高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的hmt变速操作系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利是高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统，涉及基于HMT变速装置的乘坐式插秧机及乘坐式拖拉机等行进式农业机械的变速操作。
【背景技术】
[0002]过去，插秧机变速器多采用普通齿轮式变速器，随着人们生活水平的提高和农业机械化程度的提高，人们对插秧机操作的便利性、动力性、经济性及行驶速度的稳定性有着较高的要求，本发明旨在提高基于HMT变速装置(由HST静液式无级变速器和齿轮传动机构的有级式变速器构成)的乘坐式插秧机及乘坐式拖拉机等行进式农业机械在农田里行驶的稳定性以及行进式农业机械的发动机在使用过程中的燃油经济性和动力性。
【发明内容】
[0003]本专利是高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统，其解决技术问题采用的技术方案是:由数据采集模块、控制模块和执行机构模块构成；所述数据采集模块包括主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)、发动机转速传感器
(8)、节气门位置传感器(11)和行驶速度传感器(13)构成；所述控制模块包括输入接口电路(5)、微控制器(6)和输出接口电路(7);所述执行机构模块包括节气门位置调节机构
(10)和HST变量泵斜盘转角调节机构(14);主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)将反应驾驶员操作意图的主变速操作杆位置信号、加速踏板转角信号通过输入接口电路(5)传入微控制器￠);微控制器(6)分析输入信号并将计算结果经过输出接口电路(7)驱动执行机构模块，调节节气门开度和HST(12)变量泵斜盘转角以便调节发动机转速和HST (12)静液式无级变速器的传动比，同时发动机转速传感器(8)和行驶速度传感器(13)将实时行驶速度和实时发动机转速反馈至控制模块实现反馈式闭环控制。
[0004]所述微控制器(6)根据变速操作杆位置信号和加速踏板位置信号计算目标行驶速度，分析行驶速度传感器(13)反馈回的信号计算实际行驶速度，当目标行驶速度不等于实际行驶速度时，由ECU将此信号传递给驱动执行模块，通过节气门位置调节机构(10)和HST变量泵斜盘转角调节机构(14)调节HST变量泵斜盘角度和发动机节气门开度使实际行驶速度等于目标行驶速度，以实现反馈变速控制；同时，所述微控制器(6)通过采集到的信号如节气门位置、加速踏板转角变化量和加速踏板转角变化率，根据发动机转速特性计算发动机最佳工作转速，对发动机转速传感器(8)反馈回的信号进行计算分析发动机实际转速，当最佳工作转速不等于实际转速时，通过HST变量泵斜盘转角调节机构(14)调节HST(12)变量泵斜盘角度，从而改变发动机(9)输出轴负载以使发动机实际转速与最佳工作转速相等，实现发动机最佳工况的反馈控制。
[0005]本专利的有益效果是:提供一种高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统新型控制方法，使基于HMT变速装置的插秧机行驶过程的行驶速度稳定，同时能根据节气门位置、加速踏板变化量和变化率控制发动机工作在最佳转速下，并通过采集行驶速度和发动机转速信号反馈到控制器，实现高速乘坐式插秧机HMT变速操作系统的多目标、反馈控制，以达到提高高速乘坐式插秧机良好的动力和经济性的目的。
【附图说明】
[0006]图1是本专利高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统结构图。
[0007]图中，1.主变速操作杆；2.主变速操作杆位置传感器；3.加速踏板；4.加速踏板传感器；5.输入接口 ；6.微控制器；7.输出接口电路；8.发动机转速传感器；9.发动机；
10.节气门位置调节机构；11.节气门位置传感器；12.HST静液式无级变速器；13.行驶速度传感器；14.HST变量泵斜盘转角调节机构。
【具体实施方式】
[0008]本专利高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统，包括数据采集模块、控制模块和执行机构模块，数据采集模块包括主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)、发动机转速传感器(8)、节气门位置传感器(11)、行驶速度传感器
(13)构成；所述控制模块包括输入接口电路(5)、微控制器(6)和输出接口电路(7);所述执行机构模块包括节气门位置调节机构(10)和HST变量泵斜盘转角调节机构(14)。
[0009]数据采集模块中主变速杆位置传感器(2)安装在主变速操作杆(I)底端，加速踏板传感器(4)安装在加速踏板(3)下，发动机转速传感器(8)安装在发动机(9)曲轴输出端信号盘上，行驶速度传感器(13)安装在变速器输出轴信号盘上，节气门位置传感器(11)安装在节气门体上并与节气门转轴连接；数据采集模块中主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)、发动机转速传感器(8)、节气门位置传感器(11)、行驶速度传感器(13)分别与控制模块中的输入接口电路(5)连接；执行机构模块中节气门位置调节机构
[10]、HST变量泵斜盘转角调节机构(14)分别与控制模块中的输出接口电路(7)连接；微控制器(6)接收来自主变速操作杆位置信号和加速踏板转角信号，计算HST(12)变量泵斜盘转角和节气门的调节量，通过输出接口电路(7)将信号输出至执行机构模块，实现对节气门和HST(12)变量泵斜盘转角的调节，同时数据采集模块中行驶速度传感器(13)和发动机转速传感器(8)将实时行驶速度和发动机转速反馈回控制模块实现行驶速度稳定和发动机最佳工作转速多目标、反馈式地控制。
[0010]系统检测驾驶员对主变速杆(I)和加速踏板⑶的操作,根据主变速杆⑴和加速踏板(3)位置计算目标行驶速度并与实际行驶速度比较，如果不相等则利用偏差值通过PID算法计算节气门调节量，并利用节气门位置调节机构(10)对节气门开度进行调节；同时根据节气门开度在微控制器(6)储存的发动机转速特性曲线中选择发动机最佳工作转速作为目标转速并与实际转速比较，如果不相等则利用偏差值通过PID算法计算HST(12)变量泵斜盘的调节量，并利用HST变量泵斜盘转角调节机构(14)对HST (12)变量泵斜盘转角进行调节；完成一次调节之后数据采集模块将实际行驶速度和发动机实际转速反馈回微控制器(6)，如有偏差则继续调节直到实际行驶速度和发动机实际转速与目标行驶速度和发动机目标转速相等，从而实现插秧机多目标、反馈式控制。
【主权项】
1.高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统，其特征在于:由数据采集模块、控制模块和执行机构模块构成；所述数据采集模块包括主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)、发动机转速传感器(8)、节气门位置传感器(11)和行驶速度传感器(13)构成；所述控制模块包括输入接口电路(5)、微控制器(6)和输出接口电路(7);所述执行机构模块包括节气门位置调节机构(10)和HST变量泵斜盘转角调节机构(14)。 主变速操作杆位置传感器(2)、加速踏板转角传感器(4)将反应驾驶员操作意图的主变速操作杆位置信号、加速踏板转角信号通过输入接口电路(5)传入微控制器￠)，微控制器(6)分析输入信号并将计算结果通过输出接口电路(7)驱动执行机构模块，调节节气门开度和HST (12)变量泵斜盘转角以便调节发动机转速和HST静液式无级变速器的传动比，同时发动机转速传感器(8)和行驶速度传感器(13)将实时行驶速度和实时发动机转速反馈至控制模块实现反馈式闭环控制。2.根据权利要求1所述高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统，其特征在于:所述微控制器(6)根据变速操作杆位置信号和加速踏板位置信号计算目标行驶速度，分析行驶速度传感器(13)反馈回的信号计算实际行驶速度，当目标行驶速度不等于实际行驶速度时，由ECU将此信号传递给驱动执行模块，通过节气门位置调节机构(10)和HST变量泵斜盘转角调节机构(14)调节HST (12)变量泵斜盘角度和节气门开度使实际行驶速度等于目标行驶速度，以实现反馈变速控制； 与此同时，所述微控制器(6)通过采集到的信号如节气门位置、加速踏板转角变化量和加速踏板转角变化率，根据发动机转速特性计算发动机最佳工作转速，对发动机转速传感器(8)反馈回的信号进行计算分析发动机实际转速，当最佳工作转速不等于实际转速时，通过HST变量泵斜盘转角调节机构(14)调节HST (12)变量泵斜盘角度，从而改变发动机输出轴负载以使发动机实际转速与最佳工作转速相等，实现发动机最佳工况反馈控制。
【专利摘要】本发明公开了高速乘坐式插秧机多目标控制、反馈式的HMT变速操作系统。所述系统包括数据采集模块、控制模块和执行机构模块，数据采集模块采集变速操作杆位置、加速踏板转角、发动机转速、节气门位置、插秧机行驶速度信号，控制模块接收数据采集信号经计算后控制执行机构模块，调节发动机节气门和HST变量泵斜盘转角。系统检测加速踏板和主变速杆位置并计算目标行驶速度，检测节气门开度选择发动机最佳工作转速；通过调节节气门开度和HST变量泵斜盘转角实现行驶速度的稳定调节和发动机最佳工况匹配，并且将行驶速度和发动机转速反馈回控制器实现多目标、反馈式的控制。本发明能够实现插秧机行驶速度的稳定控制、提高插秧机的动力和经济性。
【IPC分类】F02D29/02, A01C11/02
【公开号】CN105626278
【申请号】CN201410581471
【发明人】韦海燕, 谷加佩, 盘九保, 黄晓冬
【申请人】广西大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月28日