CN111258233B - 一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，通过CAN总线与上位机和显示屏进行相互通讯，通过显示屏或上位机组合操作，能够标定并显示设备工作模式和相关参数及设备状态，控制器根据标定的工作模式计算并控制相应的扭矩输出，灵活可靠地实现上位机与控制器在缓速器电机扭矩输出方面的控制、显示功能，能够满足不同农机具匹配拖拉机的动力扭矩输出的仿真测试试验需求，并且在显示屏、上位机软件上能够显示相关反馈信息。

Description

一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统

技术领域

本发明属于拖拉机动力输出测试设备技术领域，具体涉及一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统。

背景技术

拖拉机动力扭矩输出轴驱动的农机具产品多种多样，如：犁具、耙地机具、耕地机具、整地机具等。在验证多种农机具的产品功能及可靠性的试验期间，依据现有的的试验方法，功能及可靠性试验过程时间长，且其试验过程受农田各种农艺的季节性不同、天气状况不同和作业面积等因素的影响很大，严重影响试验进度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种适用性广、可靠的拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，可以在农机具产品设计验证的前提下，为不同的农机具仿真测试设备提供控制和显示手段。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，所述控制系统包括数据采集处理模块、线束模块、CAN通讯模块、D/A驱动模块和开关量驱动模块，所述数据采集处理模块用于采集仿真测试设备上的各路模拟信号、数字信号及转速信号，并通过CAN总线将采集到的数据传递至显示屏和上位机上，所述显示屏能够设置、启动设备的工作模式并显示相关状态，所述上位机能够设置相关参数并显示状态，上位机或显示屏依据各农机具的工作工况而设定设备的工作模式和相关参数，控制系统根据上位机或显示屏所设定的工作模式和相关参数综合计算出左、右缓速器电机驱动扭矩对应的控制电压，并通过D/A驱动模块进行输出控制，控制系统同时也判断相应的冲击扭矩及附加扭矩是否加载，并通过开关量驱动模块输出对相应电磁阀的控制，最终实现仿真测试设备在动力输出轴上的综合扭矩输出。

仿真测试设备的工作模式包括三种：恒扭矩、恒转速及路谱模式，恒扭矩和恒转速工作模式以拖拉机动力输出轴的扭矩或转速为目标，通过PID控制，最终实现缓速器电机驱动输出控制；路谱模式根据实际采集的农机具工作路谱，输入到此模式的控制map中，便可实现最终的缓速器电机驱动输出控制。

数据采集模块采集的信号包括：左、右缓速器电机温度，动力输出轴扭矩及转速信号，缓速器加载开关信号。

有益效果：本发明的控制系统，通过CAN总线与上位机和显示屏进行相互通讯，通过显示屏或上位机组合操作，能够标定并显示设备工作模式和相关参数及设备状态，控制器根据标定的工作模式计算并控制相应的扭矩输出，灵活可靠地实现上位机与控制器在缓速器电机扭矩输出方面的控制、显示功能，能够满足不同农机具匹配拖拉机的动力扭矩输出的仿真测试试验需求，并且在显示屏、上位机软件上能够显示相关反馈信息。同时，由于可根据具体的农机具工作扭矩数据标定目标扭矩、转速或工作路谱，所以本发明的控制系统可适用于模拟农机具的实际扭矩工作工况，实现对拖拉机匹配的典型的耕、种、管农机具工况下作业性能指标的快速、有效验证，缩短试验验证周期。

附图说明

图1为本发明通用型控制系统的结构示意框图；

图2为本发明通用型控制系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，包括：数据采集处理模块；线束模块；CAN通讯模块；D/A驱动模块；开关量驱动模块；控制系统与上位机、显示屏通过CAN总线进行相互通讯，此通讯由硬件CAN通讯卡实现连接，通过显示屏相应的按钮来设置、启动仿真测试设备的工作模式并显示相关状态；也可通过上位机软件的菜单、按钮、监控界面设置相关参数，并显示状态；所述D/A驱动模块连接并控制左、右缓速器的电机控制器，所述开关量驱动模块连接并控制电磁阀。

控制系统通过数据采集模块采集各路模拟信号、数字信号及转速信号，如：左、右缓速器电机温度，动力输出轴扭矩及转速信号，缓速器加载开关信号等，并通过CAN总线将采集到的数据传递至显示屏和上位机；上位机和显示屏通过CAN总线与控制系统实现数据通讯，根据标定或使用人员的具体操作，通过上位机及显示屏均能够标定并显示缓速器电机的工作模式、设备状态等信息。

控制系统根据上位机或显示屏所设定的工作模式和相关参数综合计算出左、右缓速器电机驱动扭矩对应的控制电压，并通过D/A驱动模块进行输出控制，控制系统同时也判断相应的冲击扭矩及附加扭矩是否加载，并通过开关量驱动模块输出对相应电磁阀的控制，最终实现仿真测试设备在动力输出轴上的综合扭矩输出。

其中，仿真测试设备的工作模式包括：恒扭矩、恒转速及路谱模式，前两种工作模式以拖拉机动力输出轴的扭矩或转速为目标，通过PID控制，最终实现缓速器电机驱动输出控制；路谱模式根据实际采集的农机具工作路谱，输入到此模式的控制map中，便可实现最终的缓速器电机驱动输出控制。

通过CAN总线，显示屏或标定软件，也可标定冲击加载电磁阀和伴随性扭矩输出电磁阀的控制，并结合缓速器电机扭矩输出最终以扭矩形式作用在拖拉机动力输出轴，实现了仿真各种农机具工作测试工况的目的。

如图2所示，本发明的实施流程为：首先控制系统通过数据采集配置端口，采集设备上各传感器采集到的信号，如：温度信号、动力输出轴转速信号、动力输出轴扭矩信号、中央拉杆拉力信号、上（下）拉杆拉（压）力信号、加载开关信号等；然后，控制系统根据上位机或显示屏依据各农机具的工作工况而设定的设备工作模式等相关参数，综合计算出左、右缓速器电机驱动扭矩对应的控制电压，并通过D/A驱动模块进行输出控制；同时也判断相应的冲击扭矩加载与否，以及附加扭矩加载与否等，并通过控制系统输出对相应的电磁阀等的控制，最终实现仿真测试设备在动力输出轴上的综合扭矩输出。

其中，设备的工作模式包括三种：恒转速模式、恒扭矩模式和路谱模式，针对不同的工作模式分别进行以下控制，恒转速模式以拖拉机动力输出轴的转速为目标，控制系统通过PID控制，最终实现缓速器电机驱动输出控制；恒扭矩模式以拖拉机动力输出轴的扭矩为目标，控制系统通过PID控制，最终实现缓速器电机驱动输出控制；路谱模式根据实际采集的农机具工作路谱，输入到此模式的控制map中，便可实现最终的缓速器电机驱动输出控制。

本发明的控制系统应用于拖拉机测控设备，是针对拖拉机动力输出仿真测试设备的电控系统，包括电磁阀块控制和电机控制，不仅可以测试拖拉机本身动力输出扭矩，主要功能在于能模仿各农机具工况匹配输出电机扭矩以模拟各农机具工作，使得可以在农机具产品设计验证的前提下，为不同的农机具仿真测试设备提供控制和显示手段，并可通过CAN总线控制及反馈相关信息至PC上位机。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，其特征在于：所述控制系统包括数据采集处理模块、线束模块、CAN通讯模块、D/A驱动模块和开关量驱动模块，控制系统与上位机、显示屏通过CAN总线进行相互通讯，所述D/A驱动模块控制左、右缓速器的电机控制器，所述开关量驱动模块连接并控制电磁阀；所述数据采集处理模块用于采集仿真测试设备上的各路模拟信号、数字信号及转速信号，并通过CAN总线将采集到的数据传递至显示屏和上位机上，所述显示屏能够设置、启动设备的工作模式并显示相关状态，所述上位机能够设置相关参数并显示状态，上位机或显示屏依据各农机具的工作工况而设定设备的工作模式和相关参数，控制系统根据上位机或显示屏所设定的工作模式和相关参数综合计算出左、右缓速器电机驱动扭矩对应的控制电压，并通过D/A驱动模块进行输出控制；仿真测试设备的工作模式包括三种：恒扭矩、恒转速及路谱模式，恒扭矩和恒转速工作模式以拖拉机动力输出轴的扭矩或转速为目标，通过PID控制，最终实现缓速器电机驱动输出控制；路谱模式根据实际采集的农机具工作路谱，输入到此模式的控制map中，便可实现最终的缓速器电机驱动输出控制；控制系统同时也判断相应的冲击扭矩及附加扭矩是否加载，并通过开关量驱动模块输出对相应电磁阀的控制，最终实现仿真测试设备在拖拉机动力输出轴上的综合扭矩输出。

2.如权利要求1所述的一种拖拉机扭矩输出仿真测试设备的通用型控制系统，其特征在于：数据采集模块采集的信号包括：左、右缓速器电机温度，动力输出轴扭矩及转速信号，缓速器加载开关信号。

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