摘 要

叉车在物流行业被广泛使用，叉车分为燃油叉车和电动叉车，燃油叉车体积大，功率也大，适合室外工作，但是尾气污染比较严重。随着现在节能和使用清洁能源的呼声愈来愈高，国家大力发展电动叉车，电动叉车的优点就是体积小，无尾气污染，可以在室内进行搬运作业。

电动叉车采用电子控制系统来控制整辆车驱动、举升和转向，因此对电子控制系统要求比较高。电子控制系统与人机交互系统相连，当电动叉车启动时，电子控制系统先进性自检，如有短路，油压不足和蓄电池电量不足时，反馈至控制面板上，电子控制系统由三个子系统：举升系统、驱动系统和转向系统。对每个系统进行相关控制策略来控制。

经过分析驱动系统对无刷直流电机进行矢量间接控制，电动叉车采用电驱动举升，使用无刷直流电机控制,所以举升系统采用对无刷直流电机采用滑膜助力控制，转向系统采用回正阻尼控制，并进行相应的Simulink仿真，建立RCP快速控制原型，RCP包含dSPACE和驱动电路，利用dSPACE中的RTI软件，将Simulink中的模型下载到dSPACE中，进行实验模拟。

关键词：电动叉车；电子控制系统；Simulink；RCP；控制策略

Development of electronic control system for new energy forklift

ABSTRACT

Forklifts are widely used in the logistics industry. Forklifts are divided into fuel forklifts and electric differential forklifts. Fuel forklifts are bulky and powerful, suitable for outdoor work, but exhaust pollution is more serious. With the increasing demand for energy saving and the use of clean energy, the country has vigorously developed electric forklifts. The advantages of electric forklifts are small size, no tail gas pollution, and can be carried indoors.

Electric forklifts use electronic control systems to control the entire vehicle for walking, lifting and steering, so the requirements for electronic control systems are relatively high. The electronic control system is connected with the human-computer interaction system. When the electric forklift starts, the electronic control system-advanced self-test, if there is a short circuit, insufficient oil pressure and insufficient battery power, feedback to the control panel, the electronic control system consists of three Subsystems: lift system, drive system and steering system. Each system is controlled by relevant control strategies.

After the analysis drive system performs vector indirect control of the brushless DC motor, the electric forklift adopts electric drive lift, so the lift system adopts the sliding film assist control for the brushless DC motor, and the steering system adopts the positive damping control and performs corresponding Simulink simulation, establish RCP fast control prototype, RCP contains dSPACE and drive circuit, use the RTI software in dSPACE, download the model in Simulink to dSPACE, and carry out experimental simulation.

Key words: Electric forklift; Electronic control system; Simulink;RCP；Control Strategy

目 录

1 绪论 1

1.1 课题研究的目的及意义 1

1.2 国外研究状况 2

1.3 国内研究背景 2

1.4 电动叉车选型 3

1.5 系统介绍 4

1.5.1 驱动系统介绍 4

1.5.2 转向系统介绍 4

1.5.3 举升系统介绍 5

1.5.4 举升系统门架 6

1.6 电动叉车电子控制器技术现状 6

1.7 研究内容 7

2 电子控制系统整体架构 8

2.1 动力系统架构 8

2.2 单双电机比较 9

2.3 电动叉车强电结构 11

2.4 电动叉车机械结构 11

2.5 CAN总线结构 12

2.6 控制器功能分析 13

2.7 本章小结 14

3 电动叉车控制系统策略设计 15

3.1 电驱动举升系统控制策略 16

3.2 电驱动举升系统模型 16

3.3 电动助力转向控制策略 19

3.4 电动助力转向模型 21

3.5 驱动系统控制策略 23

3.6 驱动系统模型 25

3.7 本章小结 27

4 基于RCP的控制硬件 28

4.1 dSPACE硬件构成 28

4.2 dSPACE软件构成 29

4.3 RCP硬件系统 29

4.4 模型代码的生成和下载 30

4.5 模型与实物的接口 31

4.7 本章小结 31

5 总 结 32

致 谢 33

参考文献 34

1 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

叉车作为最普遍的搬运车辆，有“搬运之神”的称号，叉车广泛应用于国内物流和仓储领域。在码头港口、大型仓库、医疗器械的生产车间都能看到叉车的身影。叉车是短距离搬运车辆的总称，叉车的功能是整件货物搬运并将货物整齐堆叠。

叉车具有适应性强、灵活度高、工作半径大等优点。美国工业协会将叉车的种类分为7个类型：电动乘驾式叉车、电动窄巷道叉车、电动托盘搬运车、内燃平衡重式充气胎叉车、电动与内燃乘驾式拖车以及越野叉车^［1］。按动力类型分类，可分为内燃叉车、电动叉车和手动叉车。内燃叉车在我国得到广泛使用，占中国叉车总数的70%~80%。内燃叉车使用燃油作为动力来源，所以它功率大、可以进行长时间作业能力、能搬运重物，但缺点也很明显，工作时振动、噪音大、排气污染严重，在一些狭小或者精度要求高的车间内无法使用，而且随着近年来我国环保政策的出台，内燃叉车的制造量必然会受到一些影响。

相比之下，电动叉车一种新能源车型 ，其电动转向系统、加速控制系统、液压控制系统和制动系统均受电信号控制^［2］，大大降低了操作人员的劳动强度，显著提高工作效率和工作准确度。因此电动叉车的优点也很明显，有着更小的电机，噪声更小，没有尾气排放。随着电子控制系统的发展，电动叉车逐渐取代内燃叉车。