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铰接轮式拖拉机线控转向技术的应用

2014-09-23陈晓强

农机使用与维修 2014年6期
关键词:线控全液压换向阀

陈晓强

线控转向技术在重型农用拖拉机领域现已得到广泛应用。本文以铰接轮式拖拉机为研究对象,在保留全液压转向器控制系统的同时,对线控液压转向系统的控制方法进行设计,实现全液压转向与线控转向并存。该设计运用传感器和电液技术,通过电控单元的控制,完成拖拉机的转向动作,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵,从而提高了拖拉机的作业效率。

一、线控转向系统总体方案

1.系统组成

线控转向系统主要由方向盘模块、车体转向模块、液压转向模块和ECU模块组成。方向盘模块主要由方向盘组件和转角传感器组成;车体转向模块由凸轮机构和位移传感器组成;液压转向模块与全液压转向系统相比,去掉原有的全液压转向器,使用电液比例换向阀及相关组件,以更好地实现转向功能;ECU模块通过对车体转角的闭环控制,实现车体折腰转向。

2工作原理

驾驶员的转向指令通过方向盘上的转角位移传感器把转角位移与方向输入线控转向系统,经PLC信号调理电路的转换,处理成可供PLC控制器中央处理器CPU计算控制的数字信号。并与前后车架转角传感器传输来的经转化的数字信号取差值,并计算差值变化率。根据偏差和偏差变化率,由中央处理器CPU进行控制变量的模糊化、在线查询PID三个控制参数的控制查询表、输出变量的论域逆变换以及输出比例电磁阀的控制电压。经比例电磁阀的整理放大电路,控制其阀芯位移,控制转向执行机构完成驾驶员发出的转向指令。

图1 方向盘转角传感器

图2 电磁比例换向阀

3控制策略

铰接轮式拖拉机电控单元采用iFLEX C3 控制器,通过与发动机电控单元的数据交换、转角传感器的数据采样以及对比例方向阀放大板输出控制差动电压,主要用来完成线控转向的控制与设定、行车状态显示以及专家建议系统显示等功能。线控转向调试模块中阶跃信号、斜坡信号与正弦信号由控制程序产生,幅值与频率可通过交互系统的界面设定。

通过系统主菜单进行线控转向系统的调试与设置,如测试方式的选择、方向盘与车架转角的0位设置、转向控制方式的选择以及减振控制方式的选择等。通过切屏符转到线控转向显示屏幕,查看线控转向系统的状态,如控制精度与线控转向故障信息等。

4系统的主要配置

(1)方向盘转角传感器

本系统选用方向盘转角传感器。方向盘转角传感器用于测量转向时方向盘的旋转角度,该传感器为多圈绝对角度输出方式。主要应用于车辆控制中电动助力转向系统、导航、辅助驾驶系统及智能泊车系统等。

本系统选择图1所示的转角传感器,技术参数如下:

输入转角:360°连续转角转动力矩:≤0.2 N·m

供电电源:9-32VDC线性度:±0.1%

输出接口:CAN2.0B (兼容 J1939)功率消耗:<1 W

允许使用温度:-30 ~85 ℃ 防护等级:IP65

(2)位移传感器

本文采用直线位移传感器。通过前后车架间的凸轮机构与位移传感器结合。位移传感器的功能在于把位移变化量转换成脉冲信号,之后通过控制器将信号转换为前后车架间的转角信号,用于线控转向系统反馈值的检测。

本系统选用位移传感器的技术参数:位移传感器输出电压与传感器压缩行程呈线性关系,选用电感式WYDC-10L型位移传感器,有效行程10 mm,精度0.5%,工作电压Usp=24DVC,输出电压0.25~0.75Usp,防护等级IP65。

(3)电磁比例换向阀

电磁比例换向阀是控制拖拉机左、右转向油缸的进油和出油,即车体轮胎左、右转向控制。根据发给阀电流信号的大小,控制阀芯的相对位移。本系统选用4WRE10E64-10B/24ZA/M型电磁比例换向阀,如图3所示。技术参数如下:

流量:64 L/min A、B、P口工作压力:31.5 MPa

T口工作压力:16 MPa 电源形式及电压:直流24 V

电磁铁最大电流:1.5A环境温度:+50 ℃

线圈温度:+150 ℃绝缘要求:IP65

二、总结

本文介绍了铰接轮式拖拉机线控转向系统的结构组成、工作原理、控制策略及关键元件的配置。在特定工况下,驾驶员可自行对全液压转向模式和线控转向模式进行切换。通过对线控转向技术的应用,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵。

(06)

endprint

线控转向技术在重型农用拖拉机领域现已得到广泛应用。本文以铰接轮式拖拉机为研究对象,在保留全液压转向器控制系统的同时,对线控液压转向系统的控制方法进行设计,实现全液压转向与线控转向并存。该设计运用传感器和电液技术,通过电控单元的控制,完成拖拉机的转向动作,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵,从而提高了拖拉机的作业效率。

一、线控转向系统总体方案

1.系统组成

线控转向系统主要由方向盘模块、车体转向模块、液压转向模块和ECU模块组成。方向盘模块主要由方向盘组件和转角传感器组成;车体转向模块由凸轮机构和位移传感器组成;液压转向模块与全液压转向系统相比,去掉原有的全液压转向器,使用电液比例换向阀及相关组件,以更好地实现转向功能;ECU模块通过对车体转角的闭环控制,实现车体折腰转向。

2工作原理

驾驶员的转向指令通过方向盘上的转角位移传感器把转角位移与方向输入线控转向系统,经PLC信号调理电路的转换,处理成可供PLC控制器中央处理器CPU计算控制的数字信号。并与前后车架转角传感器传输来的经转化的数字信号取差值,并计算差值变化率。根据偏差和偏差变化率,由中央处理器CPU进行控制变量的模糊化、在线查询PID三个控制参数的控制查询表、输出变量的论域逆变换以及输出比例电磁阀的控制电压。经比例电磁阀的整理放大电路,控制其阀芯位移,控制转向执行机构完成驾驶员发出的转向指令。

图1 方向盘转角传感器

图2 电磁比例换向阀

3控制策略

铰接轮式拖拉机电控单元采用iFLEX C3 控制器,通过与发动机电控单元的数据交换、转角传感器的数据采样以及对比例方向阀放大板输出控制差动电压,主要用来完成线控转向的控制与设定、行车状态显示以及专家建议系统显示等功能。线控转向调试模块中阶跃信号、斜坡信号与正弦信号由控制程序产生,幅值与频率可通过交互系统的界面设定。

通过系统主菜单进行线控转向系统的调试与设置,如测试方式的选择、方向盘与车架转角的0位设置、转向控制方式的选择以及减振控制方式的选择等。通过切屏符转到线控转向显示屏幕,查看线控转向系统的状态,如控制精度与线控转向故障信息等。

4系统的主要配置

(1)方向盘转角传感器

本系统选用方向盘转角传感器。方向盘转角传感器用于测量转向时方向盘的旋转角度,该传感器为多圈绝对角度输出方式。主要应用于车辆控制中电动助力转向系统、导航、辅助驾驶系统及智能泊车系统等。

本系统选择图1所示的转角传感器,技术参数如下:

输入转角:360°连续转角转动力矩:≤0.2 N·m

供电电源:9-32VDC线性度:±0.1%

输出接口:CAN2.0B (兼容 J1939)功率消耗:<1 W

允许使用温度:-30 ~85 ℃ 防护等级:IP65

(2)位移传感器

本文采用直线位移传感器。通过前后车架间的凸轮机构与位移传感器结合。位移传感器的功能在于把位移变化量转换成脉冲信号,之后通过控制器将信号转换为前后车架间的转角信号,用于线控转向系统反馈值的检测。

本系统选用位移传感器的技术参数:位移传感器输出电压与传感器压缩行程呈线性关系,选用电感式WYDC-10L型位移传感器,有效行程10 mm,精度0.5%,工作电压Usp=24DVC,输出电压0.25~0.75Usp,防护等级IP65。

(3)电磁比例换向阀

电磁比例换向阀是控制拖拉机左、右转向油缸的进油和出油,即车体轮胎左、右转向控制。根据发给阀电流信号的大小,控制阀芯的相对位移。本系统选用4WRE10E64-10B/24ZA/M型电磁比例换向阀,如图3所示。技术参数如下:

流量:64 L/min A、B、P口工作压力:31.5 MPa

T口工作压力:16 MPa 电源形式及电压:直流24 V

电磁铁最大电流:1.5A环境温度:+50 ℃

线圈温度:+150 ℃绝缘要求:IP65

二、总结

本文介绍了铰接轮式拖拉机线控转向系统的结构组成、工作原理、控制策略及关键元件的配置。在特定工况下,驾驶员可自行对全液压转向模式和线控转向模式进行切换。通过对线控转向技术的应用,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵。

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线控转向技术在重型农用拖拉机领域现已得到广泛应用。本文以铰接轮式拖拉机为研究对象,在保留全液压转向器控制系统的同时,对线控液压转向系统的控制方法进行设计,实现全液压转向与线控转向并存。该设计运用传感器和电液技术,通过电控单元的控制,完成拖拉机的转向动作,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵,从而提高了拖拉机的作业效率。

一、线控转向系统总体方案

1.系统组成

线控转向系统主要由方向盘模块、车体转向模块、液压转向模块和ECU模块组成。方向盘模块主要由方向盘组件和转角传感器组成;车体转向模块由凸轮机构和位移传感器组成;液压转向模块与全液压转向系统相比,去掉原有的全液压转向器,使用电液比例换向阀及相关组件,以更好地实现转向功能;ECU模块通过对车体转角的闭环控制,实现车体折腰转向。

2工作原理

驾驶员的转向指令通过方向盘上的转角位移传感器把转角位移与方向输入线控转向系统,经PLC信号调理电路的转换,处理成可供PLC控制器中央处理器CPU计算控制的数字信号。并与前后车架转角传感器传输来的经转化的数字信号取差值,并计算差值变化率。根据偏差和偏差变化率,由中央处理器CPU进行控制变量的模糊化、在线查询PID三个控制参数的控制查询表、输出变量的论域逆变换以及输出比例电磁阀的控制电压。经比例电磁阀的整理放大电路,控制其阀芯位移,控制转向执行机构完成驾驶员发出的转向指令。

图1 方向盘转角传感器

图2 电磁比例换向阀

3控制策略

铰接轮式拖拉机电控单元采用iFLEX C3 控制器,通过与发动机电控单元的数据交换、转角传感器的数据采样以及对比例方向阀放大板输出控制差动电压,主要用来完成线控转向的控制与设定、行车状态显示以及专家建议系统显示等功能。线控转向调试模块中阶跃信号、斜坡信号与正弦信号由控制程序产生,幅值与频率可通过交互系统的界面设定。

通过系统主菜单进行线控转向系统的调试与设置,如测试方式的选择、方向盘与车架转角的0位设置、转向控制方式的选择以及减振控制方式的选择等。通过切屏符转到线控转向显示屏幕,查看线控转向系统的状态,如控制精度与线控转向故障信息等。

4系统的主要配置

(1)方向盘转角传感器

本系统选用方向盘转角传感器。方向盘转角传感器用于测量转向时方向盘的旋转角度,该传感器为多圈绝对角度输出方式。主要应用于车辆控制中电动助力转向系统、导航、辅助驾驶系统及智能泊车系统等。

本系统选择图1所示的转角传感器,技术参数如下:

输入转角:360°连续转角转动力矩:≤0.2 N·m

供电电源:9-32VDC线性度:±0.1%

输出接口:CAN2.0B (兼容 J1939)功率消耗:<1 W

允许使用温度:-30 ~85 ℃ 防护等级:IP65

(2)位移传感器

本文采用直线位移传感器。通过前后车架间的凸轮机构与位移传感器结合。位移传感器的功能在于把位移变化量转换成脉冲信号,之后通过控制器将信号转换为前后车架间的转角信号,用于线控转向系统反馈值的检测。

本系统选用位移传感器的技术参数:位移传感器输出电压与传感器压缩行程呈线性关系,选用电感式WYDC-10L型位移传感器,有效行程10 mm,精度0.5%,工作电压Usp=24DVC,输出电压0.25~0.75Usp,防护等级IP65。

(3)电磁比例换向阀

电磁比例换向阀是控制拖拉机左、右转向油缸的进油和出油,即车体轮胎左、右转向控制。根据发给阀电流信号的大小,控制阀芯的相对位移。本系统选用4WRE10E64-10B/24ZA/M型电磁比例换向阀,如图3所示。技术参数如下:

流量:64 L/min A、B、P口工作压力:31.5 MPa

T口工作压力:16 MPa 电源形式及电压:直流24 V

电磁铁最大电流:1.5A环境温度:+50 ℃

线圈温度:+150 ℃绝缘要求:IP65

二、总结

本文介绍了铰接轮式拖拉机线控转向系统的结构组成、工作原理、控制策略及关键元件的配置。在特定工况下,驾驶员可自行对全液压转向模式和线控转向模式进行切换。通过对线控转向技术的应用,使得转向系统更加灵敏、精确,操作更加简单省力,从而提高拖拉机的转向性能,改善驾驶员的人机化操纵。

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