CN103135621A - 振动压路机用恒速控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动压路机用恒速控制系统及方法，其系统包括操纵手柄和电位器，以及A/D转换电路模块、控制器模块、供电电源、数据存储器、触摸式液晶显示屏和手动开关，控制器模块的输入端接有压实行走速度传感器、前行程传感器和后行程传感器，控制器模块的输出端接有行走液压泵电磁阀和振动泵电磁阀；其方法包括步骤：一、启动，二、设置控制参数，三、对振动压路机的启动速度进行控制，四、判断振动压路机是否已启动，并判断出行驶方向，五、对振动压路机的压实行走速度进行控制，六、关闭恒速控制系统。本发明设计合理，降低了驾驶员的操纵强度，提高了压实工作质量和效率，增加了液压系统的可靠性，确保了行驶安全性，推广应用价值高。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械控制技术领域，尤其是涉及一种振动压路机用恒速控制系统及方法。
背景技术
压路机压实行走速度的稳定性决定了其压实工作质量，也就是路面的压实平整度。压路机压实行走速度过快，将出现压实不均匀且产生波浪，影响平整度；压路机压实行走速度过慢，将出现过压实现象，影响压实质量。现有的振动压路机压实行走速度只能通过控制操纵手柄控制，只要向前推动仪表台右侧的操纵手柄，压路机即会朝前行驶，而且向前推动操纵手柄的角度越大，压路机行驶速度越快；反之，将操纵手柄向后拉，压路机则向后行驶，向后拉动的角度越大，后退的速度越快；若将手柄停在中位，压路机就会自动停止行走，并且自动刹车。由于控制手柄没有速度标定功能，因此很难保证行驶速度的一致性。行驶速度的变化会影响作业过程中的步频比，进而破坏了路面压实的均匀性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、实现方便、降低了驾驶员的操纵强度、能够有效地提高压实作业质量及效率的振动压路机用恒速控制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种振动压路机用恒速控制系统，包括操纵手柄和与操纵手柄连接且用于将操纵手柄的动作信号转换成电流信号输出的电位器，其特征在于：还包括与电位器相接且用于将电位器输出的电流信号转换成数字信号的A/D转换电路模块、与A/D转换电路模块相接的控制器模块和为系统中各用电模块供电的供电电源，以及与所述控制器模块相接的数据存储器和触摸式液晶显示屏，所述供电电源为系统中各用电模块供电的供电回路中串联有用于开启或关闭所述恒速控制系统的手动开关，所述控制器模块的输入端接有用于对振动压路机的压实行走速度进行实时检测的压实行走速度传感器、用于对操纵手柄操作到前端最大位置处进行检测的前行程传感器和用于对操纵手柄操作到后端最大位置处进行检测的后行程传感器，所述控制器模块的输出端接有用于控制行走液压泵动作的行走液压泵电磁阀和用于控制振动泵动作的振动泵电磁阀，所述行走液压泵电磁阀连接在行走液压泵的供油回路中，所述振动泵电磁阀连接在振动泵的供油回路中。
上述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述供电电源为充电电池。
上述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述控制器模块为单片机。
上述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述单片机为芯片MSP430F149。
上述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述数据存储器为Flash存储器、CF卡或SD卡。
上述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述压实行走速度传感器为霍尔式车速传感器或光电式车速传感器。
本发明还提供了一种数据处理速度快、实时性能好、控制及时有效、提高了压实工作质量和效率、增加了液压系统的可靠性、确保了行驶安全性的振动压路机用恒速控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、启动恒速控制系统：按下手动开关，所述供电电源开始为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统启动；
步骤二、设置控制参数：通过操作触摸式液晶显示屏设置振动压路机的启动速度设定值vqs、压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin；其中，vymin<vqs<vymax；
步骤三、振动压路机启动过程中，所述控制器模块根据电位器检测到的信号对振动压路机的启动速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤301、启动速度的实时检测与传输：操纵手柄动作时，所述电位器将操纵手柄的动作信号转换成电流模拟信号输出，A/D转换电路模块将电位器输出的电流模拟信号转换成电流数字信号并实时传输给控制器模块；
步骤302、启动速度的处理与控制：所述控制器模块每隔时间Δt1对A/D转换电路模块传输的数字信号进行采样，首先，所述控制器模块将第i个时刻采样得到的电流数字信号Ii与第i-1个时刻采样得到的电流数字信号Ii-1做差，得到电流在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt时间内的变化ΔI=Ii-Ii-1；接着，所述控制器模块根据公式
计算得到所述振动压路机在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt1时间内的启动速度vqi，并将启动速度vqi与启动速度设定值vqs比较，当vqi>vqs时，所述控制器模块输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀，控制振动压路机以速度vqs启动，当vqi<vqs时，所述控制器模块输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀，控制振动压路机以速度vqi启动；其中，i=2～n，n为自然数；
步骤四、所述控制器模块根据前行程传感器和后行程传感器是否有高电平输出，判断所述振动压路机是否已启动，并判断出振动压路机的行驶方向：当操纵手柄操作到前端最大位置处时，前行程传感器输出一个高电平给所述控制器模块，所述控制器模块接收到前行程传感器输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向前行驶；当操纵手柄操作到后端最大位置处时，后行程传感器输出一个高电平给所述控制器模块，所述控制器模块接收到后行程传感器输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向后行驶；
步骤五、振动压路机启动后，所述控制器模块根据压实行走速度传感器检测到的信号对振动压路机的压实行走速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤501、压实行走速度的实时检测与传输：所述振动压路机向前或向后压实作业过程中，所述压实行走速度传感器对振动压路机的压实行走速度进行实时检测并将所检测到的压实行走速度信号实时传输给控制器模块；
步骤502、压实行走速度的处理与控制：所述控制器模块每隔时间Δt2对压实行走速度传感器传输的压实行走速度信号进行采样，并将第j个时刻采样得到的压实行走速度vyj与压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin比较，当vymin<vyj<vymax时，所述控制器模块输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀，控制振动压路机以速度vys行走压实；当vyj>vymax或vyj<vymin时，所述控制器模块输出相应的控制信号给振动泵电磁阀，控制振动泵停止工作；其中，j=1～n，n为自然数；
步骤六、关闭恒速控制系统：压实作业结束后或恒速控制系统出现故障时，按下手动开关，所述供电电源停止为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统关闭。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明恒速控制系统采用了模块化的设计，结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
2、本发明恒速控制系统的安装使用便捷，一次安装好后能够长期使用，无需经常维护维修。
3、本发明恒速控制方法的数据处理速度快，实时性能好，控制及时有效。
4、本发明能够实现振动压路机恒速压实的自动控制，确保压实过程中均匀一致的冲击间隔，提高了压实工作质量，提高了路面的压实平整度，降低了驾驶员的操纵强度，进而能够有效地提高压实作业效率。
5、本发明能够控制行走液压泵的启动特性，降低液压系统的瞬态负载，增加了液压系统的可靠性。
6、本发明保证了行驶速度的一致性，通过根据行驶速度控制振动泵的停止，不仅保证了路面压实的均匀性，而且确保了行驶安全性。
7、本发明的实用性强，使用效果好，推广应用价值高。
综上所述，本发明设计合理，安装使用便捷，降低了驾驶员的操纵强度，保证了路面压实的均匀性，提高了压实工作质量和效率，增加了液压系统的可靠性，确保了行驶安全性，推广应用价值高。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明恒速控制系统的电路原理框图。
图2为本发明恒速控制方法的方法流程图。
附图标记说明:
1—电位器； 2—A/D转换电路模块； 3—控制器模块；
4—数据存储器； 5—触摸式液晶显示屏； 6—手动开关；
7—供电电源； 8—压实行走速度传感器； 9—前行程传感器；
10—后行程传感器； 11—行走液压泵电磁阀； 12—振动泵电磁阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的振动压路机用恒速控制系统，包括操纵手柄和与操纵手柄连接且用于将操纵手柄的动作信号转换成电流信号输出的电位器1，还包括与电位器1相接且用于将电位器1输出的电流信号转换成数字信号的A/D转换电路模块2、与A/D转换电路模块2相接的控制器模块3和为系统中各用电模块供电的供电电源7，以及与所述控制器模块3相接的数据存储器4和触摸式液晶显示屏5，所述供电电源7为系统中各用电模块供电的供电回路中串联有用于开启或关闭所述恒速控制系统的手动开关6，所述控制器模块3的输入端接有用于对振动压路机的压实行走速度进行实时检测的压实行走速度传感器8、用于对操纵手柄操作到前端最大位置处进行检测的前行程传感器9和用于对操纵手柄操作到后端最大位置处进行检测的后行程传感器10，所述控制器模块3的输出端接有用于控制行走液压泵动作的行走液压泵电磁阀11和用于控制振动泵动作的振动泵电磁阀12，所述行走液压泵电磁阀11连接在行走液压泵的供油回路中，所述振动泵电磁阀12连接在振动泵的供油回路中。
本实施例中，所述供电电源7为充电电池。所述控制器模块3为单片机。所述单片机为芯片MSP430F149。所述数据存储器4为Flash存储器、CF卡或SD卡。所述压实行走速度传感器8为霍尔式车速传感器或光电式车速传感器。
结合图2，本发明所述的振动压路机用恒速控制方法，包括以下步骤：
步骤一、启动恒速控制系统：按下手动开关6，所述供电电源7开始为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统启动；
步骤二、设置控制参数：通过操作触摸式液晶显示屏5设置振动压路机的启动速度设定值vqs、压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin；其中，vymin<vqs<vymax；
步骤三、振动压路机启动过程中，所述控制器模块3根据电位器1检测到的信号对振动压路机的启动速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤301、启动速度的实时检测与传输：操纵手柄动作时，所述电位器1将操纵手柄的动作信号转换成电流模拟信号输出，A/D转换电路模块2将电位器1输出的电流模拟信号转换成电流数字信号并实时传输给控制器模块3；
步骤302、启动速度的处理与控制：所述控制器模块3每隔时间Δt1对A/D转换电路模块2传输的数字信号进行采样，首先，所述控制器模块3将第i个时刻采样得到的电流数字信号Ii与第i-1个时刻采样得到的电流数字信号Ii-1做差，得到电流在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt时间内的变化ΔI=Ii-Ii-1；接着，所述控制器模块3根据公式
计算得到所述振动压路机在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt1时间内的启动速度vqi，并将启动速度vqi与启动速度设定值vqs比较，当vqi>vqs时，所述控制器模块3输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀11，控制振动压路机以速度vqs启动，当vqi<vqs时，所述控制器模块3输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀11，控制振动压路机以速度vqi启动；其中，i=2～n，n为自然数；
步骤四、所述控制器模块3根据前行程传感器9和后行程传感器10是否有高电平输出，判断所述振动压路机是否已启动，并判断出振动压路机的行驶方向：当操纵手柄操作到前端最大位置处时，前行程传感器9输出一个高电平给所述控制器模块3，所述控制器模块3接收到前行程传感器9输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向前行驶；当操纵手柄操作到后端最大位置处时，后行程传感器10输出一个高电平给所述控制器模块3，所述控制器模块3接收到后行程传感器10输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向后行驶；
步骤五、振动压路机启动后，所述控制器模块3根据压实行走速度传感器8检测到的信号对振动压路机的压实行走速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤501、压实行走速度的实时检测与传输：所述振动压路机向前或向后压实作业过程中，所述压实行走速度传感器8对振动压路机的压实行走速度进行实时检测并将所检测到的压实行走速度信号实时传输给控制器模块3；
步骤502、压实行走速度的处理与控制：所述控制器模块3每隔时间Δt2对压实行走速度传感器8传输的压实行走速度信号进行采样，并将第j个时刻采样得到的压实行走速度vyj与压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin比较，当vymin<vyj<vymax时，所述控制器模块3输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀11，控制振动压路机以速度vys行走压实；当vyj>vymax或vyj<vymin时，所述控制器模块3输出相应的控制信号给振动泵电磁阀12，控制振动泵停止工作；其中，j=1～n，n为自然数；
步骤六、关闭恒速控制系统：压实作业结束后或恒速控制系统出现故障时，按下手动开关6，所述供电电源7停止为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统关闭。
另外，以上控制过程中，还可以通过触摸式液晶显示屏5对检测到的启动速度和压实行走速度进行实时显示，供工作人员清楚地了解振动压路机的工作状态。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种振动压路机用恒速控制系统，包括操纵手柄和与操纵手柄连接且用于将操纵手柄的动作信号转换成电流信号输出的电位器（1），其特征在于：还包括与电位器（1）相接且用于将电位器（1）输出的电流信号转换成数字信号的A/D转换电路模块（2）、与A/D转换电路模块（2）相接的控制器模块（3）和为系统中各用电模块供电的供电电源（7），以及与所述控制器模块（3）相接的数据存储器（4）和触摸式液晶显示屏（5），所述供电电源（7）为系统中各用电模块供电的供电回路中串联有用于开启或关闭所述恒速控制系统的手动开关（6），所述控制器模块（3）的输入端接有用于对振动压路机的压实行走速度进行实时检测的压实行走速度传感器（8）、用于对操纵手柄操作到前端最大位置处进行检测的前行程传感器（9）和用于对操纵手柄操作到后端最大位置处进行检测的后行程传感器（10），所述控制器模块（3）的输出端接有用于控制行走液压泵动作的行走液压泵电磁阀（11）和用于控制振动泵动作的振动泵电磁阀（12），所述行走液压泵电磁阀（11）连接在行走液压泵的供油回路中，所述振动泵电磁阀（12）连接在振动泵的供油回路中。
2.按照权利要求1所述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述供电电源（7）为充电电池。
3.按照权利要求1所述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述控制器模块（3）为单片机。
4.按照权利要求3所述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述单片机为芯片MSP430F149。
5.按照权利要求1所述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述数据存储器（4）为Flash存储器、CF卡或SD卡。
6.按照权利要求1所述的振动压路机用恒速控制系统，其特征在于：所述压实行走速度传感器（8）为霍尔式车速传感器或光电式车速传感器。
7.一种利用如权利要求1所述恒速控制系统的振动压路机用恒速控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、启动恒速控制系统：按下手动开关（6），所述供电电源（7）开始为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统启动；
步骤二、设置控制参数：通过操作触摸式液晶显示屏（5）设置振动压路机的启动速度设定值vqs、压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin；其中，vymin<vqs<vymax；
步骤三、振动压路机启动过程中，所述控制器模块（3）根据电位器（1）检测到的信号对振动压路机的启动速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤301、启动速度的实时检测与传输：操纵手柄动作时，所述电位器（1）将操纵手柄的动作信号转换成电流模拟信号输出，A/D转换电路模块（2）将电位器（1）输出的电流模拟信号转换成电流数字信号并实时传输给控制器模块（3）；
步骤302、启动速度的处理与控制：所述控制器模块（3）每隔时间Δt1对A/D转换电路模块（2）传输的数字信号进行采样，首先，所述控制器模块（3）将第i个时刻采样得到的电流数字信号Ii与第i-1个时刻采样得到的电流数字信号Ii-1做差，得到电流在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt时间内的变化ΔI=Ii-Ii-1；接着，所述控制器模块（3）根据公式
计算得到所述振动压路机在从第i-1个时刻到第i个时刻的Δt1时间内的启动速度vqi，并将启动速度vqi与启动速度设定值vqs比较，当vqi>vqs时，所述控制器模块（3）输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀（11），控制振动压路机以速度vqs启动，当vqi<vqs时，所述控制器模块（3）输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀（11），控制振动压路机以速度vqi启动；其中，i=2～n，n为自然数；
步骤四、所述控制器模块（3）根据前行程传感器（9）和后行程传感器（10）是否有高电平输出，判断所述振动压路机是否已启动，并判断出振动压路机的行驶方向：当操纵手柄操作到前端最大位置处时，前行程传感器（9）输出一个高电平给所述控制器模块（3），所述控制器模块（3）接收到前行程传感器（9）输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向前行驶；当操纵手柄操作到后端最大位置处时，后行程传感器（10）输出一个高电平给所述控制器模块（3），所述控制器模块（3）接收到后行程传感器（10）输出的高电平信号并判断出所述振动压路机已启动且向后行驶；
步骤五、振动压路机启动后，所述控制器模块（3）根据压实行走速度传感器（8）检测到的信号对振动压路机的压实行走速度进行控制，其具体过程包括以下步骤：
步骤501、压实行走速度的实时检测与传输：所述振动压路机向前或向后压实作业过程中，所述压实行走速度传感器（8）对振动压路机的压实行走速度进行实时检测并将所检测到的压实行走速度信号实时传输给控制器模块（3）；
步骤502、压实行走速度的处理与控制：所述控制器模块（3）每隔时间Δt2对压实行走速度传感器（8）传输的压实行走速度信号进行采样，并将第j个时刻采样得到的压实行走速度vyj与压实行走速度设定值vys、压实行走速度最大值vymax和压实行走速度最小值vymin比较，当vymin<vyj<vymax时，所述控制器模块（3）输出相应的控制信号给行走液压泵电磁阀（11），控制振动压路机以速度vys行走压实；当vyj>vymax或vyj<vymin时，所述控制器模块（3）输出相应的控制信号给振动泵电磁阀（12），控制振动泵停止工作；其中，j=1～n，n为自然数；
步骤六、关闭恒速控制系统：压实作业结束后或恒速控制系统出现故障时，按下手动开关（6），所述供电电源（7）停止为系统中各用电模块供电，所述恒速控制系统关闭。
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