CN114754132A - 一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，利用无级变速控制系统进行无级调速；无级变速控制系统包括驾驶员操作系统、信号感知采集系统、发动机电子控制单元ECU、变速箱电子控制单元TCU、执行系统以及显示部件系统六部分。根据变速箱电子控制单元TCU请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，将输出信号执行到相应的执行系统的离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀上，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比，实现从零速到最大车速整个过程的无级调速。驾驶员可以将无级变速拖拉机实现从低档位到高档位的整个范围内的无级调速，降低段位切换时的冲击力，使换段过程平顺，提高了驾驶员驾乘舒适度，降低了驾驶员操作复杂度。

Description

一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法
技术领域
本发明涉及无级变速技术领域，具体说的是一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法。
背景技术
近年来，农业机械化程度越来越高，机械化作业越来越普遍。拖拉机作为量大面广的农业机械，需要承担犁耕、播种、道路运输等多种作业形式，为了适应各种作业工况下的行驶速度和负载要求，就需要为拖拉机变速箱设置多个工作档位来满足不同工况的需求，这样往往会导致变速箱结构复杂，拖拉机驾驶操作复杂，经济性难以保证，频繁换段造成换段冲击大、动力中断等问题，而解决这些问题的一个有效的方法就是实现拖拉机的无级变速。液压机械无级传动综合了液压传动和机械传动的优点，既能无级调速，又有较高的传动效率，抗动载冲击能力强，可以实现大范围的无级调速要求。将其应用在拖拉机上，可以得到较高的燃油经济性和动力性，而且驾驶员操作简便，乘坐舒适，所以液压机械无级变速器已经成为大功率拖拉机变速箱的主要发展方向。
无级变速拖拉机自动化程度高，液压机械变速箱是基础，但是没有控制器和相应的控制系统，无级变速拖拉机是没有办法正常工作的，控制系统相当于拖拉机的“大脑”，各个离合器、同步器、泵马达电磁阀等什么时候作用都是靠控制系统来进行决策的。所以，设计一个合理的控制系统对无级变速拖拉机来说至关重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，不仅能够使拖拉机实现大范围的无级调速要求，也可以降低段位切换时的冲击力，使换段过程平顺，提高了驾驶员驾乘舒适度，降低了驾驶员操作复杂度。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，利用无级变速控制系统进行无级调速；无级变速控制系统包括驾驶员操作系统、信号感知采集系统、发动机电子控制单元ECU、变速箱电子控制单元TCU、执行系统以及显示部件系统；
所述驾驶员操作系统实现调速杆推动调速和手柄方向选择，并将操作信号发送到变速箱电子控制单元TCU中进行处理；
所述信号感知采集系统能够采集转速信号、压力信号、位置信号并传给变速箱电子控制单元TCU进行处理；
所述发动机电子控制单元ECU主要处理发动机相关信号并且通过CAN总线与变速箱电子控制单元TCU进行通讯；
所述执行系统包括离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀，通过给电磁阀电流来控制离合器和同步器的结合或者断开，控制泵电流来改变泵转速进而改变泵马达的排量；
所述显示部件系统通过CAN通讯与变速箱电子控制单元TCU和发动机电子控制单元ECU进行连接，显示发动机及变速箱状态信息；
具体包括以下步骤：
启动发动机，驾驶员操作系统的调速杆的位置与请求速比进行线性对应，当调速杆位置和手柄位置变化后，请求速比发生变化，相应的请求排量发生变化，变速箱电子控制单元TCU将采集到的信号进行处理，根据信号感知采集系统采集到的输出轴转速信号除以发动机电子控制单元ECU采集的发动机转速得到实际速比，将信号感知采集系统得到的马达输出转速除以调速泵输入转速得到实际排量，根据变速箱电子控制单元TCU请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，将输出信号执行到相应的执行系统的离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀上，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比，实现从零速到最大车速整个过程的无级调速。
请求排量的计算方法为
Figure BDA0003546150510000021
其中，nout为输出轴转速，nin为发动机转速，r为请求速比，x1、x2为从发动机输入到输出轴所经过齿轮齿数比计算得到的中间数值。
在无级调速过程中，变速箱电子控制单元TCU根据驾驶员操作系统的操作信号，根据变速箱各个离合器和同步器的当前状态，具有四种命令模式，分别为升段请求命令模式、降段请求命令模式、升段切换命令模式和降段切换命令模式；从发动机输入转速经过各级齿轮以及不同的离合器和同步器传动到输出轴整个传动路线具有多段速比，段与段之间具有换段点速比；
升段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n，当请求速比大于换段点速比后，请求段位变为n+1，此时实际段位仍为n，判断实际速比是否大于换断点速比，如果实际速比小于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比，如果实际速比大于换断点速比，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令模式触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发；
降段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n，n>1，当请求速比小于换段点速比后，请求段位变为n-1，判断实际速比是否小于换断点速比，如果实际速比大于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比小于换段点速比，如果实际速比小于换段点速比则继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则降段请求命令模式触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后降段请求命令触发；
升段切换命令模式具体实现方法为：假如运行时的请求段位和实际段位为n，当升段请求命令模式触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n+1，判断n+1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n+1段离合器电磁阀输出驱动电流信号，使n+1段离合器充油后结合，此时n段离合器仍然是接合状态，50ms后，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后，n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段升到了n+1段；
降段切换命令模式具体实现方法为：假如运行时的请求段位和实际段位为n，n>1，当降段请求命令模式触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n-1，判断n-1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n-1段离合器电磁阀输出驱动电流信号，使n-1段对应离合器充油后结合，此时n段离合器仍是接合状态，50ms后，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后，n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段降到了n-1段。
本发明有益效果是：
本发明利用控制系统将驾驶员操作系统中的操作信号和信号采集系统中采集的转速和系统压力以及离合器压力各种信号进行处理，运用PID控制算法将请求排量和实际排量进行调节，自动控制传动系的段间换段，段内无级变速，从而实现了拖拉机全程连续的整个范围内的无级调速。整个过程速比连续，动力传递平稳，换段冲击小，操作舒适性好，减轻了驾驶员的劳动强度，能够满足任意工况下发动机可在最佳动力点和经济点工作的要求，达到整机的高效节能。
附图说明
图1为本发明控制系统的构成框图；
图2为升段请求命令触发控制流程图；
图3为降段请求命令触发控制流程图；
图4为升段时段位切换控制流程图；
图5为降段时段位切换控制流程图；
图6为具体实施例控制系统构成框图。
具体实施方式
一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，利用无级变速控制系统进行无级调速；无级变速控制系统可以分为六个部分，包括驾驶员操作系统、信号感知采集系统、发动机电子控制单元ECU(Engine Control Unit)、变速箱电子控制单元TCU(TransmissionControl Unit)、执行系统以及显示部件系统，如附图1所示。
所述驾驶员操作系统能够将驾驶员通过手柄或者按键按钮操作后的信号发送到变速箱电子控制单元TCU中进行处理。
所述信号感知采集系统能够采集转速传感器、压力传感器、位置传感器等传感器的信号并将信号传给变速箱电子控制单元TCU进行处理。
所述发动机电子控制单元ECU主要处理发动机相关信号并可以将发动机转速和发动机扭矩等信号通过CAN通讯传给变速箱电子控制单元TCU。
所述执行系统包括离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀，通过给电磁阀电流来控制离合器和同步器的结合或者断开，控制泵电流来改变泵转速进而改变泵马达的排量。
所述变速箱电子控制单元TCU将采集到的信号进行处理，根据采集到的驾驶员操作信号、信号感知采集系统的转速信号、发动机传过来的发动机转速通过控制算法进行处理后，将输出信号执行到相应的执行部件上，最终实现拖拉机从低档位到高档位的整个范围内的无级调速。
所述显示部件系统包括仪表以及显示屏，显示部件系统通过CAN通讯与变速箱电子控制单元TCU和发动机电子控制单元ECU进行连接，相关的发动机及变速箱状态信息都可以显示出来以便驾驶员查看。
一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，包括以下步骤：
一、整车上电，启动发动机，变速箱电子控制单元TCU检测发动机转速信号、系统压力信号，拖拉机进入起步准备。
二、驾驶员选择工作模式，工作模式分为手动模式和自动模式，默认为手动模式，按一下模式选择按钮可以进行切换。
三、选择行驶方向，如果想要拖拉机向前行驶就向前推方向选择手柄，如果想要拖拉机向后行驶就向后拨方向选择手柄。选择行驶方向后，向前推调速杆，拖拉机慢慢起步。调速杆从初始位置推到最大位置，拖拉机能够从低档到高档实现整个范围内的无级变速。
一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，步骤三中，各个段位切换时的换段逻辑控制方法如下：
无级变速拖拉机控制系统中驾驶员操作系统中的调速杆的位置与请求速比进行线性对应，也就是初始位置对应的请求速比为0，向前推到最大位置处时对应最大的请求速比；信号感知采集系统可以采集到无级变速拖拉机传动系中输入轴、中间轴、输出轴等的转速信号，通过所采集的转速信号可以直接或通过传动比间接计算得到输出轴转速，调速泵输入转速和马达输出转速。实际速比通过输出轴转速/发动机转速也就是nout/nin计算出来，实际排量可通过马达输出转速/调速泵输入转速计算出来。
排量和速比之间的关系为：
nout＝(x1+x2*e)nin (1)
经计算得：
Figure BDA0003546150510000051
其中，nout为输出轴转速，nin为输入转速也就是发动机转速，e为排量，r为速比，x1、x2为从发动机输入到输出轴所经过齿轮齿数比(传动比的反比)计算出来的中间数值，可见速比与排量之间是一一对应的关系，可以通过速比计算出来该速比值所对应的排量值。
A、无级变速拖拉机请求速比为rDem，驾驶员通过调节调速杆的位置来调节请求速比，调速杆从初始位置到最大位置对应0到最大请求速比，也就是对应0到最大车速；实际速比为rAct，实际速比通过输出轴转速/发动机转速计算出来；请求排量为eDem，可通过公式(2)由请求速比计算出来；实际排量为eAct，可通过马达输出转速/调速泵输入转速计算出来。从发动机输入转速经过各级齿轮以及不同的离合器和同步器传动到输出轴整个传动路线具有多段速比，段与段之间具有换段点速比；拖拉机请求段位为gearDem，实际段位为gearAct。
当调速杆位置变化后，请求速比发生变化，相应的请求排量发生变化，请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比，最终实现从零速到最大车速整个过程的无级调速。
变速箱电子控制单元TCU根据驾驶员操作系统的操作信号，根据变速箱各个离合器和同步器的当前状态，具有四种命令模式，分别为升段请求命令模式、降段请求命令模式、升段切换命令模式和降段切换命令模式：
升段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n，当请求速比大于换段点速比后，请求段位变为n+1，此时实际段位仍为n，判断实际速比是否大于换断点速比，如果实际速比小于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比，如果实际速比大于换断点速比，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发，如附图2所示。
降段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n(n>1)，当请求速比小于换段点速比后，请求段位变为n-1，判断实际速比是否小于换断点速比，如果实际速比大于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比小于换段点速比，如果实际速比小于换段点速比则继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则降段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后降段请求命令触发，如附图3所示。
B、升降段命令触发后，拖拉机进入了换段请求状态。换段逻辑如下：升段切换命令模式具体实现方法为：假如拖拉机运行时的请求段位和实际段位为n，当升段请求命令触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n+1，判断n+1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n+1段离合器电磁阀输出驱动电流信号，使n+1段离合器充油后结合，此时n段离合器仍然是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后，n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段升到了n+1段，如附图4所示。
降段切换命令模式具体实现方法为：假如拖拉机运行时的请求段位和实际段位为n(n>1)，当降段请求命令触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n-1，判断n-1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n-1段离合器电磁阀输出驱动电流信号使n-1段离合器充油后结合，此时n段离合器仍是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后，n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段降到了n-1段。如附图5所示。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，本发明以东方红230马力轮式无级变速拖拉机为研究对象，控制系统框架图如附图6所示，具体如下：具体的，所述驾驶员操作系统包括用于驾驶员选择行驶方向的方向选择手柄、用于驾驶员选择工作模式的模式选择按钮、用于调速的调速杆、用于控制发动机转速的手油门和脚油门、用于断开传动动力的离合器踏板，用于减速的刹车踏板，这些操作信号最终在变速箱电子控制单元TCU中进行处理。
当驾驶员推动调速杆时，调速杆的位置会发生变化，将调速杆的位置与请求速比进行线性对应，也就是初始位置对应请求速比为0，最大位置对应最大的请求速比。
具体的，所述信号感知采集系统包括采集变速箱内K1离合器输入轴转速的转速传感器、采集变速箱内小锥齿轮转速的转速传感器、采集变速箱内一三轴转速和方向的转速方向传感器、采集变速箱内二四轴转速的转速传感器，采集K1离合器压力、K2离合器压力、KR离合器压力和系统压力的四个压力传感器，采集同步器S1、S3位置和同步器S2、S4位置来确定同步器是否挂接到位的两个位置传感器。这些信号都是模拟信号，通过信号感知采集系统采集后发送到变速箱电子控制单元TCU中进行处理。
信号感知采集系统可以采集到无级变速拖拉机传动系中输入轴、中间轴、输出轴等的转速信号，小锥齿轮转速传感器可以采集到输出轴转速nout，输入轴转速也就是发动机转速信号nin是传动系电子控制单元TCU通过CAN总线从发动机控制单元ECU中得到。实际速比通过输出轴转速/发动机转速也就是nout/nin计算出来。
K1离合器输入轴转速传感器、一三轴转速传感器以及二四轴转速传感器采集到的转速通过传动比间接计算得到马达输出转速、调速泵输入转速以及各个离合器的输入转速和输出转速，马达输出转速/调速泵输入转速可以计算出实际排量，离合器输入转速减去离合器输出转速可以计算出离合器速差。
从发动机输入转速经过各级齿轮传动到输出轴，经过计算得
前进段第一段速比nout_f1＝(0.3078+0.2952*e)*nin
前进段第二段速比nout_f2＝(0.8832-0.2824*e)*nin
前进段第三段速比nout_f3＝(0.9749+0.9350*e)*nin
前进段第四段速比nout_f4＝(2.5296-0.8087*e)*nin
第一段与第二段速比相等时
(0.3078+0.2952*e)*nin＝(0.8832-0.2824*e)*nin
计算得e＝0.9962
Figure BDA0003546150510000081
所以第一二段换断点处的排量为0.9962，速比为0.6018；
同理计算得出二三段换断点处的排量为-0.0753，速比为0.9045；
三四段换断点处的排量为0.8916，速比为1.8085。
具体的，所述执行系统包括控制K1离合器接合和断开的K1离合器电磁阀、控制K2离合器接合和断开的K2离合器电磁阀、控制KR离合器接合和断开的KR离合器电磁阀，控制同步器S1接合和断开的同步器S1电磁阀、控制同步器S2接合和断开的同步器S2电磁阀、控制同步器S3接合和断开的同步器S3电磁阀、控制同步器S4接合和断开的同步器S4电磁阀，以及控制泵转速的泵电磁阀。
一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，包括以下步骤：
一、启动发动机，变速箱电子控制单元TCU向同步器S1电磁阀发出驱动电流信号，同步器S1接合。
具体的，步骤一中同步器S1接合条件为，变速箱电子控制单元TCU检测到发动机转速大于600rpm并且系统压力大于2MPa，变速箱电子控制单元TCU向同步器S1电磁阀发出驱动电流信号，同步器S1接合。
二、驾驶员选择工作模式，工作模式分为手动模式和自动模式，默认为手动模式，按一下模式选择按钮可以进行切换。
具体的，手动模式下，脚油门和手油门控制发动机转速，调速杆进行请求速比的选择，利用方向手柄选择行进方向，然后推动调速杆车辆就会进行行进。
具体的，自动模式下，脚油门和调速杆的作用是选择行进速度，手油门控制发动机转速，利用方向手柄选择行进方向，然后通过推动调速杆或者踩脚油门车辆就会进行行进。
三、选择行驶方向，如果想要拖拉机向前行驶就向前推方向选择手柄，如果想要拖拉机向后行驶就向后拨方向选择手柄。选择行驶方向后，向前推调速杆，拖拉机慢慢起步。
A、如果选择的是前进方向，当电子控制单元TCU检测到驾驶员选择的方向是前进方向后，向执行系统K1离合器电磁阀输出驱动电流，离合器K1结合，此时拖拉机的请求段位和实际段位都为1。
如图2、图4所示，驾驶员向前推动调速杆，调速杆位置从起始位置开始增加，所对应的拖拉机的请求速比增加，相应的请求排量发生变化，请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比。当请求速比大于一二段换断点速比0.6018时，结合同步器S2，请求段位变为2，此时实际段位仍为1。判断实际速比是否大于换断点速比0.6018，如果实际速比小于等于0.6018，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比0.6018，如果实际速比大于0.6018，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发。当升段请求命令触发后，此时，实际段位仍为1，请求段位为2，判断K2离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向K2离合器电磁阀输出驱动电流信号使K2离合器充油后结合，此时K1离合器仍然是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将K1离合器电磁阀的驱动电流断开后，K1离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从1段升到了2段。
驾驶员继续向前推动调速杆，所对应的拖拉机的请求速比增加，当请求速比大于二三段换断点速比0.9045时，断开同步器S1，结合同步器S3，请求段位变为3，此时实际段位仍为2。判断实际速比是否大于换断点速比0.9045，如果实际速比小于等于0.9045，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比0.9045，如果实际速比大于0.9045，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发。当升段请求命令触发后，此时，实际段位仍为2，请求段位为3，判断K1离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向K1离合器电磁阀输出驱动电流信号使K1离合器充油后结合，此时K2离合器仍然是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将K2离合器电磁阀的驱动电流断开后，K2离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从2段升到了3段。
驾驶员继续向前推动调速杆，所对应的拖拉机的请求速比增加，当请求速比大于三四段换断点速比1.8085时，断开同步器S2，结合同步器S4，请求段位变为4，此时实际段位仍为3。判断实际速比是否大于换断点速比1.8085，如果实际速比小于等于1.8085，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比1.8085，如果实际速比大于1.8085，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发。当升段请求命令触发后，此时，实际段位仍为3，请求段位为4，判断K2离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向K2离合器电磁阀输出驱动电流信号使K2离合器充油后结合，此时K1离合器仍然是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将K1离合器电磁阀的驱动电流断开后，K1离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从3段升到了4段。
以上就是东方红230马力轮式无级变速拖拉机从1段到4段整个升速过程，可以实现从零速到最大车速的整个过程的无级调速。
如图3、图4所示，降段是升段的逆过程，当拖拉机运行在4段时，驾驶员向后拉调速杆，所对应的拖拉机的请求速比减小，相应的请求排量发生变化，请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比。当请求速比小于三四段换断点速比1.8085时，请求段位变为3，此时实际段位仍为4。判断实际速比是否小于换断点速比1.8085，如果实际速比大于等于1.8085，继续PID调节直至实际速比小于换段点速比1.8085，如果实际速比小于1.8085，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则降段请求命令触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后降段请求命令触发。当降段请求命令触发后，此时，实际段位仍为4，请求段位为3，判断K1离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向K1离合器电磁阀输出驱动电流信号使K1离合器充油后结合，此时K2离合器仍然是接合状态，50ms后，TCU通过执行系统将K2离合器电磁阀的驱动电流断开后，K2离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从4段升到了3段。同理3段降2段，2段降1段也是类似过程，驾驶员通过将调速杆从最大位置拉回到初始位置可以实现拖拉机从最高速到零速的无级调速。
B、如果驾驶员选择的是后退方向，当电子控制单元TCU检测到驾驶员选择的方向是后退方向后，TCU向执行系统KR离合器电磁阀输出驱动电流，离合器KR结合。向前推调速杆，请求速比增加，相应的请求排量发生变化，请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比，所以实际速比随请求速比增加而增加，拖拉机行驶速度也随之增加。后退时只有一个段位，不涉及段位切换，整个过程同步器S1和离合器KR始终接合，靠PID控制算法调节请求排量和实际排量来实现无级调速。

Claims (3)

1.一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，其特征在于：利用无级变速控制系统进行无级调速；无级变速控制系统包括驾驶员操作系统、信号感知采集系统、发动机电子控制单元ECU、变速箱电子控制单元TCU、执行系统以及显示部件系统；
所述驾驶员操作系统实现调速杆推动调速和手柄方向选择，并将操作信号发送到变速箱电子控制单元TCU中进行处理；
所述信号感知采集系统能够采集转速信号、压力信号、位置信号并传给变速箱电子控制单元TCU进行处理；
所述发动机电子控制单元ECU主要处理发动机相关信号并且通过CAN总线与变速箱电子控制单元TCU进行通讯；
所述执行系统包括离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀，通过给电磁阀电流来控制离合器和同步器的结合或者断开，控制泵电流来改变泵转速进而改变泵马达的排量；
所述显示部件系统通过CAN通讯与变速箱电子控制单元TCU和发动机电子控制单元ECU进行连接，显示发动机及变速箱状态信息；
具体包括以下步骤：
启动发动机，驾驶员操作系统的调速杆的位置与请求速比进行线性对应，当调速杆位置和手柄位置变化后，请求速比发生变化，相应的请求排量发生变化，变速箱电子控制单元TCU将采集到的信号进行处理，根据信号感知采集系统采集到的输出轴转速信号除以发动机电子控制单元ECU采集的发动机转速得到实际速比，将信号感知采集系统得到的马达输出转速除以调速泵输入转速得到实际排量，根据变速箱电子控制单元TCU请求排量与实际排量之间运用PID控制算法进行调节，将输出信号执行到相应的执行系统的离合器电磁阀、同步器电磁阀和泵电磁阀上，最终实际排量等于请求排量，相对应的实际速比等于请求速比，实现从零速到最大车速整个过程的无级调速。
2.如权利要求1所述的一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，其特征在于：请求排量的计算方法为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为输出轴转速，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为发动机转速，r为请求速比，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为从发动机输入到输出轴所经过齿轮齿数比计算得到的中间数值。
3.如权利要求1所述的一种液压机械无级变速拖拉机的控制方法，其特征在于：在无级调速过程中，变速箱电子控制单元TCU根据驾驶员操作系统的操作信号，根据变速箱各个离合器和同步器的当前状态，具有四种命令模式，分别为升段请求命令模式、降段请求命令模式、升段切换命令模式和降段切换命令模式；从发动机输入转速经过各级齿轮以及不同的离合器和同步器传动到输出轴整个传动路线具有多段速比，段与段之间具有换段点速比；
升段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n，当请求速比大于换段点速比后，请求段位变为n+1，此时实际段位仍为n，判断实际速比是否大于换断点速比，如果实际速比小于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比大于换段点速比，如果实际速比大于换断点速比，继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则升段请求命令模式触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后升段请求命令触发；
降段请求命令模式具体实现方法为：假如请求段位gearDem为n，n>1，当请求速比小于换段点速比后，请求段位变为n-1，判断实际速比是否小于换断点速比，如果实际速比大于等于换断点速比，继续PID调节直至实际速比小于换段点速比，如果实际速比小于换段点速比则继续判断实际排量和请求排量差值的绝对值是否小于0.02，如果满足的话则降段请求命令模式触发，如果不满足继续PID调节直至满足判断条件后降段请求命令触发；
升段切换命令模式具体实现方法为：假如运行时的请求段位和实际段位为n，当升段请求命令模式触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n+1，判断n+1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n+1段离合器电磁阀输出驱动电流信号，使n+1段离合器充油后结合，此时n段离合器仍然是接合状态，50ms后，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后， n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段升到了n+1段；
降段切换命令模式具体实现方法为：假如运行时的请求段位和实际段位为n，n>1，当降段请求命令模式触发后，此时，实际段位仍为n，请求段位为n-1，判断n-1段离合器速差绝对值是否小于10，如果满足条件，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统向n-1段离合器电磁阀输出驱动电流信号，使n-1段对应离合器充油后结合，此时n段离合器仍是接合状态，50ms后，变速箱电子控制单元TCU通过执行系统将n段离合器电磁阀的驱动电流断开后，n段离合器断开，此时段位切换完成，拖拉机从n段降到了n-1段。
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