一种轮式摊铺机行走系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种轮式摊铺机行走系统及其控制方法，属于工程机械技术领域。

背景技术：

在轮式摊铺机的行走系统设计中，通过速比的增大，改善了摊铺档的行走负载能力，然而，在具有高负载能力的同时，摊铺档的速度又要尽可能的提高，以满足摊铺性能和机器性能，从而提高机器的适用性和竞争力。施工过程是一个外界负载不断变化的过程，在遇到料堆高低变化、料车进退变化等情况时，机器若能始终保证恒速前进，这就能大大改善施工平整度和密实均匀性效果。

现有的技术方案为简单的行走系统控制方法即电位器值和泵电流值之间的单一对应关系。存在驱动力不足的隐患，无法满足摊铺档和行驶档的最大速度要求；用户使用过程中需要根据外界的负载变化，人为调节电位器值来控制车速；当阻力很大时，并不是电位器调节到最大时产生最大扭矩，而是在拐点处实现最大扭矩，这点不符合摊铺机的操作思维，人为操作起来有难度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轮式摊铺机行走系统及其控制方法，提出了恒速和扭矩自适应控制方法，很好的实现了行走控制过程；满足了在整个电位器输入变量的调节区间内，泵的排量要从小到大变化，而且马达的排量在合适的时机从大往小变化，以满足摊铺档和行驶档的最大速度要求；在控制过程中，电位器的输入值要对应泵的电流值（泵排量）、马达的电流值（马达排量）、行走速度值、扭矩变化规律等一系列变量，通过该技术研究，为轮式摊铺机行走控制等此类技术积累了大量经验和基础。

为解决上述技术问题，本发明提供一种轮式摊铺机行走系统，包括主控制器，其特征是，所述的主控制器分别与电位器、行走泵和行走马达相连接，所述的电位器包括手动调速电位器和脚踏调速电位器，所述的手动调速电位器与摊铺档相连接，所述的脚踏调速电位器与行驶档相连接。

进一步地，所述的行走泵和行走马达之间设有比例电磁阀，所述的比例电磁阀与所述的主控制器相连接。

进一步地，所述的主控制器通过行走马达电磁阀与所述的行走马达相连接。

进一步地，所述的主控制器与柴油机控制器相连接，所述的柴油机控制器与发动机相连接，所述的发动机与行走泵相连接。

进一步地，所述的主控制器与柴油机控制器相连接，所述的柴油机控制器与油门电位器相连接，所述的油门电位器与所述的主控制器相连接。

进一步地，所述的主控制器与柴油机控制器之间通过can总线相连接。

进一步地，所述的主控制器与显示器通过can总线相连接。

本发明还提供了一种轮式摊铺机行走系统的控制方法，其特征是，根据输入与输出的关系，使电位器输入值0.5v~4.5v对应速度最小值~速度最大值，泵和马达的电流根据需要的速度值自行调节，调节过程包括以下步骤：

（1）控制器判断当前泵和马达的电流值状况，调节完成后再记录下当前泵和马达的电流值状态；

（2）速度从小往大增加时，先调节泵的电流由小变大，然后保持，再调节马达的电流由小到大；

（3）速度从大往小减小时，先调节马达的电流减小，再调节泵的电流减小。

进一步地，所述泵和马达电流的调节的具体过程为：

（1）进入速度闭环状态，电位器的最小值到最大值对应速度的最小值到最大值，最小值与最大值均需标定；

（2）旋转电位器，增加速度到v，pid控制，泵的电流从小往大增加，到最大时仍然达不到设定速度，马达电流再从小往大增加；

（3）泵和马达电流均最大时，如果v实≥v设，则旋转电位器，减小速度到v，pid控制，先维持泵电流不变，减小马达电流，马达电流若为0，再减小泵电流，等待新电位器值；

（4）如果v实<v设，且没有超出偏差死区2m/min，则维持泵和马达最大电流，等待新电位器值；

（5）如果超出偏差死区2m/min，但柴油机转速≤1900rpm，则默认用户不需要进入扭矩自适应模式，维持泵和马达电流，等待新电位器值；同时显示器给出提示“请提高发动机转速以获得更大驱动力”；

（6）如果柴油机转速>1900rpm，摊铺机处于前进状态，进入扭矩自适应模式；当外界负载很大时，用户设定不进入扭矩自适应模式，用户通过手动调节电位器来找到一个平衡点；

（7）进入扭矩自适应模式后，泵电流维持最大，马达电流逐渐减小到0，以获得最大的前进动力；显示器出现最大扭矩提示信息“已自动进入最大扭矩模式，调小电位器值将退出该状态”；

（8）如果电位器值改变，且v实<v设，v设—v实≤2m/min，或v实≥v设，则进入正常速度闭环状态；如果v设—v实>2m/min，则维持该状态。

本发明所达到的有益效果：

通过调节电位器的输入值与对应泵的电流值（泵排量）、马达的电流值（马达排量）、行走速度值、扭矩变化规律等一系列变量的对应关系，满足了摊铺档和行驶档的最大速度要求；施工过程就是一个外界负载不断变化的过程，在遇到料堆高低变化、料车进退变化等情况时，机器能始终保证恒速前进，这能大大改善施工平整度和密实均匀性效果。通过该技术研究，为轮式摊铺机行走控制等此类技术积累了大量经验和基础，并且该技术的应用将会成为轮式摊铺机的一个创新点。

附图说明

图1是本发明一种轮式摊铺机行走系统的原理框图；

图2是本发明输入输出对应关系图；

图3是本发明闭环调节的流程图；

图4是本发明扭矩自适应调节的流程图。

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。

如图1所示，一种轮式摊铺机行走系统，包括主控制器，所述的主控制器分别与电位器、行走泵和行走马达相连接，所述的电位器包括手动调速电位器和脚踏调速电位器，所述的手动调速电位器与摊铺档相连接，所述的脚踏调速电位器与行驶档相连接。所述的行走泵和行走马达之间设有比例电磁阀，所述的比例电磁阀与所述的主控制器相连接。所述的主控制器通过行走马达电磁阀与所述的行走马达相连接。所述的主控制器与柴油机控制器相连接，所述的柴油机控制器与发动机相连接，所述的发动机与行走泵相连接。所述的主控制器与柴油机控制器之间通过can总线相连接，所述的柴油机控制器与油门电位器相连接，所述的油门电位器与所述的主控制器相连接。所述的主控制器与显示器通过can总线相连接。

整个控制过程只有一个输入变量，对于摊铺档而言，是手动调速电位器（电阻性），对于行驶档而言，是脚踏调速电位器（霍尔性）；输出变量有三种，一是泵的电流，二是马达电流，三是行走速度；其中泵排量和马达排量由于无法电气检测，默认其与对应电流值线性相关；泵的全比例调节区间加上马达的全比例调节区间对应输入全区间，也正好对应速度全输出区间；对于图中拐点t，是泵和马达的控制交接区，根据每台车的个体差异，必然存在死区；实时扭矩与电位器的输入关系有点特殊，在一般情况下，最大扭矩点的出现并不是在电位器的最大值端，而是在中间过渡点上，如图2所示。

本发明还提供了一种轮式摊铺机行走系统的控制方法，根据输入与输出的关系，使电位器输入值0.5v~4.5v对应速度最小值~速度最大值，泵和马达的电流根据需要的速度值自行调节，调节过程包括以下步骤：

（1）控制器判断当前泵和马达的电流值状况，调节完成后再记录下当前泵和马达的电流值状态；

（2）速度从小往大增加时，先调节泵的电流由小变大，然后保持，再调节马达的电流由小到大；

（3）速度从大往小减小时，先调节马达的电流减小，再调节泵的电流减小。

速度变化前后，控制器需要判断当前泵和马达的电流值状况，调节完成后再记录下当前泵和马达的电流值状态。

因此，该控制策略不需人为确定电流控制拐点，而是需人为确定最大速度（即hz数），其优点就是恒速控制，在允许的负载范围内，车速恒定。

如图3和图4所示，所述泵和马达电流的调节的具体过程为：

（1）进入速度闭环状态，电位器的最小值到最大值对应速度的最小值到最大值，最小值与最大值均需标定；

（2）旋转电位器，增加速度到v，pid控制，泵的电流从小往大增加，到最大时仍然达不到设定速度，马达电流再从小往大增加；

（3）泵和马达电流均最大时，如果v实≥v设，则旋转电位器，减小速度到v，pid控制，先维持泵电流不变，减小马达电流，马达电流若为0，再减小泵电流，等待新电位器值；

（4）如果v实<v设，且没有超出偏差死区2m/min，则维持泵和马达最大电流，等待新电位器值；

（5）如果超出偏差死区2m/min，但柴油机转速≤1900rpm，则默认用户不需要进入扭矩自适应模式，维持泵和马达电流，等待新电位器值；同时显示器给出提示“请提高发动机转速以获得更大驱动力”；

（6）如果柴油机转速>1900rpm，摊铺机处于前进状态，进入扭矩自适应模式；当外界负载很大时，用户设定不进入扭矩自适应模式，用户通过手动调节电位器来找到一个平衡点；

（7）进入扭矩自适应模式后，泵电流维持最大，马达电流逐渐减小到0，以获得最大的前进动力；显示器出现最大扭矩提示信息“已自动进入最大扭矩模式，调小电位器值将退出该状态”；

（8）如果电位器值改变，且v实<v设，v设—v实≤2m/min，或v实≥v设，则进入正常速度闭环状态；如果v设—v实>2m/min，则维持该状态。

综上所述：

1）在实际操作过程中，如果最大速度达不到要求，则需先增大马达的最大电流值，如果增大后效果不明显，则再增大泵的最大电流值(电流增加值不能超过50ma)。如果前者控制时电流拐点处死区太大或后者控制时某速度点的调节时间过长，则需增大马达的最小电流，反之电流拐点处有冲击，则需减小马达的最小电流；

2）以上分析过程默认发动机油门恒定在2000rpm左右，因此在速度闭环情况下，才可能在任一位置自动进入扭矩自适应模式；如果发动机转速在1900rpm以下，则默认用户不需要最大扭矩，此时不会进入扭矩自适应模式，按正常的速度闭环处理。

在上面的描述中，该控制策略称之为速度闭环控制（简称闭环）；控制流程图默认以前进状态为例，对于每个档位，前进和后退状态的控制完全一样，只是一个控制前进阀，一个控制后退阀；闭环情况下，当外界负载很大时，通过调节电流自动调整扭矩输出，直到达到一个平衡点（指当前工况所能达到的最大速度）或最大扭矩，当然这个过程需在发动机最大转速2000rpm时进行。

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。