CN108005889A - 多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车 - Google Patents

多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车 Download PDF

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Abstract

本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车。该方法包括以下步骤：计算在m个不同液压泵排量和n个不同发动机转速下的液压系统效率值，并生成具有m*n个点的系统效率图，将系统效率图输入到前馈控制器中，在不同液压泵排量和不同发动机转速下，查找系统效率图确定新的液压泵设定排量，根据新确定的液压泵设定排量与液压泵排量修正值计算得出液压泵最终排量，并确保液压马达的转速恒定。通过使用本发明所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车，能够有效的提高前馈控制的精度，保证控制系统能够快速、准确调节液压泵排量，保证液压马达的转速恒定，保证喷洒水流的均匀。

Description

多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车
技术领域
本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车。
背景技术
目前，多功能喷洒车多是在重卡底盘上直接进行改装，变量液压泵通过发动机后取力驱动，并与定量液压马达组成闭式回路，喷洒装置则由液压马达直接驱动。在喷洒作业过程中，司机通过脚油门踏板控制车速以及发动机转速。由于很难保持踏板开度的恒定，发动机的转速极易发生波动，而一旦发动机的转速发生波动，则会引起喷洒流量不稳，造成喷洒液浪费或者局部喷洒量不足。
当前，针对多功能喷洒车的恒定喷洒量控制技术主要有两种方案：一种是纯闭环控制，控制器通过检测喷洒马达实际转速与设定转速偏差来调节液压泵的排量；另一种也是通过前馈+闭环的控制方法，但是前馈算法中通常将液压系统效率设定为一常数，并没有考虑到液压系统效率在不同工况下会发生变化，结果导致前馈计算结果偏差较大，影响控制效果。
以上两种控制方法均要求闭环控制器能够快速、准确地响应发动机的转速变化并调节液压泵的排量。但是由于发动机转速是通过脚油门控制并且发动机后取力到液压泵通常是升速关系，因此发动机转速变化非常快，依靠闭环控制很难快速准确的调节液压泵的排量，保持马达的转速恒定，闭环PID参数整定也极其困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提出了一种多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其中包括以下步骤：
向液压泵输入m个不同值的固定电流，并分别采集m个所述固定电流对应的m个液压泵排量；
对m个液压泵排量中任一个排量的液压系统分别改变发动机的实际转速，并分别采集n个发动机转速；
根据公式计算在m个不同液压泵排量和n个不同发动机转速下的液压系统效率值，并生成具有m*n个点的系统效率图，其中，η为所述液压系统效率值，Nm为所述液压马达的实际转速，Qm为所述液压马达的排量，Ne为所述发动机的实际转速，Qp为所述液压泵的实际排量，r 为所述液压泵的转速到所述发动机的转速的升速比；
将所述系统效率图输入到前馈控制器中；
在不同液压泵排量和不同发动机转速下，查找所述系统效率图确定新的液压泵设定排量；
根据新确定的液压泵设定排量与液压泵排量修正值计算得出液压泵最终排量，并确保所述液压马达的转速恒定。
进一步地，该方法还包括对所述系统效率图中m*n个点中任一一点效率值的修正，包括以下步骤：
分别设定发动机转速和液压泵排量；
检测发动机转速与液压泵排量是否在设定范围内；
若发动机转速与液压泵排量在设定范围内，根据公式计算当前工况下的所述液压系统效率值，每个工作周期内计算一次，共计x次，取x次的平均值作为最终的效率值；
若发动机转速与液压泵排量其中之一不在所述设定范围内，则重新进行设定；
将计算后的最终的效率值保存到车辆存储器中。
进一步地，通过将所述液压马达的实际转速和所述液压马达的设定转速输入到PID控制器中，确定所述液压泵的排量修正值。
进一步地，所述m个固定电流的电流值由小到大依次增大。
进一步地，所述n个发动机转速的数值由小到大依次增大。
进一步地，通过液压马达转速传感器采集所述液压马达的实际转速。
进一步地，通过CAN总线采集所述发动机的实际转速。
进一步地，通过读取所述液压泵的电磁阀电流，并对比所述液压泵的电流-排量转换曲线采集所述液压泵的实际排量。
进一步地，通过踩踏油门踏板改变所述发动机的实际转速。
本发明还提出了一种多功能喷洒车，包括控制器，所述控制器能够执行上述所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法。
通过使用本发明所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车，能够有效的提高前馈控制的精度，保证控制系统能够快速、准确的调节液压泵的排量，保证液压马达的转速恒定，保证喷洒水流的均匀。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例中的喷洒系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中的控制器软件的架构图；
图3为本发明实施例中的液压马达恒转速的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例中的系统效率图中m*n个点任一一点效率值的修正流程图。
附图中各标记表示如下：
10：发动机、20：液压泵、30：液压马达、40：喷洒装置。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1为本发明实施例中的喷洒系统的结构示意图。如图所示，其中包括发动机10、液压泵20、液压马达30和喷洒装置40。其中，液压泵20 为变量泵，液压马达30为定量马达。喷洒装置40通过液压泵20和液压马达30组成的液压回路进行驱动，液压泵20与发动机10的后取力端口相连接。
图2为本发明实施例中的控制器软件的架构图。如图所示，其中根据液压马达30的实际转速、液压马达30的排量，发动机10的实际转速、液压泵20的实际排量修正液压系统效率值，并将修正后的液压系统效率值输入到前馈控制器中，确保前馈控制器计算结果的准确。同时，将液压马达30的实际转速和液压马达30的设定转速输入到PID控制器中，经过计算得出液压泵排量修正值。根据新确定的液压泵设定排量与液压泵排量修正值计算得出液压泵最终排量，并确保液压马达30的转速恒定。
影响液压系统效率的因素主要有：发动机10的转速、液压泵20的排量、液压油的温度、系统压力等等。由于液压油的温度不会突变，并且对于喷洒车而言，负载比较稳定不会引起系统压力的过大波动，因此油温与压力对液压系统效率值的影响完全可以通过闭环系统来进行补偿。而发动机10的转速与液压泵20的排量则变化较快，闭环系统很难达到快速准确的补偿。
通过使用本发明所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车，能够得到液压系统在不同发动机的转速与液压泵的排量下的液压系统效率值，能够有效的提高前馈控制的精度，保证控制系统能够快速、准确的调节液压泵的排量，保证液压马达的转速恒定，保证喷洒水流的均匀。
图3为本发明实施例中的液压马达恒转速的控制方法的流程图。如图 3所示，该方法包括以下步骤：
向液压泵20输入m个固定电流，并分别采集m个固定电流对应的m 个液压泵排量。其中，m个固定电流的电流值由小到大依次增大。
对m个液压泵排量中任一个排量的液压系统分别改变发动机的实际转速，并分别采集n个发动机转速。其中，n个发动机转速的数值由小到大依次增大。
根据公式计算在m个液压泵排量和n个发动机转速下的液压系统效率值，并生成具有m*n个点的系统效率图。
其中，η为液压系统效率值，Nm为液压马达30的实际转速，Qm为液压马达30的排量，Ne为发动机10的实际转速，Qp为液压泵20的实际排量，r为液压泵20的转速到发动机10的转速的升速比。
液压马达30的实际转速Nm通过液压马达转速传感器进行采集，液压马达30的排量Qm为常数，发动机10的实际转速Ne通过踩踏油门踏板进行改变并通过CAN总线进行采集，液压泵20的实际排量Qp通过读取液压泵20的电磁阀电流，并对比液压泵20的电流-排量转换曲线进行采集，升速比r为常数。由此可以准确的计算出液压系统效率值。
将系统效率图输入到前馈控制器中，在不同液压泵排量和不同发动机转速下，根据系统效率图确定新的液压泵设定排量。
根据不同液压泵排量和不同发动机转速可计算得出具有m*n个点的系统效率图，其中，系统效率图中每两点之间可以进行线性差值，保证在系统效率图内各点对应的不同液压泵排量和不同发动机转速均有对应的效率值，保证根据系统效率图确定的新的液压泵设定排量更加准确可靠。
根据新确定的液压泵设定排量与液压泵排量修正值计算得出液压泵最终排量，并确保液压马达30的转速恒定。
进一步地，通过将液压马达30的实际转速和液压马达30的设定转速输入到PID控制器中，计算得出液压泵排量修正值。
进一步地，该控制方法还还包括对系统效率图中m*n个点中任一一点效率值的修正。图4为本发明实施例中的系统效率图中m*n个点任一一点效率值的修正流程图。如图所示，该修正过程包括以下步骤：
分别设定发动机转速和液压泵排量。
检测发动机转速与液压泵排量是否在设定范围内。
若发动机转速与液压泵排量在设定范围内，根据公式计算当前工况下的液压系统效率值，每个工作周期内计算一次，共计x次，取 x次的平均值作为最终的效率值。
若发动机转速与液压泵排量其中之一不在设定范围内，则重新进行设定。
将计算后的最终的效率值保存到车辆存储器中。
通过对系统效率图中m*n个点任一一点效率值进行多次计算，求其平均值，使该点的效率值计算结果更加精确可靠，从而确保液压系统效率值的准确性。
本发明还提出了一种多功能喷洒车，包括控制器，该控制器能够执行上述所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法。
通过使用本发明所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法及多功能喷洒车，能够有效的提高前馈控制的精度，保证控制系统能够快速、准确的调节液压泵的排量，保证液压马达的转速恒定，保证喷洒水流的均匀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
向液压泵输入m个不同值的固定电流，并分别采集m个所述固定电流对应的m个液压泵排量；
对m个液压泵排量中任一个排量的液压系统分别改变发动机的实际转速，并分别采集n个发动机转速；
根据公式计算在m个不同液压泵排量和n个不同发动机转速下的液压系统效率值，并生成具有m*n个点的系统效率图，其中，η为所述液压系统效率值，Nm为所述液压马达的实际转速，Qm为所述液压马达的排量，Ne为所述发动机的实际转速，Qp为所述液压泵的实际排量，r为所述液压泵的转速到所述发动机的转速的升速比；
将所述系统效率图输入到前馈控制器中；
在不同液压泵排量和不同发动机转速下，查找所述系统效率图确定新的液压泵设定排量；
根据新确定的液压泵设定排量与液压泵排量修正值计算得出液压泵最终排量，并确保所述液压马达的转速恒定。
2.根据权利要求1所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，还包括对所述系统效率图中m*n个点中任一一点效率值的修正，其特征在于，包括以下步骤：
分别设定发动机转速和液压泵排量；
检测发动机转速与液压泵排量是否在设定范围内；
若发动机转速与液压泵排量在设定范围内，根据公式计算当前工况下的所述液压系统效率值，每个工作周期内计算一次，共计x次，取x次的平均值作为最终的效率值；
若发动机转速与液压泵排量其中之一不在所述设定范围内，则重新进行设定；
将计算后的最终的效率值保存到车辆存储器中。
3.根据权利要求1所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，通过将所述液压马达的实际转速和所述液压马达的设定转速输入到PID控制器中，确定液压泵排量修正值。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，所述m个固定电流的电流值由小到大依次增大。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，所述n个发动机转速的数值由小到大依次增大。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，通过液压马达转速传感器采集所述液压马达的实际转速。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，通过CAN总线采集所述发动机的实际转速。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，通过读取所述液压泵的电磁阀电流，并对比所述液压泵的电流-排量转换曲线采集所述液压泵的实际排量。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法，其特征在于，通过踩踏油门踏板改变所述发动机的实际转速。
10.一种多功能喷洒车，包括控制器，其特征在于，所述控制器能够执行上述权利要求1-9中任一项所述的多功能喷洒车液压马达恒转速的控制方法。
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