CN102400437B - 一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置，所述控制装置包含有控制器（U3），所述控制器（U3）上连接有速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5），所述控制器（U3）与刹车踏板（U6）相连，所述发动机（U2）的电控系统ECU与油门脚踏板（U1）相连，所述发动机（U2）通过联轴器与液压泵（Y1）相连，所述液压泵（Y1）通过管路与液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）相连，所述控制器（U3）分别与液压泵（Y1）、液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）上的电液比例阀的信号输入端相连。本发明一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置，能够对全液压轮胎压路机的功率进行调控。

Description

一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置，尤其是涉及一种用于全液压轮胎压路机上对功率极限荷载进行控制的控制装置及方法，属于工程机械技术领域。

背景技术

全液压轮胎压路机的发动机通过联轴器与液压泵直接连接，由液压泵带动马达，脚油门踏板与发动机ECU提供的专用油门输入信号端直接相连，刹车踏板输出信号与控制器专用输入信号端连接，操作员通过踩脚油门踏板来调节发动机的输出功率，发动机通过联轴器将功率直接传递给液压泵，从而控制液压泵和马达的输出功率。当发动机在某一转速工作时，它的输出功率是一定的，若当前泵的输入功率大于发动机的输出功率（正常行驶遇到障碍物或整机处于爬坡工况时），发动机会掉速以保证最大扭矩，若掉速范围超过发动机的容忍掉速值，就会导致发动机熄火；另外，由于轮胎压路机的质量比较大，在高速时急刹时，由于发动机转速下降比较快，液压的排泵下降，但此时，马达的转速还是比较高，造成马达反过来驱动泵，造成发动机瞬时增速，这对全液压轮胎压路机的压实度以及发动机寿命产生很大影响，严重时可能导致危险的发生和造成重大的经济损失。这种状况影响到压路机的正常工作，若频繁的掉速熄火或瞬时增速比较大，就会影响发动机的使用寿命，也对液压系统造成冲击，影响泵和马达的使用寿命，更重要的是，频繁的掉速严重影响了路面的压实效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够对全液压轮胎压路机的功率进行调控的控制装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置，所述控制装置包含有控制器，所述控制器上连接有速度传感器一和速度传感器二，所述控制器与刹车踏板相连，发动机的电控系统ECU与油门脚踏板相连，所述发动机通过联轴器与液压泵相连，所述液压泵通过管路与液压马达一和液压马达二相连，所述控制器分别与液压泵、液压马达一和液压马达二上的电液比例阀的信号输入端相连。

本发明全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法的步骤为：

步骤1：初始化及参数设定：

设置用于判断是否进行高速刹车的发动机的转速值；

设置用于判断是否掉速的掉速设置定；

对车速设定值进行赋值V设定=8km/h；

在控制器内设置一用于计算掉速的时间值；

步骤2、数据采集：

控制器通过与发动机的电控系统ECU相连获得实际转速，通过速度传感器一和速度传感器二获得实际的行车速度；

步骤3、判断是否高速刹车：

当检测到刹车踏板被踩下时，若此时发动机的转速大于步骤1中设定的转速值，即判断为进行了高速刹车，则油门脚踏板输入发动机的电控系统ECU的信号无效，并进入步骤3.1，否则进入步骤4,；

步骤3.1、判断实际车速是否大于车速设定值：

若步骤2中获取的实际车速小于步骤1中的车速设定值8km/h，则进入步骤4；否则进入步骤3.2； 

步骤3.2、控制器减少液压马达一和液压马达二所接收的PWM信号，随后控制器通过液压马达一和液压马达二上的电液比例阀将PWM信号的传输至液压马达一和液压马达二，然后控制器再减少液压泵所接收的PWM信号，并将该PWM信号传输至液压泵；随后返回步骤3.1；

步骤4、判断掉速是否大于设置定：

控制器通过速度传感器一和速度传感器二获得行车速度V1；经过步骤1设置的时间值后，再次通过速度传感器一和速度传感器二获得行车速度V2，计算掉速值为两者之间的差值，即V1—V2，随后将该掉速值与步骤1中的掉速设定值进行比较；

若掉速小于设定值，返回步骤2，若掉速大于设定值，进入步骤5； 

步骤5、控制器减少液压泵所接收的PWM信号；然后再减少液压马达一和液压马达二所接收的PWM信号，随后返回步骤2。

本发明全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，步骤2中的实际速度的计算公式为：通过速度传感器一和速度传感器二分别获得左、右驱动轮的行走速度V左和V右， VAVG=（V左+V右）/2。

本发明全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，通过速度传感器计算行走速度的计算公式为：V=（N1*2）*（N2*3.14）*3.6）/(N3*N4)；其中，N1为速度传感器获得的脉冲数，N2为驱动轮胎直径，N3 为驱动轮减速机齿数，N4为减速比；由上式可知，N2、N3和N4均为已知的定值，N1分别由速度传感器一和速度传感器二获得，因此可分别获得左、右驱动轮的速度V左和V右。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明后，能够合理调节液压泵和液压马达的先后控制顺序，保护液压系统不受冲击，减小发动机的瞬时增速，能够有效的对发动机、液压泵、液压马达提供保护，减少油耗、延长发动机的使用寿命。 

附图说明

图1为本发明一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置的结构框图。

图2为本发明一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置的电路框图。

图3为本发明一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法的流程示意图。

图4为本发明发动机的“扭矩—转速”曲线图。

其中：

油门脚踏板U1、发动机U2、控制器U3、速度传感器一U4、速度传感器二U5、刹车踏板U6；

液压泵Y1、液压马达一Y2、液压马达二Y3。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明涉及的一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制装置，所述控制装置包含有控制器U3，所述控制器U3上连接有速度传感器一U4和速度传感器二U5，所述控制器U3信号输入端与刹车踏板U6信号输出端通过导线相连，使得当刹车踏板U6被踩下时，控制器U3能够立即获得相应的信号，所述发动机U2的电控系统ECU信号输入端与油门脚踏板U1信号输出端通过导线相连，油门脚踏板U1为发动机U2提供油门加速和减速信号，所述发动机U2通过联轴器与液压泵Y1相连，所述液压泵Y1通过管路与液压马达一Y2和液压马达二Y3相连，所述控制器U3分别与液压泵Y1、液压马达一Y2和液压马达二Y3上的电液比例阀的信号输入端相连，上述电液比例阀是集成在液压泵Y1、液压马达一Y2和液压马达二Y3上。

参见图3和图4，本发明涉及一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，所述控制方法的步骤为：

步骤1：初始化及参数设定：

设置用于判断是否进行高速刹车的发动机U1的转速值（如1700rpm）；

设置用于判断是否掉速的掉速设置定；

对车速设定值进行赋值V设定=8km/h；

在控制器U3内设置一用于计算掉速的时间值；

步骤2、数据采集：

控制器U3通过与发动机U2的电控系统ECU相连获得实际转速，通过速度传感器一U4和速度传感器二U5获得实际的行车速度；

步骤3、判断是否高速刹车：

当检测到刹车踏板U6被踩下时，若此时发动机U1的转速大于步骤1中设定的转速值（如1700rpm），即判断为进行了高速刹车，则油门脚踏板U1输入发动机U2的电控系统ECU的信号无效，并进入步骤3.1，否则进入步骤4,；

步骤3.1、判断实际车速是否大于车速设定值：

通过速度传感器一U4和速度传感器二U5分别获得左、右驱动轮的行走速度V左和V右， VAVG=（V左+V右）/2≈V左≈V右，正常行驶时，左右驱动轮的速度基本一致；

此时实际速度V实际=VAVG=（V左+V右）/2≈V左≈V右

通过速度传感器计算行走速度的计算公式为：V=（N1*2）*（N2*3.14）*3.6）/(N3*N4)；其中，N1为速度传感器获得的脉冲数，N2为驱动轮胎直径，N3 为驱动轮减速机齿数，N4为减速比；由上式可知，N2、N3和N4均为已知的定值，N1分别由速度传感器一U4和速度传感器二U5获得，因此可获得左、右驱动轮的速度V左和V右；

若步骤2中获取的实际车速小于车速设定值中的8km/h，则进入步骤4；否则进入步骤3.2； 

步骤3.2、控制器U3运行PID算法后先减少液压马达一Y2和液压马达二Y3所接收的PWM信号，控制器U3通过液压马达一Y2和液压马达二Y3上的电液比例阀进行PWM信号的传输，然后再减少液压泵Y1所接收的PWM信号；随后返回步骤3.1；

步骤4、判断掉速是否大于设置定：

控制器U3通过速度传感器一U4和速度传感器二U5获得行车速度V1；经过步骤1设置的时间值后，再次通过速度传感器一U4和速度传感器二U5获得行车速度V2，计算掉速值为两者之间的差值，即V1—V2，随后将该掉速值与步骤1中的掉速设定值进行比较；

若掉速小于设定值，返回步骤2，若掉速大于设定值，进入步骤5； 

步骤5、控制器U3运行PID算法后先减少液压泵Y1所接收的PWM信号；然后再减少液压马达一Y2和液压马达二Y3所接收的PWM信号，随后返回步骤2。

上述方法中，控制器U3通过液压泵Y1、液压马达一Y2和液压马达二Y3上的电液比例阀进行PWM信号传输，从而完成对液压泵Y1、液压马达一Y2和液压马达二Y3的调节，其调节过程为：PWM_OUTY1:= ((PWM_MAX-PWM_MIN)*Knob/(Knob_MAX-Knob_MIN)+PWM_MIN)，其中，PWM_OUTY1为输入液压泵Y1的PWM信号，PWM_MAX和PWM_MIN 为控制器U3最大和最小输出PWM值，由控制器的自身的精度有关，Knob为油门脚踏板U1当前的输出电压值，Knob_MAX和Knob_MIN是油门脚踏板U1最大和最小输出电压值；

液压马达一Y2和液压马达二Y3的PWM输出值公式为PWM_OUT=(((PWM_MAX-PWM_MIN)*Knob+(PWM_MIN*Knob_Max-PWM_Max*Knob_Mid))/(Knob_MAX-Knob_MIN)) ，其中PWM_OUT为输入液压马达一Y2和液压马达二Y3的PWM信号，PWM_MAX和PWM_MIN 为控制器U3最大和最小输出PWM值，由控制器的自身的精度有关，Knob为油门脚踏板U1 当前的输出电压值，Knob_MAX和Knob_MIN是油门脚踏板U1最大和最小输出电压值。

Claims (3)

1.一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，其特征在于：所述控制方法包含有控制装置，所述控制装置包含有控制器（U3），所述控制器（U3）上连接有速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5），所述控制器（U3）与刹车踏板（U6）相连，发动机（U2）的电控系统ECU与油门脚踏板（U1）相连，所述发动机（U2）通过联轴器与液压泵（Y1）相连，所述液压泵（Y1）通过管路与液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）相连，所述控制器（U3）分别与液压泵（Y1）、液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）上的电液比例阀的信号输入端相连；

所述控制方法的步骤为：

步骤1：初始化及参数设定：

设置用于判断是否进行高速刹车的发动机（U1）的转速值；

设置用于判断是否掉速的掉速设置定；

对车速设定值进行赋值V设定=8km/h；

在控制器（U3）内设置一用于计算掉速的时间值；

步骤2、数据采集：

控制器（U3）通过与发动机（U2）的电控系统ECU相连获得实际转速，通过速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5）获得实际的行车速度；

步骤3、判断是否高速刹车：

当检测到刹车踏板（U6）被踩下时，若此时发动机（U1）的转速大于步骤1中设定的转速值，即判断为进行了高速刹车，则油门脚踏板（U1）输入发动机（U2）的电控系统ECU的信号无效，并进入步骤3.1，否则进入步骤4；

步骤3.1、判断实际车速是否大于车速设定值：

若步骤2中获取的实际车速小于步骤1中的车速设定值8km/h，则进入步骤4；否则进入步骤3.2； 

步骤3.2、控制器（U3）减少液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）所接收的PWM信号，随后控制器（U3）通过液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）上的电液比例阀将PWM信号的传输至液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3），然后控制器（U3）再减少液压泵（Y1）所接收的PWM信号，并将该PWM信号传输至液压泵（Y1）；随后返回步骤3.1；

步骤4、判断掉速是否大于设置定：

控制器（U3）通过速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5）获得行车速度V1；经过步骤1设置的时间值后，再次通过速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5）获得行车速度V2，计算掉速值为两者之间的差值，即V1—V2，随后将该掉速值与步骤1中的掉速设定值进行比较；

若掉速小于设定值，返回步骤2，若掉速大于设定值，进入步骤5； 

步骤5、控制器（U3）减少液压泵（Y1）所接收的PWM信号；然后再减少液压马达一（Y2）和液压马达二（Y3）所接收的PWM信号，随后返回步骤2。

2.如权利要求1所述一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，其特征在于：步骤2中的实际速度的计算公式为：通过速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5）分别获得左、右驱动轮的行走速度V左和V右， VAVG=（V左+V右）/2。

3.如权利要求2所述一种全液压轮胎压路机功率极限载荷的控制方法，其特征在于：通过速度传感器计算行走速度的计算公式为：V=（N1*2）*（N2*3.14）*3.6）/(N3*N4)；其中，N1为速度传感器获得的脉冲数，N2为驱动轮胎直径，N3 为驱动轮减速机齿数，N4为减速比；由上式可知，N2、N3和N4均为已知的定值，N1分别由速度传感器一（U4）和速度传感器二（U5）获得，因此可分别获得左、右驱动轮的速度V左和V右。

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