CN111720387A - 一种农业装备移动作业平台运动控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种农业装备移动作业平台运动控制方法主要包括柴油机、变量泵、蓄能器、减压阀(7)、2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件和控制器等；驱动组件包括变量油缸、电液伺服阀、二次元件、角位移传感器等，驱动组件连接在高压油路上，通过调节驱动组件的二次元件同时顺时针或逆时针旋转，实现平台向前或向后运动；通过调节平台左侧或右侧二次元件排量的大小，实现平台转向；通过调节二次元件的排量为零，实现平台制动。本发明适合在高速、大负载工况下工作，转向灵活、机动性好、承载大、牵引能力强，控制方便、灵活，易于实现自动控制，可实现能量的回收与再利用，减少了移动作业平台的装机功率。

Description

一种农业装备移动作业平台运动控制方法
(一)技术领域
本发明涉及一种移动平台运动控制方法，具体是一种农业装备移动作业平台的运动控制方法。
(二)背景技术
移动作业平台是农业装备的载体，目前粮食耕种收等农业作业装备通常以拖拉机为牵引平台，移动作业平台操纵不够灵活，控制性能较差，且移动速度低，功能单一、普适性较差，不适用于高速、多功能的工况。
二次调节静液传动技术是一种新型的液压传动技术，在恒压网络中采用二次元件实现机械能、重力势能与液压能相互转换的调节技术，通过改变二次元件的排量，实现对负载转矩或转速的调节，通过改变二次元件油流方向(过零点)，使二次元件既可在“液压马达”工况工作，又可在“液压泵”工况工作。在粮食耕种收大型农业装备移动作业平台驱动系统中采用二次调节静液传动技术，当二次元件处于“液压马达”工况时，驱动移动作业平台的起动、加速和行驶；当二次元件处于“液压泵”工况时，回收移动作业平台的制动动能和长坡道重力势能，进行能量的回收与再利用。通过调节移动作业平台两侧二次元件的排量大小不同，实现移动作业平台的转向；通过调节二次元件的排量为零，使移动作业平台进行制动。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中粮食耕种收农业装备中牵引机械运动控制的不足，提供一种采用二次元件驱动的移动作业平台，可工作于高速、大负载的工况，控制方便、灵活，易于实现自动控制和能量再生，降低了移动平台的装机功率。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：
一种农业装备移动作业平台运动控制方法，包括油箱、柴油机、变量泵、单向阀、溢流阀、蓄能器、减压阀、2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件和控制器等；变量泵的吸油口与油箱连接，出油口与单向阀的进油口连接，并通过联轴器与柴油机联接，单向阀的出油口分别与溢流阀的进油口、蓄能器的油口、减压阀的进油口和2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件连接，溢流阀的回油口与油箱连接；
驱动组件包括变量油缸、电液伺服阀、二次元件、角位移传感器，驱动组件的电液伺服阀的进油口与减压阀的出油口连接，电液伺服阀的回油口与油箱连接，电液伺服阀的两个工作油口分别与变量油缸的左、右端油口连接，变量油缸的右端活塞杆与二次元件的斜盘联接，二次元件的高压油口连接在系统的高压油路上，二次元件的回油口与油箱连接，角位移传感器安装在二次元件的斜盘上，二次元件的输出轴与车轮联接，移动作业平台左、右两侧分别安装(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件，控制器通过电路与角位移传感器、电液伺服阀连接。
当移动作业平台起动、加速、行驶时，控制器发出控制指令给电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，调节二次元件处于“液压马达”工况工作，此时蓄能器中储存的高压油释放出来，与变量泵共同驱动平台运动，通过调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件同时顺时针或逆时针旋转，实现平台向前或向后运动；移动作业平台减速或下长坡道时，电液伺服阀控制变量油缸调节二次元件处于“液压泵”工况工作，回收平台的惯性动能和坡道重力能；
移动作业平台运动过程中，通过角位移传感器实时检测二次元件的斜盘倾角，反馈到控制器中，控制器输出控制信号给电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，调节二次元件的排量大小以适应平台运动工况的变化。
当移动作业平台转向时，控制器发出控制指令给平台右侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，增大或减小平台右侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件的排量，平台右侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向。当控制器发出控制指令给平台左侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，增大或减小平台左侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件的排量，平台左侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向；通过调节二次元件的排量大小，来调节车轮转角大小；
当移动平台制动时，控制器发出控制信号给电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件过零点处在“液压泵”工况工作，在平台惯性动能的作用下，输出高压油流向并储存蓄能器中，当二次元件转速降低到较低值时，控制器发出控制信号给电液伺服阀，控制变量油缸活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件的斜盘处在零点，此时二次元件的排量为零，移动作业平台进行制动；
移动作业平台承载越大，驱动组件的数量越多，n的取值越大。
本发明与现有技术相比，所产生的有益效果是：
可工作于高速、大负载的工况；转向灵活、机动越野性好、承载大、牵引能力强；控制方便、灵活，易于实现自动控制；能够实现移动作业平台制动动能和坡道重力势能能量的回收与再利用；液压蓄能器能量密度高，输出功率大，能提供较大的起动、制动扭矩，大大减少了移动作业平台的装机功率。
(四)附图说明
图1是一种农业装备移动作业平台的液压系统结构图；
图中：1.油箱2.柴油机3.变量泵4.单向阀5.溢流阀6.蓄能器7.减压阀8.驱动组件8-1.变量油缸8-2.电液伺服阀8-3.二次元件8-4.角位移传感器9.控制器。
(五)具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明主要由油箱1、柴油机2、变量泵3、单向阀4、溢流阀5、蓄能器6、减压阀7、2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件8和控制器9等构成。变量泵3的吸油口与油箱1连接，出油口与单向阀4的进油口连接，并通过联轴器与柴油机2联接，单向阀4的出油口分别与溢流阀5的进油口、蓄能器6的油口、减压阀7的进油口和2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件8连接，溢流阀5的回油口与油箱1连接。
驱动组件8主要由变量油缸8-1、电液伺服阀8-2、二次元件8-3、角位移传感器8-4等构成，驱动组件8的电液伺服阀8-2的进油口与减压阀7的出油口连接，电液伺服阀8-2的回油口与油箱1连接，电液伺服阀8-2的两个工作油口分别与变量油缸8-1的左、右端油口连接，变量油缸8-1的右端活塞杆与二次元件8-3的斜盘联接，二次元件8-3的高压油口连接在系统的高压油路上，二次元件8-3的回油口与油箱1连接，角位移传感器8-4安装在二次元件8-3的斜盘上，二次元件8-3的输出轴与车轮联接，移动作业平台左、右两侧分别安装(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件，控制器9通过电路与角位移传感器8-4、电液伺服阀8-2连接。
当移动作业平台起动、加速、行驶时，控制器9发出控制指令给电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，调节二次元件8-3处于液压马达工况工作，此时蓄能器6中储存的高压油释放出来，与变量泵3共同驱动平台运动，通过调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件同时顺时针或逆时针旋转，实现平台向前或向后运动；移动作业平台减速或下长坡道时，电液伺服阀8-2控制变量油缸8-1调节二次元件8-3处于液压泵工况工作，回收移动作业平台的惯性动能和坡道重力能。
移动作业平台运动过程中，通过角位移传感器8-4实时检测二次元件8-3的斜盘倾角，反馈到控制器9中，控制器9输出控制信号给电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，调节二次元件8-3的排量大小以适应平台运动工况的工况变化；
当移动作业平台转向时，控制器9发出控制指令给平台右侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，增大或减小平台右侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件8-3的排量，平台右侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向，当控制器发出控制指令给平台左侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，增大或减小平台左侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件8-3的排量，平台左侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向；通过调节二次元件8-3的排量大小，来调节车轮转角大小；
当移动平台制动时，控制器9发出控制信号给电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件8-3过零点处在液压泵工况工作，在平台惯性动能的作用下，输出高压油流向并储存蓄能器6中，当二次元件8-3转速降低到较低值时，控制器9发出控制信号给电液伺服阀8-2，控制变量油缸8-1活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件8-3的斜盘处在零点，此时二次元件的排量为零，移动作业平台进行制动。
移动作业平台承载越大，驱动组件(8)的数量越多，n的取值越大。

Claims (2)

1.一种农业装备移动作业平台运动控制方法，包括油箱(1)、柴油机(2)、变量泵(3)、单向阀(4)、溢流阀(5)、蓄能器(6)、减压阀(7)、2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件(8)和控制器(9)；其特征在于：变量泵(3)的吸油口与油箱(1)连接，出油口与单向阀(4)的进油口连接，并通过联轴器与柴油机(2)联接，单向阀(4)的出油口分别与溢流阀(5)的进油口、蓄能器(6)的油口、减压阀(7)的进油口和2(n+1)(n＝1,2,3,…)个驱动组件(8)连接，溢流阀(5)的回油口与油箱(1)连接；
驱动组件(8)包括变量油缸(8-1)、电液伺服阀(8-2)、二次元件(8-3)、角位移传感器(8-4)，驱动组件(8)的电液伺服阀(8-2)的进油口与减压阀(7)的出油口连接，电液伺服阀(8-2)的回油口与油箱(1)连接，电液伺服阀(8-2)的两个工作油口分别与变量油缸(8-1)的左、右端油口连接，变量油缸(8-1)的右端活塞杆与二次元件(8-3)的斜盘联接，二次元件(8-3)的高压油口连接在系统的高压油路上，二次元件(8-3)的回油口与油箱(1)连接，角位移传感器(8-4)安装在二次元件(8-3)的斜盘上，二次元件(8-3)的输出轴与车轮联接，移动作业平台左、右两侧分别安装(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件，控制器(9)通过电路与角位移传感器(8-4)、电液伺服阀(8-2)连接；
当移动作业平台起动、加速、行驶时，控制器(9)发出控制指令给电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，调节二次元件(8-3)处于液压马达工况工作，此时蓄能器(6)中储存的高压油释放出来，与变量泵(3)共同驱动平台运动，通过调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件同时顺时针或逆时针旋转，实现平台向前或向后运动；移动作业平台减速或下长坡道时，电液伺服阀(8-2)控制变量油缸(8-1)调节二次元件(8-3)处于液压泵工况工作，回收平台的惯性动能和坡道重力能；
移动作业平台运动过程中，通过角位移传感器(8-4)实时检测二次元件(8-3)的斜盘倾角，反馈到控制器(9)中，控制器(9)输出控制信号给电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，调节二次元件(8-3)的排量大小以适应平台运动工况的工况变化；
当移动作业平台转向时，控制器(9)发出控制指令给平台右侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，增大或减小平台右侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件(8-3)的排量，平台右侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向，当控制器发出控制指令给平台左侧的(n+1)(n＝1,2,3,…)个电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，增大或减小平台左侧(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件(8-3)的排量，平台左侧车轮的转速就增大或减小，使移动平台向左或向右转向；通过调节二次元件(8-3)的排量大小，来调节车轮转角大小；
当移动平台制动时，控制器(9)发出控制信号给电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件(8-3)过零点处在液压泵工况工作，在平台惯性动能的作用下，输出高压油流向并储存蓄能器(6)中，当二次元件(8-3)转速降低到较低值时，控制器(9)发出控制信号给电液伺服阀(8-2)，控制变量油缸(8-1)活塞杆的伸缩，调节2(n+1)(n＝1,2,3,…)个二次元件(8-3)的斜盘处在零点，此时二次元件(8-3)的排量为零，移动作业平台进行制动。
2.如权利要求书1所述的一种农业装备移动作业平台运动控制方法，其特征在于移动作业平台承载越大，驱动组件(8)的数量越多，n的取值越大。
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