统的信号读取及其PID的调节。而在实际的应用过程当中，主要采用的是工程整定的方法来确定PID控制器的各项参数的，以此来满足控制精度方面的相关要求。
3.试验分析
底盘模拟试验台是由转速传感器（SMGC25-1KR-PI-04＼F1）、转向传感器（ZX-HS）、液压泵（VP-12-F）、电动机（YS8034）、比例阀（PDLG-3-T-40-L1-18＼Y20）以及液压马达（5MCM14-1B）等主要测试及执行元件构成，测试的核心部分防滑控制系统选用的是单片机来作为算法的开发载体。试验台采用的是液压泵作为动力的源头，带动装有转速传感器的液压马达旋转。而光电传感器主要是测量齿圈信号，从而计算出转速，当模拟车轮进行转动的时候在进行采样试验。
我们通过实验发现，比例阀将流量一分为二，加载液压泵通过调节节流阀实现了模拟加载。而控制器将检测到的相应转速传感器和转向传感器的信号通过计算转速比差值来进行判断，主要判断的是它是否出现滑转的情况。当打滑的时候，控制器会发出控制信号，以此来控制比例阀阀芯开口的大小，从而实现真正的防滑方面的控制。
如果是按照进行相应的调节控制，就能够使转角为5度、10度、15度、20度、25度、30度时转速的调控能够达到所设定的计算范围之内，一般控制响应的时间实在2秒内，这样就能够满足防滑控制系统快速响应的要求，而在整个防滑控制系统的调节过程当中，经常会出现一定的波动，这种情况主要是由液压回路造成的，但是调控的平均值还是能够满足设计的防滑控制系统要求的。
此外还需要注意的一点，由于理论上的转速比会随着转角的增加，实际测试中发现转速比变化波动范围比较小，所以说转速调控是在一个类似于固定值的范围来回波动的，而随着转角的增大而出现增大的情况，在转速调控的过程当中，它是呈递增曲线的形式。经试验分析我们可以清楚的知道，所设计的防滑控制系统能够满足在0度—30度连续转向时的防滑方面的控制。我们对于四轮液压驱动喷雾机底盘转向防滑控制系统进行了相应的设计，主要提出了基于转速比差值的控制策略。而且通过一定的试验对转向防滑系统进行了相应的验证，控制系统能否在所设定的范围内准确的判断是否打滑，能否正常的调控系统进行防滑方面的控制，经试验得知，系统调控的平均误差为1.2%左右，基本满足转速比差值为0.01—0，05的控制要求，最终有效的消除高低隙喷雾机转向时出现的打滑现象。
【关键词】高低隙；液压；四轮驱动；喷雾机；转向防滑；系统
前言
高地隙自走式的底盘，它作为高地隙喷雾机的行走动力部件，采用的是全液压四轮驱动。在转向行驶中，如果说地面附着系数较小或者附着在两侧的系统不相同的时候，经常会使轮子驱动力矩超过轮胎与地面之间存在的附着极限，从而产生驱动轮打滑、侧翻等丧失稳定性的情况，这时就要进行防滑控制。因此要合理调节控制轮胎与地面之间的作用力，这样对提高作业机械的安全性以及经济型都是有好处的，此外它对提高喷药效率也是具有非常重要的含义。现阶段我国的大部分研究都是针对转向时车辆的快速响应及其稳定性的，而对转向防滑的研究还是非常少的。因此，本文将针对高地隙喷雾机进行转向电液防滑控制的设计，以此来确保机械作业的安全稳定。
1.对转型模型的分析
转向模式一般是由前轮转向、后轮转向、前后轮转向等构成的，我们这里主要以前轮转向作为例子，我们主要考虑的是车轮横向的四轮底盘转换为两轮的力学模型，这种模型主要是忽略了左右车轮轮胎由于荷载变化而引起的轮胎特性的变化以及轮胎回正力矩的作用。如图一所表示。
其中m为整个机器的质量，v指的是行驶的速度，β指的是横向的滑移角度，I指的是水平面绕重心回转惯性矩，Ff、Fr是指的前、后轮转向力，而Kf、Kr指的是前后轮的转向系数、Lf、Lr指的是前后轴到重心的距离，r指的是车体回转角的速度，αf、αr指的是前后轮横向的滑移角。我们以前轮转型作为例子，图二所表示的是基于阿卡曼转向几何学的轮式车辆转向半径示意图，其中L1指的是前轮的实际间距，L2指的是前轮到转向节点的距离，而L5指的是前后轮的轴距。
2.控制器的设计
2.1对信号采集模块的设计
我们对四轮转速的采集基本上都是通过SMGC25-1KR-PI-04＼F1型的转速传感器进行相应的采集，所输出的信号是5V左右的电压，然后经过ISO4014的高精度模拟量输入数据采集模块转换为数字量，与此同时运用控制器编制串口通信协议来读取相应的四轮信息。再利用ZX-HS型转向传感器来检测相应的转向信息，最后经A＼D转换器转换为数字量，然后由控制器进行直接的读取。
2.2对控制器的设计
我们是先预算出不同转向角下各轮所对应的理论上的转速比，在预算之后，再采集转速、转向等五方面的信号，从而计算出实际的转速比和转速比的差值（差值就是实际的转速比与理论上的转速比的偏差绝对值）。而其定义的实际转速比为：，其中n1指的是转速最低轮的转速，这一转速也被称之为目标转速，而ni指的是不同轮的转速。
在采集完成之后，我们要先判断打滑的情况，如果出现打滑，那么就可以将打滑的车轮转速比差量信号进行相应的D＼A转化，在转化的同时进行信号的相应放大，充分利用多路开关导通打滑车轮的PID回路进行相应的调节，最终使其转速比差值控制在要求的5%范围之内，再调节完成之后，关闭PID调节回路。这里我们主要选用的是STC89C52RC单片机作为最后PID的控制处理芯片，这样可以有效的实现系统的信号读取及其PID的调节。而在实际的应用过程当中，主要采用的是工程整定的方法来确定PID控制器的各项参数的，以此来满足控制精度方面的相关要求。
3.试验分析
底盘模拟试验台是由转速传感器（SMGC25-1KR-PI-04＼F1）、转向传感器（ZX-HS）、液压泵（VP-12-F）、电动机（YS8034）、比例阀（PDLG-3-T-40-L1-18＼Y20）以及液压马达（5MCM14-1B）等主要测试及执行元件构成，测试的核心部分防滑控制系统选用的是单片机来作为算法的开发载体。试验台采用的是液压泵作为动力的源头，带动装有转速传感器的液压马达旋转。而光电传感器主要是测量齿圈信号，从而计算出转速，当模拟车轮进行转动的时候在进行采样试验。
我们通过实验发现，比例阀将流量一分为二，加载液压泵通过调节节流阀实现了模拟加载。而控制器将检测到的相应转速传感器和转向传感器的信号通过计算转速比差值来进行判断，主要判断的是它是否出现滑转的情况。当打滑的时候，控制器会发出控制信号，以此来控制比例阀阀芯开口的大小，从而实现真正的防滑方面的控制。
如果是按照进行相应的调节控制，就能够使转角为5度、10度、15度、20度、25度、30度时转速的调控能够达到所设定的计算范围之内，一般控制响应的时间实在2秒内，这样就能够满足防滑控制系统快速响应的要求，而在整个防滑控制系统的调节过程当中，经常会出现一定的波动，这种情况主要是由液压回路造成的，但是调控的平均值还是能够满足设计的防滑控制系统要求的。
此外还需要注意的一点，由于理论上的转速比会随着转角的增加，实际测试中发现转速比变化波动范围比较小，所以说转速调控是在一个类似于固定值的范围来回波动的，而随着转角的增大而出现增大的情况，在转速调控的过程当中，它是呈递增曲线的形式。经试验分析我们可以清楚的知道，所设计的防滑控制系统能够满足在0度—30度连续转向时的防滑方面的控制。我们对于四轮液压驱动喷雾机底盘转向防滑控制系统进行了相应的设计，主要提出了基于转速比差值的控制策略。而且通过一定的试验对转向防滑系统进行了相应的验证，控制系统能否在所设定的范围内准确的判断是否打滑，能否正常的调控系统进行防滑方面的控制，经试验得知，系统调控的平均误差为1.2%左右，基本满足转速比差值为0.01—0，05的控制要求，最终有效的消除高低隙喷雾机转向时出现的打滑现象。