一种压路机的速度同步控制方法、系统及其压路机与流程

本发明涉及压路机速度控制领域，更具体地，涉及一种压路机的速度同步控制方法、系统及其压路机。

背景技术：

1、压路机又称压土机，是一种修路的工程机械，属于道路设备的范畴，压路机以机械本身的重力作用，适用于各种压实作业，使被碾压层产生永久变形而密实，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业，可以碾压沙性、半黏性及黏性土壤、路基稳定土及沥青混凝土路面层。压路机在结构方面通常包括前驱构件、后驱构件、车架总成、电气系统总成、驾驶室总成、中心铰接架总成等。其中，前驱构件包括与发动机连接的前驱行驶泵、与前驱行驶泵通过液压胶管连接的前驱马达、与前驱马达连接的减速机、与减速机连接的压路轮等，压路轮和车架总成连接，具有支撑和导向作用。后驱总成包括与发动机连接的后驱行驶泵、与后驱行驶泵通过液压胶管连接的后驱马达、与后驱马达连接的后桥、与后桥连接的轮胎等。后桥连接行驶轮和车架，具有支撑作用。行驶轮和压路轮只是分了通过名称进行区分，压路轮本身也是行驶轮，也可以将压路轮称为前轮，行驶轮称为后轮。

2、压路机根据压路轮的不同分为钢轮式和轮胎式两类，而无论是钢轮式还是轮胎式的压路机，大多数采用单泵双马达结构；(部分压路机)采用双泵双马达结构，其中前驱行驶泵和前驱马达控制钢轮的速度令其行驶并压实路面，后驱行驶泵和后驱马达则控制(轮胎)行驶轮令其行驶。但是由于一个泵驱动一个马达，因此如何使得两者的速度同步是双泵双马达压路机速度控制的难点。

3、现有实现双泵双马达结构的速度同步控制往往采用两种方法，一种是为采用转速传感器测量前后轮速，再通过控制单元调节行驶泵和马达排量的方式进行速度匹配的闭环控制。另一种是采用行驶泵压力信号作为控制对象即压差控制，当两个行驶泵压差超过设定值时，通过控制单元调节行驶泵和马达排量的方式进行前后轮速度匹配，如中国专利文件cn202210445081.0所记载的工程车辆的驱动系统及其控制方法，该方案中，当前后轮速度不一致时，行驶液压系统因为憋压导致压力升高，当压力升高到一定值时(通过压力传感器监测)，对前后轮速度进行调节，使前后轮速度接近。但是上述的两种方法都是在速度发生差异之后对速度进行调整，核心是纠差，从发生速度差到纠正速度差达到同步之间存在检测和纠正的时间，因此无法实现真正的同步。

技术实现思路

1、本发明为克服现有压路机双泵双马达驱动难以实现同步控制的技术缺陷，提供一种压路机的速度同步控制方法，不需要先对速度差或者压力差进行检测再纠正。本发明同时提供实现所述同步控制方法的系统及压路机。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种压路机的速度同步控制方法，包括：

3、基于压路机的车辆参数，建立前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值为因变量和自变量的关系；

4、通过控制前驱行驶泵的排量值或后驱行驶泵的排量值，令前驱行驶泵或后驱行驶泵同步控制前驱马达的转速和后驱马达的转速；

5、根据所述前驱马达的转速和所述后驱马达的转速，控制压路轮和行驶轮达到一致的目标速度。

6、其中，通过控制前驱行驶泵的排量值或后驱行驶泵的排量值，控制前驱行驶泵或后驱行驶泵同步控制前驱马达的转速和后驱马达的转速的具体步骤为：

7、输入后驱行驶泵的排量值，前驱行驶泵的排量值随着后驱行驶泵的排量值改变并得到计算值；

8、根据所述后驱行驶泵排量值和前驱行驶泵的排量值的计算值分别输出后驱马达的转速和前驱马达的转速。

9、通过控制前驱行驶泵的排量值或后驱行驶泵的排量值，控制前驱行驶泵或后驱行驶泵同步控制前驱马达的转速和后驱马达的转速的具体步骤也可以为：

10、输入前驱行驶泵的排量值，后驱行驶泵的排量值随着前驱行驶泵的排量值改变并得到计算值；

11、根据所述前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值的计算值分别输出后驱马达的转速和前驱马达的转速。

12、在上述的技术方案中，建立前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值为因变量和自变量的关系后，让前驱行驶泵和后驱行驶泵中一个作为自变量，一个作为因变量。而压路机的前驱马达的转速和后驱马达的转速是由压路机的液压系统流量决定的，而液压系统的流量则通过前驱行驶泵和后驱行驶泵进行调节，因此前驱行驶泵和后驱行驶泵的映射关系是让前驱行驶泵和后驱行驶泵各自达到对应排量下，压路轮和行驶轮的行驶速度保持一致，从而实现速度的精准同步。

13、在行驶过程中，司机往往是加速或减速至想要达到的目标速度，以输入后驱行驶泵的排量值作为说明，加速或减速的时候就是输入后驱行驶泵的排量值，而因为自变量和因变量的原因，后驱行驶泵的排量值一旦发生变化，前驱行驶泵的排量值也会随之变化。而达到目标速度本身就是速度变化的过程，在这个过程中，后驱行驶泵的排量值和前驱行驶泵的排量值是同步变化的，因此压路轮和行驶轮的转速变化也是同步的，也就是压路轮和行驶轮可以同步达到目标速度并且均以目标速度行驶。反之，调整前驱行驶泵也是同样的原理。

14、基于压路机的车辆参数，建立前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵分别为因变量和自变量的关系，包括：基于压路机的车辆参数，建立后驱行驶泵的排量值为自变量，前驱行驶泵的排量值为因变量的关系，其具体步骤为：

15、根据后驱行驶泵的排量值、发动机转速和后驱行驶泵的容积效率确定后驱系统总流量；

16、根据后驱系统总流量、后驱马达的容积效率和后驱马达的排量值确定后驱马达的转速；

17、根据后驱马达的转速、压路轮的半径、行驶轮的半径、减速机的减速比和后桥的减速比确定前驱马达的转速；

18、根据后驱马达的转速、行驶轮的半径、后桥的减速比确定行驶轮速度；

19、令行驶轮速度等于压路轮速度，根据后驱马达的转速、压路轮的半径、行驶轮的半径、减速机的减速比和后桥的减速比确定前驱马达的转速；

20、根据前驱马达的转速、前驱马达的排量值、前驱行驶泵的容积效率、前驱马达的容积效率和发动机转速确定前驱行驶泵的排量值，进而得到后驱行驶泵的排量值为自变量，前驱行驶泵的排量值为因变量的关系式。

21、关系式建立的具体步骤为：

22、根据后驱行驶泵的排量值h、发动机转速m和后驱行驶泵的容积效率j确定后驱系统总流量s，具体如下：

23、s＝h*m*j/1000

24、式中，后驱行驶泵的排量值h，单位为cm3；发动机转速m，单位为r/min；后驱行驶泵的容积效率j，取值为0.85-0.99；后驱系统总流量s，单位为l/min。

25、根据后驱系统总流量s、后驱马达的容积效率q和后驱马达的排量值l确定后驱马达的转速w，具体如下：

26、w＝1000*s*q/l

27、式中，后驱系统总流量s，单位为l/min；后驱马达的容积效率q，取值为0.85-0.99；后驱马达的排量值l，单位为cm3；后驱马达的转速w，单位为r/min。

28、根据后驱马达的转速w、压路轮的半径e、行驶轮的半径f、减速机的减速比n和后桥的减速比o确定前驱马达的转速v，具体如下：

29、v＝w*f/e*n/o

30、式中，后驱马达的转速w，单位为r/min；压路轮的半径e，单位为m；行驶轮的半径f，单位为m；减速机的减速比n，取值为60；后桥的减速比o，取值为40；前驱马达的转速v，单位为r/min。

31、根据后驱马达的转速w、行驶轮的半径f、后桥的减速比o确定行驶轮速度y，具体如下:

32、y＝w*2*3.1415926*f*60/o/1000

33、式中，后驱马达的转速w，单位为r/min；行驶轮的半径f，单位为m；后桥的减速比o，取值为40；行驶轮的速度y，单位为km/h。

34、为实现速度同步，需行驶轮速度等于压路轮速度，即y＝x；其中x为压路轮速度。

35、压路轮速度x存在以下关系式：

36、x＝v*2*3.1415926*e*60/1000/n

37、式中，v为前驱马达的转速，单位为r/min；n为减速机的减速比，取值为60；e为压路轮的半径，单位为m；x为压路轮速度，单位为km/h。

38、式中，v为前驱马达的转速，单位为r/min；n为减速机的减速比，取值为60；e为压路轮的半径，单位为m；x为压路轮速度，单位为km/h。

39、根据后驱马达的转速w、压路轮的半径e、行驶轮的半径f、减速机的减速比n和后桥的减速比o确定前驱马达的转速v，具体如下：

40、v＝w*f/e*n/o

41、式中，后驱马达的转速w，单位为r/min；压路轮的半径e，单位为m；行驶轮的半径f，单位为m；减速机的减速比n取值为60；后桥的减速比o，取值为40；前驱马达的转速v，单位为r/min。

42、根据前驱马达的转速v、前驱马达的排量值k、前驱行驶泵的容积效率i、前驱马达的容积效率p和发动机转速m确定前驱行驶泵的排量值g，具体如下：

43、g＝k*v/m/i/p

44、式中，前驱马达的转速v，单位为r/min；前驱马达的排量值k，单位为cm3；前驱行驶泵的容积效率i，取值为0.95；前驱马达的容积效率p，取值为0.97；发动机转速m，单位为r/min；前驱行驶泵的排量值g，单位为cm3。

45、根据上述公式，得到前驱行驶泵的排量值与后驱行驶泵的排量值的关系式：

46、g＝h*k/l*f/e*n/o*q/p*j/i

47、式中，g表示为前驱行驶泵的排量值，单位为cm3；k表示为前驱马达的排量值，单位为cm3；h表示为后驱行驶泵的排量值，单位为cm3；j表示为后驱行驶泵的容积效率；q表示为后驱马达的容积效率；l表示为后驱马达的排量值，单位为cm3；f表示为行驶轮的半径，单位为m；e表示为压路轮的半径，单位为m；n表示为减速机的减速比；o表示为后桥的减速比；i表示为前驱行驶泵的容积效率；p表示为前驱马达的容积效率。

48、优选的，所述行驶轮的半径根据行驶轮的规格尺寸半径与第一修正系数的乘积确定；和/或压路轮的半径根据压路轮的规格尺寸半径与第二修正系数的乘积确定。第一修正系数为大于0小于等于1的常数，若行驶轮为钢轮，第一修正系数为1。第二修正系数为大于0小于等于1的常数，若压路轮为钢轮，第二修正系数为1。

49、行驶轮和压路轮为橡胶材质的时候，会存在压缩量，而其中行驶轮和压路轮的压缩量可能会存在差异，因此通过设置修正系数，消除轮胎的压缩量带来的对控制精度的影响。

50、优选的，所述前驱马达的排量值和后驱马达的排量值均设置为固定值。行驶过程中，前驱马达的排量值和后驱马达的排量值在没有人为干预的情况下都不会发生改变，使得前驱行驶泵和后驱行驶泵的映射关系不会受到其他参数的影响，确保其准确性。

51、优选的，设置所述前驱马达的排量值和后驱马达的排量值的对应关系，每个前驱马达的排量值均分别与一个后驱马达的排量值对应。如前驱马达的排量值的固定值有多个，那么每个前驱马达的排量值都会对应一个后驱马达的排量值的固定值，从而形成不同的马达排量组合从而适应不同的行驶路段，在行驶的时候，可以根据路段情况选择对应的马达排量组合后再进行速度的调整。

52、优选的，所述前驱马达和后驱马达的排量值设置有四组，每组均对应压路机的一个行驶档位。每个行驶档位对应的前驱马达和后驱马达的排量值不同，如处于较低档位，可以设置较大的马达排量，起到减速增扭的作用，提高整车的爬坡能力；在高档位时，可以设置较小的马达排量，提高转场速度。

53、一种实现上述的压路机的速度同步控制方法的控制系统，包括：

54、排量值获取单元，用于获取所述前驱行驶泵或所述后驱行驶泵的排量值、前驱马达的排量值和后驱马达的排量值；

55、数据处理单元，用于根据车辆参数建立前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值为因变量和自变量的关系和用于根据所述排量值获取单元获取的值和为自变量和因变量的关系计算出对应的后驱行驶泵或前驱行驶泵的排量值；

56、输出单元，用于将所述数据处理单元计算得到值输出至后驱行驶泵或前驱行驶泵并令其达到该值。

57、输入单元，所述输入单元用于将车辆参数输入至数据处理单元。输入单元可以将除了排量值获取单元能够获取的数据以外的参数输入至数据处理单元，来确保数据处理单元的计算准确。尤其是压路机存在如压路轮和行驶轮会发生更换的情况。

58、在上述的技术方案中，输入前驱行驶泵或所述后驱行驶泵的排量值，其中排量值获取单元实时获取前驱行驶泵或所述后驱行驶泵的排量值并传输至数据处理单元，同时排量值获取单元还会获取当前状态下的前驱马达和后驱马达的对应排量值，数据处理单元接收前驱行驶泵或所述后驱行驶泵的排量值、前驱马达的排量值和后驱马达的排量值后，同时数据处理单元根据输入单元输入的车辆参数，数据处理单元就可以计算出对应的值，如果排量值获取单元获取的是前驱行驶泵的排量值，则数据处理单元输出是就是后驱行驶泵的排量值，如果排量值获取单元获取的是后驱行驶泵的排量值，则数据处理单元输出是就是前驱行驶泵的排量值，数据处理单元通过输出单元实时输出该值后，对应的后驱行驶泵或前驱行驶泵的排量值就会发生实时变化至该值。而在保持固定速度行驶的情况下，前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值均不会发生变化且符合映射关系，此时对应的压路轮和行驶轮的行驶速度一致。

59、一种压路机，包括车体，均安装于所述车体上的行驶手柄、发动机、分别与所述发动机连接的前驱组件、后驱组件和上述的控制系统；所述前驱组件包括与所述发动机连接的前驱行驶泵、与所述前驱行驶泵连接的前驱马达、与所述前驱马达连接的减速机和与所述减速机连接的压路轮；所述后驱组件包括与发动机连接的后驱行驶泵、与所述后驱行驶泵连接的后驱马达、与所述后驱马达连接后桥和与所述后桥连接的行驶轮，所述行驶手柄用于调整所述前驱行驶泵或所述后驱行驶泵的排量值；所述排量值获取单元与所述前驱行驶泵和/或后驱行驶泵电连接，所述输出单元与所述前驱行驶泵和/或后驱行驶泵电连接

60、优选的，还包括分动箱，所述发动机通过分动箱分别与所述前驱组件和所述后驱组件连接。

61、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过建立前驱行驶泵和后驱行驶泵为因变量和自变量的关系，使得前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值互相跟随变化，在该关系能够让前驱行驶泵的排量值和后驱行驶泵的排量值对应的压路轮和行驶轮的行驶速度均一样的情况下，使得压路轮和行驶轮的行驶速度能够一致保持精准同步且不会因为需要检测速度差或者压力差后进行纠正而造成的暂时性速度不同步的情况。