[发明专利]气囊驱动式拖车的平动升降控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种气囊驱动式拖车的平动升降控制系统，其特征在于，包括信号采集单元、气囊驱动单元和控制器单元，所述信号采集单元和气囊驱动单元均与控制器单元信号连接，所述信号采集单元包括接近开关（11）、感应区域（8）和姿态传感器（9），所述感应区域（8）布置在车轮支撑摆臂上的底盘在最高位置时接近开关（11）的检测行程内，所述接近开关（11）和姿态传感器（9）均与控制器单元（1）相连，所述气囊驱动单元包括三位两通阀（3）、开度阀（4）和气动插销（10），三位两通阀（3）、开度阀（4）与气动插销（10）均与控制器单元（1）相连接，所述接近开关（11）通过感应区域（8）采集底盘位置信号并传送电气指令到控制器单元（1），所述控制器单元（1）根据电气指令控制所述气动插销（10）动作进而控制气囊充放气，所述姿态传感器（9）采集拖车底盘倾斜角度信息并传送至控制器单元（1），所述控制器单元（1）根据获得的底盘倾斜角度信息控制三位两通阀（3）和开度阀（4）动作进而控制充放气速率。

2.根据权利要求1所述的气囊驱动式拖车的平动升降控制系统，其特征在于，所述气动插销（10）前后均设置有霍尔传感器，所述霍尔传感器传送气动插销（10）的位置信号给控制器单元（1），所述控制器单元（1）根据气动插销（10）的位置信号控制气动插销（10）上的活塞杆（1003）的伸出长度。

3.如权利要求1所述的气囊驱动式拖车的平动升降控制系统的控制方法，其特征在于，装车时包括以下步骤：

（S1）控制器单元（1）控制三位两通阀（3）进气口打开，开度阀（4）开启，三位两通阀（3）连接的气瓶通过气管开始为气囊（6）充气，挤压气囊板（5）和车轮支撑摆臂（7）分开，车轮支撑摆臂（7）旋转，通过铰链轴支撑底盘（2）抬升，姿态传感器（9）实时采集底盘（2）的倾斜角度信息并传送到控制器单元；

（S2）控制器单元（1）通过倾斜角度求解得到的上升速率，通过与建立的标准数学模型得到的上升速率进行比对得到误差值，误差值在预设的范围之内时，三位两通阀（3）及开度阀（4）正常工作，若误差值超过预设范围，控制器单元控制三位两通阀和开度阀动作，进而控制进气速率进行底盘（2）的姿态调节；

（S3）随着底盘（2）的抬升，接近开关（11）检测到感应区域（8）后发出电气指令，控制器单元（1）接收到电气指令后关闭此处的三位两通阀（3）进气，控制车轮旁的气动插销（10）弹出活塞杆（1003），通过气动插销（10）上的霍尔传感器的信号控制活塞杆的伸出长度，活塞杆（1003）卡在车轮支撑摆臂（7）的卡扣上，待四个车轮处的活塞杆（1003）均弹出后，装车步骤完成。

4.根据权利要求3所述的气囊驱动式拖车的平动升降控制系统的控制方法，其特征在于，卸车时包括以下步骤：

（S1）活塞杆（1003）收回到气动插销（10）中，控制器单元（1）通过气动插销的霍尔传感器的信号控制收回活塞杆（1003）的长短，控制四个车轮旁的活塞杆（1003）均收回到气动插销（10）中；

（S2）三位两通阀（3）泄气口打开，开度阀（4）开启，四个气囊（6）开始泄气，气囊板（5）与车轮支撑摆臂（7）开始靠近，车轮支撑摆臂（7）旋转，底盘开始下降，姿态传感器（9）实时采集底盘（2）的倾斜角度信息并传送到控制器单元（1）；

（S3）控制器单元（1）通过倾斜角度求解得到的下降速率，通过与建立的标准数学模型得到的下降速率进行比对得到误差值，误差值在预设的范围之内时，三位两通阀及开度阀正常工作，若误差值超过预设范围，控制器单元控制三位两通阀（3）和开度阀（4）动作，进而控制泄气速率进行底盘的姿态调节；

（S4）当气囊（6）气压与外界气压相同时，气囊（6）泄气完成，控制器单元关闭三位两通阀（3）泄气口，底盘（2）降至最低，卸车过程完成。

5.根据权利要求3或4任一项所述的气囊驱动式拖车的平动升降控制系统的控制方法，其特征在于， 拖车底盘长度为 L，宽度为，气囊充气后上升或下降一段时间后，姿态传感器检测到拖车底盘出现角度差 θ，则可求解拖车此时在底盘角落处的上升或下降速率，具体求解步骤如下：

姿态传感器至底盘角落的距离为,则对移动距离求微分即可得拖车上升或下降速率：

。

6.根据权利要求4所述的气囊驱动式拖车的平动升降控制系统的控制方法，其特征在于，标准数学模型求解上升或下降速率具体为：

其中，x_m、y_m、r_m分别是标准模型的上升下降高度值、上升或下降速率和输入向量倾斜角度，A_m、B_m、C分别是具有相应维数的代表理想平衡状态的矩阵，

误差的计算为：

式中：y_m为数学模型的输出， y_p为运算求解的上升或下降速率。