一种可替代TCU的拖拉机动力换挡测试系统和测试方法与流程

本发明属于农业机械领域，涉及一种拖拉机测试系统和测试方法，尤其涉及一种能够替代tcu（transmissioncontrolunit,即自动变速箱控制单元）的拖拉机动力换挡测试系统和测试方法。

背景技术：

拖拉机作为农业机械的重要组成部分，近年来在我国得到了快速发展。拖拉机新产品在出厂之前，都要对各项性能指标经过严格的测试和试验，需要具有相应的测试设备和测试方法。动力换挡拖拉机是拖拉机的领航者，传动系又是拖拉机的重要组成部件，因此，提供拖拉机实现动力换挡的测试系统和测试方法尤为重要。

现有技术中，拖拉机动力换挡传动系试验台架已经存在，国家知识产权局2015.03.11授权的实用新型专利“拖拉机动力换挡传动系下线功能检测试验台电气控制系统201420682803.5”，申请日：2014.11.13，公告号：cn204203819u；也为本申请人的专利技术。拖拉机动力换挡传动系试验台架，包括：主系统控制单元、辅助系统控制单元、数据采集单元、传感器单元、计算机数据处理单元、驱动单元、油液清洁度检测单元、加载单元、全自动动液压夹紧单元、全自动滤油循环单元、供油流量控制单元、油温自动控制单元。上述拖拉机动力换挡传动系试验台架，没有涉及到动力换挡测试系统。大部分动力换挡试验台是没有配置动力换挡测试系统的，或者有换挡机构也是利用换挡机械手对换挡杆件实现机械换挡，或是普通开关量控制对离合器电磁阀实施换挡，冲击力比较大，换挡不平顺。目前，拖拉机传动系一般是安装好tcu在特定的试验室做试验。当tcu出现问题或者准备单独测试tcu设计之外的某些功能，临时更改tcu参数均有不便，所以提供一种能替代tcu实现动力换挡的测试系统和测试方法尤为重要。

对于拖拉机动力换挡传动系，其结构相当复杂。通过此系统，实现了用户自定义的pwm（即脉冲宽度调制）控制序列，根据离合器电磁阀的电流时间曲线转换成可变占空比的pwm输出，控制离合器以拟定的方式结合、分离，并可测试该结合、分离过程的压力曲线等。通过模拟整机换挡tcu控制过程，实现双离合器同步可变占空比pwm控制，完成拖拉机动力换挡和换向过程，换挡切换过程平顺无冲击。此控制方式比目前国内大多数试验台使用开关量控制换挡，产生的噪声小、控制方式先进科学。

技术实现要素：

为了及时解决拖拉机传动系在试验时tcu出现问题，或者要单独测试tcu设计之外的某些功能有不便的问题，本发明提供一种方便快捷而且安全可靠的测试系统及可替代tcu实现动力换挡的测试系统和测试方法。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种可替代tcu的拖拉机动力换挡测试系统，包括：上位机控制显示系统、数据采集控制系统、电磁阀控制系统、传感器测试系统；上位机控制显示系统由通讯线连接到数据采集控制系统，数据采集控制系统的pwm控制输出模块连接到电磁阀控制系统，数据采集模块连接到传感器测试系统；电磁阀控制系统和传感器测试系统均安装到动力换挡传动系上；上位机控制显示系统中的离合器参数配置表格配置的是电磁阀控制系统的参数，上位机控制显示系统中的采集压力显示曲线显示的是传感器测试系统的曲线。

上位机控制显示系统包括：离合器参数配置表格、采集压力显示曲线、手动/自动切换按钮、自动工况设置按钮、参数下传按钮、自动开始按钮、f离合器结合按钮、f离合器分离按钮、r离合器结合按钮、r离合器分离按钮、hi离合器结合按钮、hi离合器分离按钮、lo离合器结合按钮、lo离合器分离按钮、a离合器结合按钮、a离合器分离按钮、b离合器结合按钮、b离合器分离按钮、c离合器结合按钮、c离合器分离按钮、d离合器结合按钮、d离合器分离按钮；f离合器结合按钮、f离合器分离按钮分别与f离合器电磁阀连通；r离合器结合按钮、r离合器分离按钮分别与r离合器电磁阀连通；hi离合器结合按钮、hi离合器分离按钮分别与hi离合器电磁阀连通；lo离合器结合按钮、lo离合器分离按钮分别与lo离合器电磁阀连通；a离合器结合按钮、a离合器分离按钮分别与a离合器电磁阀连通；b离合器结合按钮、b离合器分离按钮分别与b离合器电磁阀连通；c离合器结合按钮、c离合器分离按钮分别与f离合器电磁阀连通；d离合器结合按钮、d离合器分离按钮分别与d离合器电磁阀连通。

数据采集控制系统包括：pwm控制输出模块、数据采集模块；pwm控制输出模块包括：第一控制通道、第二控制通道、第三控制通道、第四控制通道、第五控制通道、第六控制通道、第七控制通道、第八控制通道，上述通道各自独立、相互隔离；数据采集模块包括：第一采集通道、第二采集通道、第三采集通道、第四采集通道、第五采集通道、第六采集通道、第七采集通道、第八采集通道，这八个通道各自独立、之间也是相互隔离；第一控制通道连接f离合器电磁阀，第二控制通道连接r离合器电磁阀，第三控制通道连接hi离合器电磁阀，第四控制通道连接lo离合器电磁阀，第五控制通道连接a离合器电磁阀，第六控制通道连接b离合器电磁阀，第七控制通道连接c离合器电磁阀，第八控制通道连接d离合器电磁阀；第一采集通道连接f离合器压力传感器，第二采集通道连接r离合器压力传感器，第三采集通道连接hi离合器压力传感器，第四采集通道连接lo离合器压力传感器，第五采集通道连接a离合器压力传感器，第六采集通道连接b离合器压力传感器，第七采集通道连接c离合器压力传感器，第八采集通道连接d离合器压力传感器。

电磁阀控制系统包括：f离合器电磁阀、r离合器电磁阀、hi离合器电磁阀、lo离合器电磁阀、a离合器电磁阀、b离合器电磁阀、c离合器电磁阀、d离合器电磁阀；其中f离合器电磁阀、r离合器电磁阀、hi离合器电磁阀、lo离合器电磁阀、a离合器电磁阀、b离合器电磁阀、c离合器电磁阀、d离合器电磁阀依次安装在动力换挡传动系上。

传感器测试系统包括：f离合器压力传感器、r离合器压力传感器、hi离合器压力传感器、lo离合器压力传感器、a离合器压力传感器、b离合器压力传感器、c离合器压力传感器、d离合器压力传感器；其中f离合器压力传感器、r离合器压力传感器、hi离合器压力传感器、lo离合器压力传感器、a离合器压力传感器、b离合器压力传感器、c离合器压力传感器、d离合器压力传感器依次安装在动力换挡传动系上。

可替代tcu实现动力换挡的测试方法如下：

【1】根据动力换挡传动系上电磁阀控制系统和传感器测试系统的安装位置，把电磁阀控制系统和传感器测试系统正确地安装到位；把电磁阀控制系统和传感器测试系统的信号线，分别连接到数据采集控制系统的pwm控制输出模块和数据采集模块上；

【2】确认硬件系统连接无误后，给系统上电，打开上位机软件；在上位机控制显示系统中，把离合器结合、分离的电流时间曲线，转换成pwm控制的周期和占空比，然后输入到离合器参数配置表格中；

【3】点击参数下传按钮，把离合器参数配置表格中的参数下传到数据采集控制系统中；

【4】当手动/自动按钮打向手动时，可单独控制单个离合器阀的结合和分离动作；f离合器结合按钮按下时，动力换挡传动系上的f离合器电磁阀就会以设定好的电流时间曲线进行结合；f离合器分离按钮按下时，动力换挡传动系上的f离合器电磁阀就会以设定好的电流时间曲线进行分离；其余七个离合器电磁阀按钮功能均与此类似，可分别控制相应的离合器电磁阀结合或分离；

【5】点击自动工况设置按钮时，可弹出自动工况设置界面；在此界面里，可配比每种工况下挂挡的数量、执行的先后顺序、换挡的时间间隔等；当手动/自动按钮打向自动并按下自动开始按钮时，程序会以事先配比好的工况自动换挡；

【6】数据采集控制系统采集传感器测试系统信号，测试数据最终在上位机控制显示系统中采集压力显示曲线中显示，可根据曲线的平滑度来调整控制电磁阀的参数，直到结合或分离平顺。

本发明采用上述技术方案后可达到如下积极效果：可替代tcu实现动力换挡。对控制动力换挡离合器的比例电磁阀进行pwm调制控制，模拟整机换挡tcu控制过程，实现双离合器同步可变占空比pwm控制，完成动力换挡和换向过程，换挡切换过程平顺无冲击。

附图说明

图1是本发明一种可替代tcu的拖拉机动力换挡测试系统的示意框图；

图2是本发明一种可替代tcu的拖拉机动力换挡测试系统的上位机控制显示系统图。

附图中：1，上位机控制显示系统；2，数据采集控制系统；3，f离合器电磁阀；4，r离合器电磁阀；5，hi离合器电磁阀；6，lo离合器电磁阀；7，a离合器电磁阀；8，b离合器电磁阀；9，c离合器电磁阀；10，d离合器电磁阀；11，f离合器压力传感器；12，r离合器压力传感器；13，hi离合器压力传感器；14，lo离合器压力传感器；15，a离合器压力传感器；16，b离合器压力传感器；17，c离合器压力传感器；18，d离合器压力传感器；19，离合器参数配置表格；20，采集压力显示曲线；21，手动/自动切换按钮；22，自动工况设置按钮；23，参数下传按钮；24，自动开始按钮；25，f离合器结合按钮；26，f离合器分离按钮；27，r离合器结合按钮；28，r离合器分离按钮；29，hi离合器结合按钮；30，hi离合器分离按钮；31，lo离合器结合按钮；32，lo离合器分离按钮；33，a离合器结合按钮；34，a离合器分离按钮；35，b离合器结合按钮；36，b离合器分离按钮；37，c离合器结合按钮；38，c离合器分离按钮；39，d离合器结合按钮；40，d离合器分离按钮；a，电磁阀控制系统；b，传感器测试系统；c，pwm输出模块；d，数据采集模块；e，动力换挡传动系；c1，第一控制通道；c2，第二控制通道；c3，第三控制通道；c4，第四控制通道；c5，第五控制通道；c6，第六控制通道；c7，第七控制通道；c8，第八控制通道；d1，第一采集通道；d2，第二采集通道；d3，第三采集通道；d4，第四采集通道；d5，第五采集通道；d6，第六采集通道；d7，第七采集通道；d8，第八采集通道。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。如图1所示，一种可替代tcu的拖拉机动力换挡测试系统，包括：上位机控制显示系统1、数据采集控制系统2、电磁阀控制系统a、传感器测试系统b。上位机控制显示系统1由通讯线连接到数据采集控制系统2，数据采集控制系统2的pwm控制输出模块c连接到电磁阀控制系统a，数据采集模块d连接到传感器测试系统b。电磁阀控制系统a和传感器测试系统b都安装到动力换挡传动系e上。上位机控制显示系统1中的离合器参数配置表格19配置的是电磁阀控制系统a的参数，上位机控制显示系统1中的采集压力显示曲线20显示的是传感器测试系统b的曲线。

整个系统是以动力换挡试验台为载体，根据动力换挡传动系e上电磁阀控制系统a和传感器测试系统b的安装位置，把电磁阀控制系统a和传感器测试系统b正确地安装到位。用信号线把f离合器电磁阀3连接到第一控制通道c1上；用信号线把r离合器电磁阀4连接到第二控制通道c2上；用信号线把hi离合器电磁阀5连接到第三控制通道c3上；用信号线把lo离合器电磁阀6连接到第四控制通道c4上；用信号线把a离合器电磁阀7连接到第五控制通道c5上；用信号线把b离合器电磁阀8连接到第六控制通道c6上；用信号线把c离合器电磁阀9连接到第七控制通道c7上；用信号线把d离合器电磁阀10连接到第八控制通道c8上；用信号线把f离合器压力传感器11连接到第一采集通道d1上；用信号线把r离合器压力传感器12连接到第二采集通道d2上；用信号线把hi离合器压力传感器13连接到第三采集通道d3上；用信号线把lo离合器压力传感器14连接到第四采集通道d4上；用信号线把a离合器压力传感器15连接到第五采集通道d5上；用信号线把b离合器压力传感器16连接到第六采集通道d6上；用信号线把c离合器压力传感器17连接到第七采集通道d7上；用信号线把d离合器压力传感器18连接到第八采集通道d8上。

确认硬件系统连接无误后，给系统上电。打开上位机软件，在上位机控制显示系统1中，把离合器结合、分离的电流时间曲线，转换成pwm控制的周期和占空比，然后输入到离合器参数配置表格19中。点击参数下传按钮23，把离合器参数配置表格19中的参数下传到数据采集控制系统2中。

当手动/自动按钮21打向手动时，可单独控制单个离合器阀的结合和分离动作。f离合器结合按钮25按下时，动力换挡传动系e上的f离合器电磁阀3就会以设定好的电流时间曲线进行结合。f离合器分离按钮26按下时，动力换挡传动系e上的f离合器电磁阀3就会以设定好的电流时间曲线进行分离。r离合器结合按钮27按下时，动力换挡传动系e上的r离合器电磁阀4就会以设定好的电流时间曲线进行结合；r离合器分离按钮28按下时，动力换挡传动系e上的r离合器电磁阀4就会以设定好的电流时间曲线进行分离；hi离合器结合按钮29按下时，动力换挡传动系e上的hi离合器电磁阀5就会以设定好的电流时间曲线进行结合；hi离合器分离按钮30按下时，动力换挡传动系e上的hi离合器电磁阀5就会以设定好的电流时间曲线进行分离；lo离合器结合按钮31按下时，动力换挡传动系e上的lo离合器电磁阀6就会以设定好的电流时间曲线进行结合；lo离合器分离按钮32按下时，动力换挡传动系e上的lo离合器电磁阀6就会以设定好的电流时间曲线进行分离；a离合器结合按钮33按下时，动力换挡传动系e上的a离合器电磁阀7就会以设定好的电流时间曲线进行结合；a离合器分离按钮34按下时，动力换挡传动系e上的a离合器电磁阀7就会以设定好的电流时间曲线进行分离；b离合器结合按钮35按下时，动力换挡传动系e上的b离合器电磁阀8就会以设定好的电流时间曲线进行结合；b离合器分离按钮36按下时，动力换挡传动系e上的b离合器电磁阀8就会以设定好的电流时间曲线进行分离；c离合器结合按钮37按下时，动力换挡传动系e上的c离合器电磁阀9就会以设定好的电流时间曲线进行结合；c离合器分离按钮38按下时，动力换挡传动系e上的c离合器电磁阀9就会以设定好的电流时间曲线进行分离；d离合器结合按钮39按下时，动力换挡传动系e上的d离合器电磁阀10就会以设定好的电流时间曲线进行结合；d离合器分离按钮40按下时，动力换挡传动系e上的d离合器电磁阀10就会以设定好的电流时间曲线进行分离。

点击自动工况设置按钮22时，可弹出自动工况设置界面。在此界面里，可配比每种工况下挂挡的数量、执行的先后顺序、换挡的时间间隔等。当手动/自动按钮21打向自动并按下自动开始按钮24时，程序会根据事先配比好的工况自动换挡。

数据采集控制系统2采集压力传感器b信号，测试数据最终在上位机控制显示系统1里采集压力显示曲线20中显示，可根据曲线的平滑度来调整控制电磁阀的参数，直到结合或分离平顺。

本发明可替代tcu实现拖拉机的动力换挡，对控制动力换挡离合器的比例电磁阀进行pwm调制控制，模拟整机换挡tcu控制过程，实现双离合器同步可变占空比pwm控制，完成动力换挡和换向过程，换挡切换过程平顺无冲击。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。