CN115059720B - 一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统及拖拉机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了拖拉机后悬挂振动控制技术领域的一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统及拖拉机。系统包括：拖拉机运行参数采集装置，用于获取拖拉机的运行参数；控制器，用于根据获取的拖拉机的运行参数，按照设定的振动缓冲控制策略，向执行机构发送控制信号；执行机构，用于根据控制器发送的控制信号，控制流入、流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔的液压油量，以使拖拉机后悬挂机构在转场过程中进行振动缓冲并保持在设定的缓冲区间内。本发明能够有效控制拖拉机后悬挂的振动，提高操作者的驾驶舒适性，避免因振动过大而导致的安全问题。

Description

一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统及拖拉机
技术领域
本发明属于拖拉机后悬挂振动控制技术领域，具体涉及一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统及拖拉机。
背景技术
拖拉机借助不同机具进行各项田间作业，机具通常借助三点悬挂机构与拖拉机本体连接，拖拉机通常直接挂接机具，行驶到田间作业，在某些地块完成田间作业后，通常需携带机具进行转场，以便进行其他地块作业。在转场过程中，如果行驶速度较高，在坑洼田地或颠簸路面时，则会引起拖拉机整体振动，尤其在带载重载机具时，带动拖拉机整体颤动，机具和拖拉机本体相互作用，操作者在驾驶室内感受到明显振动，舒适性差，在某些较大振动情况下，拖拉机前轮离地，容易引起安全问题。
现有技术中采用机械式悬挂系统，基本没有缓冲装置进行缓冲，仅靠弹性轮胎减振缓冲，而轮胎的缓冲效果有限；对于装有电液悬挂系统的拖拉机，存在以下缺点：
（1）电磁阀为直驱控制方式，控制器给定电流后，电磁阀从最小电流升到最大电流过程需要一定时间，然后阀芯实际动作，到系统建立负载压力，进而液压油进入油缸推动悬挂机构实际动作，整个开启过程从控制开启到实际动作，响应时间长，不能实现精确开启，则在振动高压下，不能快速触发进行减振泄压；而在关闭过程中同样存在电磁阀电流及阀芯关闭的延迟，不能够平稳精确关闭，导致减振效果弱，甚至加剧振动情况；
（2）减振过程中给定固定电流，实际上升过程需要克服重载机具，而下降过程重载机具倾向重力下降，给定相同电流调节，不同工况下振动引起的压力变化不同，固定电流影响调节过程的时间及缓冲效果；
（3）没有公开当到缓冲区域的上下边界极限时候，如何进一步上升或下降，当上升下降过程所处运行周期不同，容易加剧振荡，甚至引起安全问题；
（4）在油缸大小腔设定节流阀或溢流阀，对于大流量，较小节流阀不能实现卸荷，仍旧保持高压；采用溢流阀，可以在溢流值下泄压，但设定值为固定值，如设定值较小，一方面影响电液提升其他功能，另一方面在未开启减振功能时，较小的冲击引起卸荷，就会引起机具自动下降，容易出现安全问题，如设定较大溢流值，则对某些振动引起的高压不起减振缓冲效果；
（5）减振过程为高压下微调节，对于定量泵负载敏感系统，则液压泵输出所有油液在减振调节过程中部分油液均在高压下作用，其他油液均高压卸荷，在减振不调节过程中，所有油液均从定差溢流阀卸荷，温升较大，影响系统热平衡性能。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统及拖拉机，能够有效控制拖拉机后悬挂的振动，提高操作者的驾驶舒适性，避免因振动过大而导致的安全问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，提供一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，包括：拖拉机运行参数采集装置，用于获取拖拉机的运行参数；控制器，用于根据获取的拖拉机的运行参数，按照设定的振动缓冲控制策略，向执行机构发送控制信号；执行机构，用于根据控制器发送的控制信号，控制流入、流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔的液压油量，以使拖拉机后悬挂机构在转场过程中进行振动缓冲并保持在设定的缓冲区间内。
进一步地，所述拖拉机运行参数采集装置，包括：安装在拖拉机后悬挂机构的下拉杆与拖拉机铰点之间的力传感器；安装在拖拉机后悬挂机构的提升臂处的位置传感器；力传感器与位置传感器分别与控制器电连接。
进一步地，所述执行机构包括：上升阀，上升阀的入口连接液压泵的出口，上升阀的出口通过开关阀、单向阀连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔，上升阀接收控制器的控制信号，用于控制流入拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔的液压油量；下降阀，下降阀的入口连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔，下降阀的出口连接液压油箱，下降阀接收控制器的控制信号，用于控制流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔的液压油量；卸荷阀，液压泵的出口通过卸荷阀连接液压油箱；定差补偿器，液压泵的出口通过定差补偿器连接液压油箱。
进一步地，当转场位置旋钮开启，控制器控制上升阀开启，控制卸荷阀关闭，使机具首先上升到机具高度设置旋钮设定的高度值，当减振触发按钮触发后，机具转场振动缓冲功能开启，以机具高度设置旋钮设定的高度值为基准，向下运动，停留在缓冲区间的中间位置或缓冲区间的某一位置；而后卸荷阀继续开启，此时液压泵输出的液压油直接从卸荷阀流入液压油箱。
进一步地，控制器通过轮速传感器监测拖拉机的车速，如果车速此时超过第一速度值，则控制器控制卸荷阀关闭，液压泵输出的液压油直接从定差补偿器流入液压油箱；此时控制器监测力传感器的实时力值，如果力值判断为持续上升，超过第一设定值后，控制器控制下降阀对悬挂油缸的无杆腔进行泄压；如果力值判断为持续减小，且小于第二设定值后，控制器控制上升阀对悬挂油缸的无杆腔进行充油；力传感器监测到的力值上升过程定义为上升沿，在力值上升沿时，下降阀动作，力传感器监测到的力值下降过程定义为下降沿，在力值下降沿时，上升阀动作；如果接近或超过缓冲区间的下极限位置，则在力值下降时控制上升阀动作，使拖拉机后悬挂机构上升并保持在缓冲区间内；如果接近缓冲区间的上极限位置，则在力值上升时控制下降阀动作，使拖拉机后悬挂机构下降并保持在缓冲区间内。
针对不同的缓冲区间位置，进行缓冲过程补偿控制。
进一步地，在力值上升沿时，下降阀动作，具体的振动缓冲控制策略包括：
在t1时间点，监测到a1力值时，设定时间间隔为T1，在时间间隔T1内任何时间点监测到b1力值，如t2时间点监测力值为b1，t2-t1≤T1，则控制器向下降阀输出电流m1，如果在时间间隔T1内未监测到b1力值，则控制器对下降阀不进行电流输入；在监测到a1、b1力值的基础上，进一步设定时间间隔T2，如果在时间间隔T2内监测到c1力值，如t3时间点监测到c1力值，则控制器输出到下降阀电流增加到m2；如果在时间间隔T2内没有监测到c1值，则控制器在时间间隔T2后向下降阀输出的电流从m1直接回零；在监测到a1、b1、c1力值的基础上，进一步设定时间间隔T3，如果在时间间隔T3内监测到d1值，如t4时间点监测到d1力值，则控制器输出到下降阀的电流增加到m3；如果在时间间隔T3内没有监测到d1力值，则控制器在时间间隔T3后向下降阀输出的电流从m2直接回零；在监测到a1、b1、c1、d1力值的基础上，进一步设定时间间隔T4，如果在时间间隔T4内，力值下降到d2，则控制器向下降阀输出的电流直接回零，否则控制器向下降阀输出电流m3并保持时间间隔T4，力值在t5时间点为大于d2的某一力值，如e1力值。
进一步地，如果力值从e1继续上升到f1，然后降低到d2值或从e1直接降低到d2值，在该过程中，控制器向下降阀输出的电流采用插值法进行设定，如预设力值在[d2，g]区间，g为力传感器量程最大值，则该区间力值对应电流为[m1，mg]，mg＜m3，在T4时间间隔后，当力值在该区间内，控制器根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m1，mg]之间进行设定，并输出相应的电流，当力值小于d2时，控制器控制下降阀电流回零。
进一步地，在力值下降沿时，上升阀动作，具体的振动缓冲控制策略包括：当控制器监测到d2力值时，即t7时间点监测到d2，设定时间间隔T5，在时间间隔T5内任何时间点监测到c2力值，如t8时间点监测力值为c2，则控制器向上升阀输出电流值m4，如果在时间间隔T5内未监测到c2力值，则控制器不对上升阀进行电流输入；在监测到d2、c2力值的基础上，进一步设定时间间隔T6，如果在时间间隔T6内监测到b2力值，如t9时间点监测到b2力值，则控制器输出到上升阀的电流增加到m5；如果在时间间隔T6内没有监测到b2力值，则控制器在时间间隔T6后向上升阀输出的电流从m4直接回零；在监测到d2、c2、b2力值的基础上，进一步设定时间间隔T7，如果在时间间隔T7内监测到a2力值，如t10时间点监测到a2力值，则控制器向上升阀输出的电流增加到m6；如果在时间间隔T7内没有监测到a2力值，则控制器在时间间隔T7后向上升阀输出的电流从m5直接回零；在监测到d2、c2、b2、a2力值的基础上，进一步设定时间间隔T8，时间间隔T8与发动机转速信息关联，从怠速到最高速，T8时间设定从大到小；在时间间隔T8内，力值上升到a3，则控制器向上升阀输出的电流直接回零，否则控制器输出电流m6并保持时间间隔T8，力值在t11时间点达到小于a3的某一力值，如e2力值。
进一步地，如果力值从e2继续下降到f2，f2为该工况下最小值，然后上升到a3或从e2直接上升到a3，在该过程中，控制器输出电流采用插值法进行设定，如预设力值在[a3，0]区间，该区间力值对应电流为[m4，mh]，mh＜m6；当时间间隔T8后，若力值在该区间内，控制器根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m4，mh]之间进行设定，并输出相应的电流，当力值大于a3时，控制器控制上升阀电流回零。
进一步地，在力值上升沿，当机具下降到与缓冲区间的下极限位置L的间距为S2时，此时控制器监测当前实际执行状态，如果泄压缓冲过程还未执行完毕，即力值还未下降到 d2 值以下，则控制器继续向下降阀输出电流，直到力值下降到 d2 以下后，控制器向下降阀输出的电流回零，用于保证该高压缓冲过程实施完毕，而非到下极限位置立即停止，此时机具位置在下极限位置 L 以下或者接近下极限位置；控制器则监测力传感器的力值变化，当控制器一定时间间隔先后监测到a1、b1、c1力值时，则判断为上升沿，则上升阀不动作，当控制器监测到力值为d2，一定时间间隔T11内监测到c2时，则控制器向上升阀输出电流m11；在监测到d2、c2力值的基础上，一定时间间隔T12内，监测到力值b2，则控制器向上升阀输出电流直接增加到m12，否则控制器控制上升阀电流m11保持T12后，输出电流回零；在监测到力值d2、c2、b2的基础上，一定时间间隔T13内进一步监测到a2力值时，则控制器控制上升阀电流增大到m13，设定保持时间T14，在保持时间T14内，当机具到达缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则控制器输出到上升阀的电流回零，否则保持时间T14后，控制器控制上升阀电流降低到m14，并保持该电流值，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；在监测到d2、c2、b2的基础上，在T13时间内没有监测到力值a2，则控制器控制上升阀的电流为m14，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流从m14回零。
进一步地，在力值下降沿，上升阀控制机具上升过程中，机具实际位置与缓冲区间的上极限位置U的间距为S1时，控制器控制上升阀电流回零，此时机具位置在上极限位置 U或者接近上极限位置，控制器监测力传感器的力值变化，当一定时间间隔先后监测到d2、c2、b2力值时，则判断为下降沿，则不进行下降阀动作，当控制器监测力值为a1，一定时间间隔T15内监测到力值b1时，则控制器向下降阀输出电流m15；在监测到a1、b1力值的基础上，一定时间间隔T16内，监测到力值c1，则控制器向上升阀输出的电流直接增加到m16，否则控制器控制下降阀的电流m15保持T16后，输出电流回零；在监测到力值a1、b1、c1的基础上，一定时间间隔T17内进一步监测到d1力值时，则控制器控制下降阀电流增加到m17，设定保持时间为T17，在保持时间T17内，当机具下降到缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则输出电流回零，否则保持时间T17后，控制器控制电流降低到m18，并保持该电流值，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；在监测到力值a1、b1、c1的基础上，在T17时间内没有监测到力值d1，则控制器控制下降阀的电流为m18，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
进一步地，在上升沿缓冲过程中，为防止机具下降到下极限位置以下较大距离导致碰到地面，当机具下降到下极限位置以下 P位置时，强制上升沿缓冲停止，控制器控制上升阀按 m14 电流进行上升，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
进一步地，随着缓冲区间所在位置的不同，设定不同的补偿系数，如限高在上极限位置U高度位置时， 设定 a、b、c、d力值作为判断触发条件，其他机具缓冲位置设定不同补偿系数K，补偿系数所在区间为 [0.8，1.2]，当限高高于上极限位置U时，K选择[0.8，1）之间数值，限高位置越高于上极限位置U，则补偿系数K越接近为 0.8，则触发的判断力值越低；当限高低于上极限位置U时，补偿系数K选择（1，1.2]之间数值，限高位置越低于上极限位置U，补偿系数K越接近为 1.2，则触发的判断力值越高。
第二方面，提供一种拖拉机，所述拖拉机配置有第一方面所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明通过拖拉机运行参数采集装置获取拖拉机的运行参数，控制器根据获取的拖拉机的运行参数，按照设定的振动缓冲控制策略，向执行机构发送控制信号，执行机构根据控制器发送的控制信号，控制流入、流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸的无杆腔的液压油量，以使拖拉机后悬挂机构保持在设定的缓冲区间内，能够有效控制拖拉机后悬挂的振动，提高操作者的驾驶舒适性，避免因振动过大而导致的安全问题；
（2）本发明实现拖拉机带重载机具转场过程中在缓冲区间上升沿及时高压卸荷，实现减振；
（3）本发明实现拖拉机带重载机具转场过程中在缓冲区间下降沿及时充油，实现机具稳定上升，不加剧振动；
（4）本发明实现拖拉机在缓冲区间边界的平稳转换，使缓冲效果连贯，并保证转场机具的安全控制；
（5）本发明实现机具在不同设定位置的缓冲效果；
（6）本发明实现拖拉机转场的过程中的节能控制。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统原理图（双作用油缸示意图）；
图2是本发明实施例中上升沿及下降沿力值触发过程示意图；
图3是本发明实施例中上升沿及下降沿电流给定过程示意图；
图4是本发明实施例中上下极限位置时电流给定过程示意图；
图5是本发明实施例中缓冲区间的示意图；
图中：1、液压泵；2、卸荷阀；3、定差补偿器；4、上升阀； 5、下降阀；6、开关阀；7、单向阀；8、悬挂油缸；9、力传感器；10、位置传感器；11、控制器；12、发动机转速信息；13、机具高度设置旋钮；14、减振触发按钮；15、转场位置旋钮；16、轮速传感器；17、减振状态。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1~图5所示，一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，包括：拖拉机运行参数采集装置，用于获取拖拉机的运行参数；控制器11，用于根据获取的拖拉机的运行参数，按照设定的振动缓冲控制策略，向执行机构发送控制信号；执行机构，用于根据控制器11发送的控制信号，控制流入、流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸8的无杆腔的液压油量，以使拖拉机后悬挂机构在转场过程中进行振动缓冲并保持在设定的缓冲区间内。
对于拖拉机后悬挂机构所带机具运动范围由后悬挂油缸动力行程决定，油缸从全缩回到全伸出动力行程，对应机具位置的最低（0%）及最高（100%），电液提升系统可以根据机具及拖拉机结构布局，进行机具最高位置限定，对于拖拉机运输转场过程中，通常把机具停留在高度限制位置。在减振控制开启时，机具需要一个上升下降的区间，以实现减振缓冲控制，如图5所示，上极限位置即为机具高度限制位置，下极限位置即为振动缓冲过程机具下降时的下边界，上极限及下极限位置之间区间即为缓冲区间。
拖拉机运行参数采集装置，包括：安装在拖拉机后悬挂机构的下拉杆与拖拉机铰点之间的力传感器9；安装在拖拉机后悬挂机构的提升臂处的位置传感器10；力传感器9与位置传感器10分别与控制器11电连接。
执行机构包括上升阀4和下降阀5，上升阀4的入口连接液压泵1的出口，上升阀4的出口通过开关阀6、单向阀7连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸8的无杆腔，上升阀4接收控制器11的控制信号，用于控制流入拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸8的无杆腔的液压油量；下降阀5的入口连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸8的无杆腔，下降阀5的出口连接液压油箱，下降阀5接收控制器11的控制信号，用于控制流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸8的无杆腔的液压油量；液压泵1的出口通过卸荷阀2连接液压油箱；同时，液压泵1的出口通过定差补偿器3连接液压油箱。
液压泵1输出液压油与卸荷阀2、定差补偿器3以及电比例上升阀4相连，然后通过开关阀6和单向阀7后与悬挂油缸8的无杆腔相连，同时悬挂油缸8的无杆腔油液与下降阀5相连；控制器11通过力传感器9（布置在悬挂机构下拉杆与拖拉机铰点）获取实时力值信息，同时借助位置传感器10（布置在提升臂位置），判断机具实时位置信息，同时通过轮速传感器16获取拖拉机车速信息，以及通过CAN总线获取发动机转速信息；机具高度设置旋钮13可设定机具不同的最高位置限制，转场位置旋钮15控制拖拉机机具处于转场模式，减振触发按钮14对减振功能进行激活，控制器11根据振动缓冲控制策略，输出电流控制上升阀4以及下降阀5，同时控制器根据控制逻辑对卸荷阀2进行控制。
当转场位置旋钮15开启，控制器11输出电流控制上升阀4开启，控制卸荷阀2关闭，使机具首先上升到机具高度设置旋钮13设定高度值（由位置传感器10判断），当减振触发按钮14触发后，机具转场振动缓冲功能开启；机具以预设定的缓冲区间的限高位置为基准，向下运动，停留在缓冲区间中间位置或缓冲区间某一位置。而后卸荷阀2继续开启，此时液压泵1输出液压油直接从卸荷阀2直接卸荷，实现节能，降低系统产热；进一步，控制器11监测拖拉机轮速信息，如果车速此时超过某一速度值（第一速度值，Nkm/h），则控制器控制卸荷阀2关闭，液压泵1输出液压油直接从定差补偿器3卸荷，此时控制器11监测拉力传感器9实时力值（拉力），如果力值判断为持续上升，超过某一值（第一设定值）后，控制器11控制下降阀5对悬挂油缸8的无杆腔进行泄压，如果监测力值持续减小，且小于某一数值（第二设定值）后，控制器11控制上升阀4对悬挂油缸8的无杆腔进行充油，如果接近或超过缓冲区间下极限位置，则在力值下降时进行上升，如果接近上极限位置，则在力值上升时进行下降，使机具保持在缓冲区间内。而在实际作用过程中，考虑到颠簸路面引起压力冲击突变的快速性，比例阀频响问题，以及阀芯摩擦等都对控制过程的时效性进行影响，故为解决减振控制过程快速响应性问题，进行如下详细控制策略集成。
力传感器9监测到的力值上升过程定义为上升沿，在力值上升沿时，下降阀5动作；力传感器9监测到的力值下降过程定义为下降沿，在力值下降沿时，上升阀4动作。
上升沿的振动缓冲控制策略，如图2~图4所示：
当拖拉机开启主动缓冲功能后减振状态17指示灯亮起，进入主动缓冲功能，当遇到颠簸路面，随着力值上升，在t1时间点，监测到的力值为a1，设定时间间隔T1ms，在该间隔内任何时间点监测到b1力值（如t2时间点监测力值为b1，t2-t1≤T1），则控制器11向下降阀5输出电流值m1，进行电磁阀动作，如果在该时间间隔T1ms内未监测到b1力值，则控制器11对下降阀5不进行电流输入；
在监测到a1、b1力值的基础上，进一步设定时间间隔T2ms，如果在该间隔内监测到c1力值（如t3时间点监测到c1力值），则控制器11输出到下降阀5的电流增加到m2；如果在该间隔内没有监测到c1力值，则控制器11在T2ms后输出下降阀5的电流从m1直接回零；
在监测到a1、b1、c1力值的基础上，进一步设定时间间隔T3ms，如果在该间隔内监测到d1力值（如t4时间点监测到d1力值），则控制器11输出到下降阀5的电流增加到m3；如果在该间隔内没有监测到d1力值，则控制器11在T3ms后输出下降阀5的电流从m2直接回零；
在监测到a1、b1、c1、d1力值的基础上，进一步设定时间间隔T4ms，如果在T4ms内，力值再次下降到d2，则控制器11向下降阀5输出的电流直接回零，否则控制器11向下降阀5输出电流m3并保持时间间隔T4ms（力值在 t5 时间点为大于 d2 的某一力值，如 e1 力值），此时如果力值从e1继续上升到f1（该工况下最大值），然后降低到d2力值（图2中d1=d2）或从e1直接降低到d2力值，在该过程中，控制器11向下降阀5输出的电流采用插值法进行设定，如预设力值在[d2，g]区间，g为力传感器量程最大值，则该区间力值对应电流为[m1，mg]，mg＜m3，在T4时间间隔后，当力值在该区间内，控制器11根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m1，mg]之间进行设定，并输出相应的电流，如f1顶点对应电流mx值，当力值小于d2后，控制器11控制下降阀5电流回零。
下降沿的振动缓冲控制策略，如图2~图4所示：
当控制器11监测到d2力值时（t7时间点监测到d2），设定时间间隔T5ms，在该间隔内任何时间点监测到c2力值（如t8时间点监测力值为c2），则控制器11向上升阀4输出电流值m4，如果在该间隔内未监测到c 2力值，则控制器11不对上升阀4进行电流输入；
在监测到d2、c2力值的基础上，进一步设定时间间隔T6ms，如果在该间隔内监测到b2力值（如t9时间点监测到b2力值），则控制器11向上升阀4输出的电流增加到m5；如果在该间隔T6ms内没有监测到b2力值，则控制器11在T6ms后向上升阀4输出的电流从m4直接回零；
在监测到d2、c2、b2力值的基础上，进一步设定时间间隔T7ms，如果在该间隔内监测到a2力值（如t10时间点监测到a2值），则控制器11向上升阀4输出的电流增加到m6；如果在该间隔内没有监测到a2力值，则控制器在T7ms后向上升阀4输出的电流从m5直接回零；
在监测到d2、c2、b2、a2力值的基础上，进一步设定时间间隔T8ms，该时间间隔与发动机转速信息12相关，从怠速到最高速，T8时间设定从大到小。如果在T8ms内，力值再次达到力值a3（图2中，a1=a2=a3），则控制器11向上升阀4输出的电流直接回零，否则控制器11输出电流值m6保持T8ms（力值在 t11 时间点达到小于 a3 的某一力值，如 e2 力值），此时如果力值从e2值继续下降到f2（该工况下最小值），然后上升到a3值（t13时间点）或从e2直接上升到a3，在该过程中，控制器11的输出电流采用插值法进行设定，如预设力值在[a3，0]区间，相对应电流为[m4，mh]，mh＜m6，当力值在该区间后，控制器11根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m4，mh]之间进行设定，并输出相应的电流，如f2谷点对应电流my值，当力值大于a3时，控制器11控制上升阀4电流回零。
缓冲区上边界与下边界情况，当机具位置接近上、下边界时，需进一步控制，保证后续缓冲的持续进行及安全控制。
下边界时，上升阀4动作，振动缓冲控制策略如下：
在力值上升沿，控制器11控制下降阀5动作过程中，当机具下降到接近缓冲区间的下极限位置L一定间距（如间距S2），此时控制器11监测当前实际执行状态，如果泄压缓冲过程中，还未执行完毕（力值还未下降到d2值以下），则控制器11继续向下降阀5输出电流，直到力值下降到d2以下后，控制器11向下降阀5输出的电流回零，该过程保证该高压缓冲过程实施完毕，而非到下极限位置立即停止，此时机具位置在下极限位置L以下或者接近下极限位置，此时控制器11监测力传感器的力值变化：
当控制器监测力值数据，如一定时间间隔先后监测到a1、b1、c1等值时，则判断为上升沿，则不进行上升阀4动作，当控制器11监测力值数据为d2，一定时间间隔T11ms内监测到c2时，则控制器11输出到上升阀4的电流为m11；在监测到d2、c2力值的基础上，一定时间间隔T12ms内，监测到力值b2，则控制器11向上升阀4输出的电流直接增加到m12，否则控制器11控制上升阀4的电流为m11保持T12ms后，输出电流回零；在监测到力值d2、c2、b2的基础上，一定时间间隔T13ms内进一步监测到a2力值时，则控制器11控制上升阀4的电流增大到m13，设定保持时间T14ms，在该保持时间内，当机具到达缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则控制器11输出到上升阀4电流回零，否则保持T14ms后，控制器11控制上升阀4电流降低到m14值，并保持该电流值，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；在监测到d2、c2、b2力值的基础上，在T13时间内没有监测到力值a2，则控制器11控制上升阀4电流为m14，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流从m14回零。
进一步，为防止在上升沿缓冲过程，保证缓冲动作执行完毕时，位置下降到超过下极限位置较大距离，进一步设定安全位置，当机具缓冲过程下降到下极限位置以下的P位置时，强制上升沿缓冲停止，控制器11控制上升阀4按m14电流进行上升，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
上边界时，下降阀5动作，振动缓冲控制策略如下：
在力值下降沿，控制器11控制上升阀4动作过程中，当机具上升到接近缓冲区间的上极限位置U一定间距（如间距S1），因上极限位置即为限高旋钮设定值，为保证安全控制，则直接控制上升阀4的电流回零，此时机具位置在上极限位置U或者接近上极限位置，此时控制器11监测力传感器的拉力值变化：
当控制器11监测力值，如一定时间间隔先后监测到d2、c2、b2等力值时，则判断为下降沿，则不进行下降阀5动作，当控制器11监测力值数据为a1，一定时间间隔T15ms内监测到力值b1时，则控制器11输出到下降阀5的电流为m15；在监测到a1、b1力值的基础上，一定时间间隔T16ms内，监测到力值c1，则控制器11向上升阀4输出的电流直接增加到m16，否则控制器11控制下降阀5的电流m15保持T16ms后，输出电流回零；在检测到力值a1、b1、c1基础上，一定时间间隔T17ms内进一步监测到d1力值时，则控制器11控制下降阀5的电流增加到m17，设定保持时间为T17ms，在该保持时间内，当机具下降到缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则输出电流回零，否则保持T17ms后，控制器11控制电流降低到m18值，并保持该电流值，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；当监测到a1、b1、c1基础上，在T17ms内没有监测到力值d1，则控制器11控制下降阀5的电流为m18，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
在振动缓冲模式下，控制器11通过力传感器9采集的实时力值以及通过位置传感器10采集的机具实时位置，实时进行判断及响应，不断循环。
不同缓冲区间位置：
随着缓冲区间所在位置的不同，设定不同系数，如限高在上极限位置U高度位置时，设定a、b、c、d等力值作为判断触发条件，其他机具缓冲位置设定不同补偿系数K，补偿系数K所在区间为[0.8，1.2]，当限高高于上极限位置U时，K选择[0.8，1）区间数值，限高位置越高于上极限位置U，则补偿系数K越接近为0.8，则触发的判断力值越低；当限高低于上极限位置U时，补偿系数K选择（1，1.2]区间数值，限高位置越低于上极限位置U，系数越接近为1.2，则触发的判断力值越高。
本发明在力值上升沿过程，不同的力值对应设定不同下降电流、最大保持时间及触发结束过程，实现振动过程高压及时缓冲泄压；在力值下降沿过程，不同的力值及不同的发动机转速信息设定不同上升电流、最大保持时间、触发结束过程，实现悬挂油缸及时充油且使机具平稳上升；当机具实际位置接近下极限位置时，此时如遇减振泄压动作，保证泄压动作的执行，并监测在下降沿时进行上升，不同力值、机具实时位置给定不同电流及保持时间，实现下极限位置的平稳上升，同时为保证泄压执行过程的连贯性及安全性，进一步增加停止控制，使机具不会下降过大，以保证转场过程安全控制；当机具实际位置接近上极限位置时，为保证安全，此时如遇上升动作，则及时停止，并监测上升沿时进行下降，不同力值、机具实时位置给定不同电流及保持时间，实现在上极限位置的平稳下落；不同的缓冲区间位置，设定不同的判断力值，满足不同位置缓冲效果；实施监测轮速信息，根据轮速信息，进一步确定减振功能，低速时，泵输出液压油直接卸荷，实现节能，未开启减振功能转场时，同样泵输出液压油直接卸荷，不经过定差补偿器卸荷，实现节能，降低产热。本发明整体上解决了拖拉机转场过程，在颠簸路面，较重机具振动，带动拖拉机整体振动，操作者感受到明显振动体验差的问题；解决了减振控制过程中因响应延迟引起振动加剧的问题，实现了高压时精准泄压，低压时精准充油，实现了颠簸路面的精准振动缓冲；解决了减振控制过程中因设定缓冲区间，到达上下边界极限位置后的上升下降控制引起的振荡问题，使上升下降连贯平稳，不加剧振荡；降低了定量泵负载敏感系统运输过程系统产热，更好实现了系统热平衡。
本实施例采用不同的电流及不同的间隔时间，均可根据电磁阀性能、控制器性能、拖拉机机具大小、减振缓冲区间位置、缓冲区间大小等进行微调，同时本实施例上升沿及下降沿均采用4个力值，可根据实际情况确定选择力值点的数量，比如3个、5个或更多，同时本实施例中上升沿、下降沿的检测判断力值可以相同，也可以根据情况不同（如a1、a2和a3，可以是相同力值，亦可以根据情况设定不同力值）；本实施例采用双作用油缸，该方法同样试用单作用油缸。
实施例二：
基于实施例一所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，本实施例提供一种拖拉机，所述拖拉机配置有实施例一所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，包括：
拖拉机运行参数采集装置，用于获取拖拉机的运行参数；
控制器(11)，用于根据获取的拖拉机的运行参数，按照设定的振动缓冲控制策略，向执行机构发送控制信号；
执行机构，用于根据控制器(11)发送的控制信号，控制流入、流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸(8)的无杆腔的液压油量，以使拖拉机后悬挂机构在转场过程中进行振动缓冲并保持在设定的缓冲区间内；
所述拖拉机运行参数采集装置，包括：
安装在拖拉机后悬挂机构的下拉杆与拖拉机铰点之间的力传感器(9)；
安装在拖拉机后悬挂机构的提升臂处的位置传感器(10)；
力传感器(9)与位置传感器(10)分别与控制器(11)电连接；
所述执行机构包括：
上升阀(4)，上升阀(4)的入口连接液压泵(1)的出口，上升阀(4)的出口通过开关阀(6)、单向阀(7)连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸(8)的无杆腔，上升阀(4)接收控制器(11)的控制信号，用于控制流入拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸(8)的无杆腔的液压油量；
下降阀(5)，下降阀(5)的入口连接拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸(8)的无杆腔，下降阀(5)的出口连接液压油箱，下降阀(5)接收控制器(11)的控制信号，用于控制流出拖拉机后悬挂机构的悬挂油缸(8)的无杆腔的液压油量；
卸荷阀(2)，液压泵(1)的出口通过卸荷阀(2)连接液压油箱；
定差补偿器(3)，液压泵(1)的出口通过定差补偿器(3)连接液压油箱；
控制器(11)通过轮速传感器(16)监测拖拉机的车速，如果车速此时超过第一速度值，则控制器(11)控制卸荷阀(2)关闭，液压泵(1)输出的液压油直接从定差补偿器(3)流入液压油箱；
此时控制器(11)监测力传感器(9)的实时力值，如果力值判断为持续上升，超过第一设定值后，控制器(11)控制下降阀(5)对悬挂油缸(8)的无杆腔进行泄压；
如果力值判断为持续减小，且小于第二设定值后，控制器(11)控制上升阀(4)对悬挂油缸(8)的无杆腔进行充油；
力传感器(9)监测到的力值上升过程定义为上升沿，在力值上升沿时，下降阀(5)动作，力传感器(9)监测到的力值下降过程定义为下降沿，在力值下降沿时，上升阀(4)动作；
如果接近或超过缓冲区间的下极限位置，则在力值下降时控制上升阀(4)动作，使拖拉机后悬挂机构上升并保持在缓冲区间内；
如果接近缓冲区间的上极限位置，则在力值上升时控制下降阀(5)动作，使拖拉机后悬挂机构下降并保持在缓冲区间内。
2.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，
当转场位置旋钮(15)开启，控制器(11)控制上升阀(4)开启，控制卸荷阀(2)关闭，使机具首先上升到机具高度设置旋钮(13)设定的高度值，当减振触发按钮(14)触发后，机具转场振动缓冲功能开启，以机具高度设置旋钮(13)设定的高度值为基准，向下运动，停留在缓冲区间的中间位置或缓冲区间的某一位置；而后卸荷阀(2)继续开启，此时液压泵(1)输出的液压油直接从卸荷阀(2)流入液压油箱。
3.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，在力值上升沿时，下降阀(5)动作，具体的振动缓冲控制策略包括：
在t1时间点，监测到a1力值时，设定时间间隔为T1，在时间间隔T1内任何时间点监测到b1力值，如t2时间点监测力值为b1，t2-t1≤T1，则控制器(11)向下降阀(5)输出电流m1，如果在时间间隔T1内未监测到b1力值，则控制器(11)对下降阀(5)不进行电流输入；
在监测到a1、b1力值的基础上，进一步设定时间间隔T2，如果在时间间隔T2内监测到c1力值，如t3时间点监测到c1力值，则控制器(11)输出到下降阀(5)电流增加到m2；如果在时间间隔T2内没有监测到c1值，则控制器(11)在时间间隔T2后向下降阀(5)输出的电流从m1直接回零；
在监测到a1、b1、c1力值的基础上，进一步设定时间间隔T3，如果在时间间隔T3内监测到d1值，如t4时间点监测到d1力值，则控制器(11)输出到下降阀(5)的电流增加到m3；如果在时间间隔T3内没有监测到d1力值，则控制器在时间间隔T3后向下降阀(5)输出的电流从m2直接回零；
在监测到a1、b1、c1、d1力值的基础上，进一步设定时间间隔T4，如果在时间间隔T4内，力值下降到d2，则控制器(11)向下降阀(5)输出的电流直接回零，否则控制器(11)向下降阀(5)输出电流m3并保持时间间隔T4，力值在t5时间点为大于d2的某一力值，如e1力值。
4.根据权利要求3所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，如果力值从e1继续上升到f1，然后降低到d2值或从e1直接降低到d2值，在该过程中，控制器(11)向下降阀(5)输出的电流采用插值法进行设定，如预设力值在[d2，g]区间，g为力传感器量程最大值，则该区间力值对应电流为[m1，mg]，mg＜m3，在T4时间间隔后，当力值在该区间内，控制器(11)根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m1，mg]之间进行设定，并输出相应的电流，当力值小于d2时，控制器(11)控制下降阀(5)电流回零。
5.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，在力值下降沿时，上升阀(4)动作，具体的振动缓冲控制策略包括：
当控制器(11)监测到d2力值时，即t7时间点监测到d2，设定时间间隔T5，在时间间隔T5内任何时间点监测到c2力值，如t8时间点监测力值为c2，则控制器(11)向上升阀(4)输出电流值m4，如果在时间间隔T5内未监测到c2力值，则控制器(11)不对上升阀(4)进行电流输入；
在监测到d2、c2力值的基础上，进一步设定时间间隔T6，如果在时间间隔T6内监测到b2力值，如t9时间点监测到b2力值，则控制器(11)输出到上升阀(4)的电流增加到m5；如果在时间间隔T6内没有监测到b2力值，则控制器(11)在时间间隔T6后向上升阀(4)输出的电流从m4直接回零；
在监测到d2、c2、b2力值的基础上，进一步设定时间间隔T7，如果在时间间隔T7内监测到a2力值，如t10时间点监测到a2力值，则控制器(11)向上升阀(4)输出的电流增加到m6；如果在时间间隔T7内没有监测到a2力值，则控制器(11)在时间间隔T7后向上升阀(4)输出的电流从m5直接回零；
在监测到d2、c2、b2、a2力值的基础上，进一步设定时间间隔T8，时间间隔T8与发动机转速信息(12)关联，从怠速到最高速，T8时间设定从大到小；在时间间隔T8内，力值上升到a3，则控制器(11)向上升阀(4)输出的电流直接回零，否则控制器(11)输出电流m6并保持时间间隔T8，力值在t11时间点达到小于a3的某一力值，如e2力值。
6.根据权利要求5所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，如果力值从e2继续下降到f2，f2为该工况下最小值，然后上升到a3或从e2直接上升到a3，在该过程中，控制器(11)输出电流采用插值法进行设定，如预设力值在[a3，0]区间，该区间力值对应电流为[m4，mh]，mh＜m6；当时间间隔T8后，若力值在该区间内，控制器(11)根据力值与电流对应关系，采用插值法在[m4，mh]之间进行设定，并输出相应的电流，当力值大于a3时，控制器(11)控制上升阀(4)电流回零。
7.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，在力值上升沿，当机具下降到与缓冲区间的下极限位置L的间距为S2时，此时控制器(11)监测当前实际执行状态，如果泄压缓冲过程还未执行完毕，即力值还未下降到d2值以下，则控制器(11)继续向下降阀(5)输出电流，直到力值下降到d2以下后，控制器(11)向下降阀(5)输出的电流回零，此时机具位置在下极限位置L以下或者接近下极限位置；控制器(11)则监测力传感器(9)的力值变化，当控制器(11)一定时间间隔先后监测到a1、b1、c1力值时，则判断为上升沿，则上升阀(4)不动作，当控制器(11)监测到力值为d2，一定时间间隔T11内监测到c2时，则控制器(11)向上升阀(4)输出电流m11；在监测到d2、c2力值的基础上，一定时间间隔T12内，监测到力值b2，则控制器(11)向上升阀(4)输出电流直接增加到m12，否则控制器(11)控制上升阀(4)电流m11保持T12后，输出电流回零；在监测到力值d2、c2、b2的基础上，一定时间间隔T13内进一步监测到a2力值时，则控制器(11)控制上升阀(4)电流增大到m13，设定保持时间T14，在保持时间T14内，当机具到达缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则控制器(11)输出到上升阀(4)的电流回零，否则保持时间T14后，控制器(11)控制上升阀(4)电流降低到m14，并保持该电流值，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；在监测到d2、c2、b2的基础上，在T13时间内没有监测到力值a2，则控制器(11)控制上升阀(4)的电流为m14，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流从m14回零。
8.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，在力值下降沿，上升阀(4)控制机具上升过程中，机具实际位置与缓冲区间的上极限位置U的间距为S1时，控制器(11)控制上升阀(4)电流回零，此时机具位置在上极限位置U或者接近上极限位置，控制器(11)监测力传感器(9)的力值变化，当一定时间间隔先后监测到d2、c2、b2力值时，则判断为下降沿，则不进行下降阀(5)动作，当控制器(11)监测力值为a1，一定时间间隔T15内监测到力值b1时，则控制器(11)向下降阀(5)输出电流m15；在监测到a1、b1力值的基础上，一定时间间隔T16内，监测到力值c1，则控制器(11)向上升阀(4)输出的电流直接增加到m16，否则控制器(11)控制下降阀(5)的电流m15保持T16后，输出电流回零；在监测到力值a1、b1、c1的基础上，一定时间间隔T17内进一步监测到d1力值时，则控制器(11)控制下降阀(5)电流增加到m17，设定保持时间为T17，在保持时间T17内，当机具下降到缓冲区间中间位置时或缓冲区间内某一位置，则输出电流回零，否则保持时间T17后，控制器(11)控制电流降低到m18，并保持该电流值，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置；在监测到力值a1、b1、c1的基础上，在T17时间内没有监测到力值d1，则控制器(11)控制下降阀(5)的电流为m18，直到机具下降到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
9.根据权利要求8所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，在上升沿缓冲过程中，为防止机具下降到下极限位置以下较大距离导致碰到地面，当机具下降到下极限位置以下P位置时，强制上升沿缓冲停止，控制器(11)控制上升阀(4)按m14电流进行上升，直到机具上升到缓冲区间中间位置或缓冲区间内某一位置后电流回零。
10.根据权利要求1所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统，其特征在于，随着缓冲区间所在位置的不同，设定不同的补偿系数，如限高在上极限位置U高度位置时，设定a、b、c、d力值作为判断触发条件，其他机具缓冲位置设定不同补偿系数K，补偿系数所在区间为[0.8，1.2]，当限高高于上极限位置U时，K选择[0.8，1)区间数值，限高位置越高于上极限位置U，则补偿系数K越接近为0.8，则触发的判断力值越低；当限高低于上极限位置U时，补偿系数K选择(1，1.2]区间数值，限高位置越低于上极限位置U，补偿系数K越接近为1.2，则触发的判断力值越高。
11.一种拖拉机，其特征在于，所述拖拉机配置有权利要求1～10任一项所述的拖拉机后悬挂振动缓冲控制系统。
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