CN102485453A - 一种搅拌车恒速控制方法 - Google Patents

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蒋飞翔
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Abstract

本发明涉及一种搅拌车恒速控制方法，该方法通过单片机输出两路PWM信号至比例阀控制接口，经过功率放大后输出至比例阀，再返馈回比例阀接口，由比例阀接口进行电流采样，经过放大滤波后，输出到单片机的模拟数字转换输入端口，单片机通过PID算法，形成闭环控制，给比例阀输出指定的电流。发动机的速度信号是由发动机ECU通过发动机速度输入接口输入单片机，由单片机通过测脉宽的方式计算发动机速度。本发明一方面采用开环控制方式，省去了闭环控制中的转速传感器，降低了成本，实现了混凝土搅拌输送车较高精度的恒速控制，保证了混凝土在输送过程中的质量，延长了输送距离。另一方面采用无线遥控显示方式，大大方便了用户的操作。

Description

一种搅拌车恒速控制方法
技术领域
    本发明涉及一种搅拌车恒速控制方法，在混凝土搅拌输送车的进料、输送及出料等过程中，用于对搅拌桶进行换向及调速控制。
背景技术
    随着商品混凝土的广泛应用，搅拌输送车成了必不可少的运输工具。由于成本限制，绝大部分搅拌输送车均取力于发动机底盘。在运输过程中，随着路况的不同，会导致搅拌桶旋转速度不稳，筒内混凝土流动不均匀，从而影响了混凝土品质。另一方面，搅拌输送车在布料时，也需要控制出料的速度；在进料时，根据不同类型的混凝土，需要调整进料速度。为解决上述问题，国外已经有几种用于混凝土搅拌输送车的恒速控制方法，它们均采用电子与液压技术结合，通过测量搅拌桶的转速来实现闭环控制。采用该控制方式的恒速控制方法存在成本高的问题，不适宜在中国普及。
发明内容
    本发明的目的是提供一种成本低廉的搅拌车恒速控制方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种搅拌车恒速控制方法，包括如下步骤：
（1）、用户通过主控面板将目标速度、工矿等数据输入到控制器，控制器结合目标速度按公式                                                
Figure 953195DEST_PATH_IMAGE001
计算输出到比例阀的电流，其中I 表示比例阀电流，
Figure 425765DEST_PATH_IMAGE002
表示搅拌桶目标速度，
Figure 601531DEST_PATH_IMAGE003
表示发动机目标速度，
Figure 90544DEST_PATH_IMAGE004
 表示比例阀的死区电流，K是一个常数；控制器通过PWM方式，采用PID闭环控制，实现比例阀电流的高精度输出；
    （2）、控制器输出油门控制电压给发动机ECU，通过反馈测量发动机实际转速，将发动机速度调整的到指定的
Figure 314852DEST_PATH_IMAGE003
；
    （3）、比例阀控制比例泵将流体输出至液压马达，由液压马达通过减速机减速后驱动搅拌桶的旋转，从而实现了搅拌桶速度的自动调整；
    （4）、控制器根据公式
Figure 438666DEST_PATH_IMAGE005
计算出搅拌桶的实际转速，其中
Figure 785333DEST_PATH_IMAGE006
表示搅拌的实际转速，
Figure 197860DEST_PATH_IMAGE003
表示发动机的实际转速，I表示输出至比例阀的实际电流，
Figure 288176DEST_PATH_IMAGE004
 表示比例阀的死区电流， K是一个常数；
    （5）、主控面板从控制器读取实际转速，在显示器上显示目标转速、实际转速以及各种工况，并将这些数据通过无线方式发往遥控面板显示，从而实现速度的设定、控制及显示等过程。
    进一步说，所述控制器包括单片机，单片机分别连接比例阀控制接口、发动机速度输入接口、油门控制接口、总线接口、串口通讯总线接口及PTO开关接口。
    进一步说，所述主控面板及所述遥控面板的电路结构相同，包括单片机，单片机分别连接键盘、显示装置、无线收发接口及串口通讯总线接口。
    进一步说，所述显示装置为LCD显示屏或LED显示屏。
    本发明一方面采用开环控制方式，省去了闭环控制中的转速传感器，降低了成本，实现了混凝土搅拌输送车较高精度的恒速控制，保证了混凝土在输送过程中的质量，延长了输送距离。另一方面采用无线遥控显示方式，大大方便了用户的操作。
附图说明
    图1为本发明的控制器电路结构图；
    图2为本发明的主控面板及遥控面板的电路结构图；
    图3为本发明在搅拌输送车中的应用结构图。
具体实施方式
    以下结合实施例来具体说明本发明。
实施例
如图3所示，为本发明提供的一种搅拌车恒速控制方法，包括如下步骤：
步骤1、用户通过主控面板将目标速度、工矿等数据输入到控制器，控制器结合目标速度按公式
Figure 30611DEST_PATH_IMAGE001
计算输出到比例阀的电流，其中I 表示比例阀电流，
Figure 282600DEST_PATH_IMAGE002
表示搅拌桶目标速度，
Figure 182423DEST_PATH_IMAGE003
表示发动机目标速度，
Figure 810851DEST_PATH_IMAGE004
 表示比例阀的死区电流，K是一个常数。控制器通过PWM方式，采用PID闭环控制，实现比例阀电流的高精度输出。
    步骤2、控制器输出油门控制电压给发动机ECU，通过反馈测量发动机实际转速，将发动机速度调整的到指定的
Figure 174836DEST_PATH_IMAGE003
。
    步骤3、比例阀控制比例泵将流体输出至液压马达，由液压马达通过减速机减速后驱动搅拌桶的旋转，从而实现了搅拌桶速度的自动调整。
    步骤4、控制器根据公式
Figure 535410DEST_PATH_IMAGE005
计算出搅拌桶的实际转速，其中
Figure 486311DEST_PATH_IMAGE006
表示搅拌的实际转速，表示发动机的实际转速，I表示输出至比例阀的实际电流，
Figure 809025DEST_PATH_IMAGE004
 表示比例阀的死区电流， K是一个常数。
    步骤5、主控面板从控制器读取实际转速，在显示器上显示目标转速、实际转速以及各种工况，并将这些数据通过无线方式发往遥控面板显示，从而实现速度的设定、控制及显示等过程。
在混凝土的运输过程中，由于发动机速度是由驾驶员控制的，控制器无须自动调整发动机速度，只需测出发动机的速度后，按上述公式计算出比例阀电流后输出即可。
    其中，控制器的电路结构如图1所示，包括单片机，单片机分别连接比例阀控制接口、发动机速度输入接口、油门控制接口、CAN总线接口、RS485总线接口及PTO开关接口。
    结合图1及图3，控制器的工作流程为：单片机输出两路PWM信号至比例阀控制接口，经过功率放大后输出至比例阀，再返馈回比例阀接口，由比例阀接口进行电流采样，经过放大滤波后，输出到单片机的模拟数字转换输入端口，单片机通过PID算法，形成闭环控制，给比例阀输出指定的电流。发动机的速度信号是由发动机ECU通过发动机速度输入接口输入单片机，由单片机通过测脉宽的方式计算发动机速度。搅拌输送车的PTO开关信号经PTO开关接口后，输出到单片机的输入接口，单片机输出一路控制信号至PTO开关接口，用于控制PTO开关信号的通断，从而实现发动机转速自动控制、脚动控制的转换。单片机输出一路PWM信号至油门控制接口，由油门控制接口滤波后形成直流电压信号输出给发动机ECU，该直流电压信号可以由单片机任意调节，实现了单片机控制发动机转速。发动机的转速测量及控制也可以由单片机通过CAN总线接口以J1939协议直接从发动机ECU中读取。
    主控面板及遥控面板的电路结构相同，如图2所示，包括单片机，单片机通过SPI总线与液晶显示器连接，用于显示实际转速、目标转速、以及各种控制状态。键盘连接到单片机输入口，用于设定设定目标转速以及各种工况的输入，如自动进料、自动出料、搅动出料、恒速、停止等。单片机通过SPI总线与无线收发模块连接，实现主控面板与遥控面板之间的通讯。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人士应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。
本发明要求保护范围同所附的权利要求书及其它等效物界定。

Claims (4)

1.一种搅拌车恒速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、用户通过主控面板将目标速度、工矿等数据输入到控制器，控制器结合目标速度按公式                                               
Figure 2010105736691100001DEST_PATH_IMAGE002
计算输出到比例阀的电流，其中I 表示比例阀电流，
Figure 2010105736691100001DEST_PATH_IMAGE004
表示搅拌桶目标速度，
Figure 2010105736691100001DEST_PATH_IMAGE006
表示发动机目标速度， 表示比例阀的死区电流，K是一个常数；控制器通过PWM方式，采用PID闭环控制，实现比例阀电流的高精度输出；
    （2）、控制器输出油门控制电压给发动机ECU，通过反馈测量发动机实际转速，将发动机速度调整的到指定的
Figure 247681DEST_PATH_IMAGE006
；
    （3）、比例阀控制比例泵将流体输出至液压马达，由液压马达通过减速机减速后驱动搅拌桶的旋转，从而实现了搅拌桶速度的自动调整；
    （4）、控制器根据公式
Figure DEST_PATH_IMAGE010
计算出搅拌桶的实际转速，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示搅拌的实际转速，
Figure 981151DEST_PATH_IMAGE006
表示发动机的实际转速，I表示输出至比例阀的实际电流，
Figure 715495DEST_PATH_IMAGE008
 表示比例阀的死区电流， K是一个常数；
    （5）、主控面板从控制器读取实际转速，在显示器上显示目标转速、实际转速以及各种工况，并将这些数据通过无线方式发往遥控面板显示，从而实现速度的设定、控制及显示等过程。
2.如权利要求1所述的一种搅拌车恒速控制方法，其特征在于，所述控制器包括单片机，单片机分别连接比例阀控制接口、发动机速度输入接口、油门控制接口、总线接口、串口通讯总线接口及PTO开关接口。
3.如权利要求1所述的一种搅拌车恒速控制方法，其特征在于，所述主控面板及所述遥控面板的电路结构相同，包括单片机，单片机分别连接键盘、显示装置、无线收发接口及串口通讯总线接口。
4.如权利要求3所述的一种搅拌车恒速控制方法，其特征在于，所述显示装置为LCD显示屏或LED显示屏。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111190376A (zh) * 2020-02-21 2020-05-22 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种适用于农机ecu的比例阀驱动电路及控制方法
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