CN107102589B - 一种基于施工工艺的多功能档位选择器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于施工工艺的多功能档位选择器，包括数字电位器、控制器、操作手柄、驱动执行装置、发动机；数字电位器、操作手柄、驱动执行装置、发动机均与控制器之间通信连接，以工艺要求的施工行驶速度为控制核心目标，控制器通过工艺档位选择器获得工艺要求的速度档位目标，控制器采集机手操作手柄获得操作意图，控制器同时采集发动机扭矩百分比和行驶速度判断当前工况，然后控制器根据当前工况和操作意图，在档位控制目标下控制发动机转速和驱动执行装置的输出匹配，最终满足工艺要求的同时达到节能的目的。

Description

一种基于施工工艺的多功能档位选择器
技术领域
本发明涉及一种基于施工工艺的多功能档位选择器。
背景技术
早期的轮胎压路机的传动系统均是采用机械传动或液力机械传动，发动机的转速通过脚踏板控制，选择好所需要的工作档位，通过脚踏油门使机器保持需要的速度，整个工作过程中，发动机油门和档位不做调整。随着液压传动的发展和完善，全液压轮胎压路机在国外开始出现并普及，其控制方式是DA控制，也是通过脚踏板控制发动机转速的。近年来，国内的全液压轮胎压路机开始占据轮胎压路机相当份额，其设计原理是从全液压振动压路机演化而来，没有发动机油门脚踏板，发动机始终控制在额定转速下，通过调整液压泵排量来调整所需的工作速度。整个工作过程中，发动机始终工作在额定点。为了保证所需行驶速度，液压泵经常性小排量工作，能量损耗大，整机效率低于液力机械传动模式，使得原本具有的操作性优势大打折扣。
从操作者角度上，目前的操作对行驶速度的控制需要在设计院的工艺设计要求进行工作。操作机手需要先设定好发动机转速，然后通过手柄操作控制行驶速度，但是工艺要求的行驶速度范围不大，操作机手需要一定的时间去控制行驶速度，由于路面压实机械的操作是短距离往返作业，操作机手需要频繁的控制手柄去控制行驶速度。机手的操作强度很大，整车的工作速度不稳定，所以对压实质量也是有一定的影响。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于施工工艺的多功能档位选择器，通过操作档位选择器选择相适应的工艺设计要求的控制速度，控制器采集发动机工况并根据所编写的程序模型对当前的驾驶意图进行判断，控制器通过总线和端口输出控制发动机转速和执行机构（泵、马达）完成行走控制。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：包括数字电位器、控制器、操作手柄、驱动执行装置、发动机；数字电位器、操作手柄、驱动执行装置、发动机均与控制器之间通信连接，以工艺要求的施工行驶速度为控制核心目标，控制器通过工艺档位选择器获得工艺要求的速度档位目标，控制器采集机手操作手柄获得操作意图，控制器同时采集发动机扭矩百分比和行驶速度判断当前工况，然后控制器根据当前工况和操作意图，在档位控制目标下控制发动机转速和驱动执行装置的输出匹配，最终满足工艺要求的同时达到节能的目的。
作为优选方案，所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述数字电位器每个档位的标识对应的行驶速度是当前施工工艺要求的最大车速，且同时具有切换手动挡和自动挡的功能。
作为优选方案，所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述操作手柄线性对应控制速度，最高速度控制目标是当前档位旋钮的速度。
作为优选方案，所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述多功能档位选择器采用数字电位器选择速度档位配合手柄来控制发动机和驱动执行装置，实现稳定的符合工艺的速度控制，同时控制最佳的发动机和驱动执行装置的匹配。
作为优选方案，所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述数字电位器的独立线性度为±3%max；额定功率0.5watt；额定电压5V；绝缘电阻100MΩ；机械档位8档；相邻档位见档位18度，旋转极限角度180度；档位定力矩：0.3~0.5Nm。
作为优选方案，所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述控制器的时钟频率180 MHz。
被冒犯还提供上述的基于施工工艺的多功能档位选择器的工作方法，其特征在于，采用数字电位器选择速度档位配合手柄来控制发动机和驱动执行装置，实现稳定的符合工艺的速度控制，同时控制最佳的发动机和驱动执行装置的匹配；方法包括以下步骤：
步骤a：根据施工工艺的行驶速度要求操作数字电位器；
步骤b：数字电位器的信号进入控制器；
步骤c：控制器根据所选择的档位选择相应的控制策略来实现驱动系统的行驶控制；
步骤d：控制器根据机手操作手柄判断操作意图；
步骤e：控制器采集发动机负载工况及速度数据来判断工况；
步骤f：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对发动机转速进行调节；
步骤g：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对驱动执行装置进行调节。
有益效果：本发明提供的基于施工工艺的多功能档位选择器，采用数字电位器，通过操作档位选择器选择相适应的工艺设计要求的控制速度，控制器采集发动机工况并根据所编写的程序模型对当前的驾驶意图进行判断，控制器通过总线和端口输出控制发动机转速和执行机构（泵、马达）完成行走控制。具有以下优点：1、简化操作可以使操作机手迅速控制整车达到工艺要求的行驶速度。2、控制的行驶速度稳定，可以提供施工质量。3、在自动速度档位控制器可以自动匹配发动机和驱动执行机构，参考操作意图和发动机工况匹配得到最佳工作点，以达到高效节能的目的。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明控制流程原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于施工工艺的多功能档位选择器，包括数字电位器、控制器、操作手柄、驱动执行装置、发动机ECU，
兼顾高低速档位的切换，自动手动的切换，和不同工艺要求的速度的切换。
1.数字电位器的指标为：
l 独立线性度为±3%max；
l 额定功率0.5watt；额定电压5V；
l 绝缘电阻100MΩ；机械档位8档；
l 相邻档位见档位18度，旋转极限角度180度；
l 档位定力矩：0.3~0.5Nm。
2.控制器的指标为：
l 公称电压12 和 24 V
残余纹波 (DIN 40839，部分 1) 最高± 2 V
电源电压，允许范围8 至 32 V
电流消耗：最高 40 A
l 时钟频率：MHz 180
l 内存容量
RAM 1MB 1
Flash EPROM 4MB
EEPROM 32kB
l 电磁兼容性
杂散干扰 (ISO 11452-2) 200 VRMS/m；
杂散干扰 (ISO 11452-5) 100 VRMS/m；
l 工作温度，壳体
在冷却面上具有安装点-40 至 +85 °C (-40 至 +185 °F)
储存温度，壳体短期被动情况下的最高允许外壳温度：-40 至 +105 °C (-40 至+221 °F)
l 抗冲击性a = 400 m/s2；t = 6 ms
每个空间轴 x、y、z 并且在各个方向(正 / 负)运输冲击(IEC 60068-2-27)
l 外壳材料上部
壳体：铸铝材料
底座：深拉铝件
3.所述的控制器具有采集手柄操作信息的功能用于判断操作意图；具有采集发动机扭矩的功能；具有采集当前车速的功能；具有分析当前工况并输出控制发动机转速及驱动执行装置，且手柄能控制的最高速度即当前档位选择器选择对应的速度。
4.操作手柄线性对应控制速度，最高速度控制目标是当前档位旋钮的速度。
如图2所示，本发明还提供上述一种基于施工工艺的多功能档位选择器的控制方法，采用数字电位器选择速度档位配合手柄来控制发动机和驱动执行装置，实现稳定的符合工艺的速度控制，同时控制最佳的发动机和驱动执行装置的匹配，达到高效节能驱动控制的目的；具体步骤如下：
步骤a：根据施工工艺的行驶速度要求操作数字电位器；
步骤b：数字电位器的信号进入控制器；
步骤c：控制器根据所选择的档位选择相应的控制策略来实现驱动系统的行驶控制；
步骤d：控制器根据机手操作手柄判断操作意图；
步骤e：控制器采集发动机负载工况及速度数据来判断工况；
步骤f：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对发动机转速进行调节；
步骤g：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对驱动执行装置进行调节；
采用目前的液压系统，建立发动机转速、先导控制压力、行驶车速的数学模型，以行驶速度为控制目标，优先控制发动机转速作为原则，根据实时工况对发动机转速和控制压力进行匹配控制。控制的核心在于工况判断。
通过对目前控制方案的分析，发现在1档行驶的时候仍然采用发动机额定转速。在匀速行驶时，发动机的储备功率明显高于实际所需功率，同时液压系统的流量存在富余情况，我们可以通过降发动机转速的方式降低实时工况的发动机功率储备，达到节能的效果。在工作的每一个时刻都充分利用发动机的功率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：包括数字电位器、控制器、操作手柄、驱动执行装置、发动机；数字电位器、操作手柄、驱动执行装置、发动机均与控制器之间通信连接，以工艺要求的施工行驶速度为控制核心目标，控制器通过工艺档位选择器获得工艺要求的速度档位目标，控制器采集机手操作手柄获得操作意图，控制器同时采集发动机扭矩百分比和行驶速度判断当前工况，然后控制器根据当前工况和操作意图，在档位控制目标下控制发动机转速和驱动执行装置的输出匹配，最终满足工艺要求的同时达到节能的目的；
所述数字电位器每个档位的标识对应的行驶速度是当前施工工艺要求的最大车速，且同时具有切换手动挡和自动挡的功能。
2.根据权利要求1所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述操作手柄线性对应控制速度，最高速度控制目标是当前档位旋钮的速度。
3.根据权利要求1所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述多功能档位选择器采用数字电位器选择速度档位配合手柄来控制发动机和驱动执行装置，实现稳定的符合工艺的速度控制，同时控制最佳的发动机和驱动执行装置的匹配。
4.根据权利要求1所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述数字电位器的独立线性度为±3%max；额定功率0.5watt；额定电压5V；绝缘电阻100MΩ；机械档位8档；相邻档位见档位18度，旋转极限角度180度；档位定力矩：0.3~0.5Nm。
5.根据权利要求1所述的基于施工工艺的多功能档位选择器，其特征在于：所述控制器的时钟频率180 MHz。
6.权利要求1-5任一项所述的基于施工工艺的多功能档位选择器的工作方法，其特征在于，采用数字电位器选择速度档位配合手柄来控制发动机和驱动执行装置，实现稳定的符合工艺的速度控制，同时控制最佳的发动机和驱动执行装置的匹配；方法包括以下步骤：
步骤a：根据施工工艺的行驶速度要求操作数字电位器；
步骤b：数字电位器的信号进入控制器；
步骤c：控制器根据所选择的档位选择相应的控制策略来实现驱动系统的行驶控制；
步骤d：控制器根据机手操作手柄判断操作意图；
步骤e：控制器采集发动机负载工况及速度数据来判断工况；
步骤f：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对发动机转速进行调节；
步骤g：控制器根据当前判断出的工况和操作意图对驱动执行装置进行调节。
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