[发明专利]一种四轮自调平减振果园作业底盘及其调平减振方法

权利要求书

1.一种四轮自调平减振果园作业底盘调平减振方法，其特征在于，四轮自调平减振果园作业底盘包括：底盘本体；

所述底盘本体上设有液压组件、调平减振组件、信号传感组件和控制单元；

所述液压组件与所述调平减振组件通过液压管路连接；

所述控制单元与所述液压组件、所述调平减振组件、所述信号传感组件电连接；

所述信号传感组件用于获取各车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度；

所述控制单元用于获取所述信号传感组件所采集的信号，并根据各所述车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度确定所述调平减振组件的调整策略；并根据所述调整策略控制所述调平减振组件的伸长量；

所述信号传感组件包括右前轮心信号传感单元、左前轮心信号传感单元、右后轮心信号传感单元、左后轮心信号传感单元、右前底盘信号传感单元、底盘左前信号传感单元、底盘右后信号传感单元、底盘左后信号传感单元、底盘质心信号传感单元；

所述右前轮心信号传感单元、所述左前轮心信号传感单元、所述右后轮心信号传感单元和所述左后轮心信号传感单元分别安装在对应所述车轮轮心处；所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元分别安装在所述底盘本体的靠近四个车轮处；且，所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元位于一个以所述底盘本体质心为中心的矩形的四个顶点处；

所述底盘质心信号传感单元安装于所述底盘本体上端面质心位置处；

所述调平减振组件包括右前调平减振单元、左前调平减振单元、右后调平减振单元和左后调平减振单元；

所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元分别位于所述底盘本体的四个顶角处，且，四者具有相同的形状、构造和尺寸；

所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元均包括弹簧、减振器、调平液压缸、减振器上支点缓冲垫、调平液压缸支点缓冲垫；

所述调平液压缸支点缓冲垫、所述调平液压缸、所述减振器、减振器上支点缓冲垫沿竖直方向依次固定设置于底盘本体的上；

所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元、所述底盘左后信号传感单元分别安装在对应所述减振器上支点缓冲垫上；

所述弹簧套设在所述减振器和所述调平液压缸的外周上，且所述弹簧的两端分别抵靠在对应的所述调平液压缸支点缓冲垫和所述减振器上支点缓冲垫上；

所述调平液压缸与所述液压组件连接；所述控制单元根据所述调整策略控制所述调平液压缸伸长量；

调平过程包括如下步骤：

S1，获取质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角；

S2，根据质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角，获取底盘本体的姿态；

S3，判断所述底盘本体的姿态是否为后倾、前倾、左倾、右倾中的一种；如果是，执行步骤S4；如果否，执行步骤S5；

S4，控制对应所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元或所述左后调平减振单元，将所述底盘本体的姿态调至预设的姿态范围内；并进行步骤S7；

S5，判断所述底盘本体的姿态是否为左后倾、右后倾、左前倾、右前倾中的一种；如果是，执行步骤S6，如果否，执行步骤S7；

S6，对所述底盘本体进行横向调平至预设的横向水平姿态范围内，并执行步骤S4；

还包括步骤S7，利用所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元对所述底盘本体进行二次调平；

所述二次调平包括如下步骤：

以多个所述减振器的调整量为优化变量进行最优化求解；

构建底盘调平减振效果综合评价指标函数为：

其中，其中q₁为垂向加速度的权重系数，q₂为侧倾角的权重系数，q₃为侧倾角加速度的权重系数，q₄为俯仰角θ的权重系数，q₅为俯仰角加速度的权重系数；

对上述评价指标函数进行最优化求解，以计算各个所述减振器的最优调整量；并根据最优调整量分别控制各个所述减振器；

二次调平采用基于多维学习策略和自适应策略的粒子群优化算法对减振器阻尼进行优化。

2.根据权利要求1所述的四轮自调平减振果园作业底盘调平减振方法，其特征在于,在对所述评价指标函数进行最优化求解过程中，包括如下步骤：

按如下公式计算底盘本体质心在二次调整后的垂向加速度：

按如下公式计算底盘本体质心在二次调整后的俯仰角加速度：

按如下公式计算底盘本体质心在二次调整后的侧倾角加速度：

其中，Δc₁为左前减振器阻尼调整量、Δc₂为右前减振器阻尼调整量、Δc₃为左后减振器阻尼调整量、Δc₄右后减振器阻尼调整量；l为车辆的轮距，前轮距和后轮距均为l，底盘质心到前轴和后轴的距离分别为a和b，z_b为底盘本体质心垂向位移、为底盘本体质心侧倾角，θ为底盘本体质心俯仰角；k₁、k₂、k₃、k₄分别为位于底盘本体左前、右前、左后、右后位置处的弹簧的刚度；底盘左前部的垂向位移z_b1和垂向速度底盘右前信号传感单元测取底盘右前部的垂向位移z_b2和垂向速度底盘左后信号传感单元测取底盘左后部的垂向位移z_b3和垂向速度底盘右后信号传感单元测取底盘右后部的垂向位移z_b4和垂向速度左前轮心信号传感单元测取左前轮心的垂向位移z_w1和垂向速度右前轮心信号传感单元测取右前轮心的垂向位移z_w2和垂向速度左后轮心信号传感单元测取左后轮心的垂向位移z_w3和垂向速度右后轮心信号传感单元测取右后轮心的垂向位移z_w4和垂向速度底盘的等效簧上质量等效指标为m_b，底盘的俯仰转动惯量为J_xb，底盘的侧倾转动惯量为J_yb，阻尼调整之前左前减振器、右前减振器、左后减振器、右后减振器的阻尼分别为c₁、c₂、c₃、c₄；

建立阻尼优化结果的结束条件，

及，Δc_imin≤Δc_i≤Δc_imax(i＝1,2,3,4)，其中Δc_i＜0，表示阻尼减小；Δc_i＞0，表示阻尼增大；Δc_i＝0，表示阻尼变化量为0，Δc_imin为减振器阻尼可减小的最大值，Δc_imax为减振器阻尼可增大的最大值，|θ|_low和分别为垂向加速度侧倾角侧倾角加速度俯仰角θ和俯仰角加速度的理想范围值。