液压机械无级传动的自动控制分析

张广阔

摘 要 液压机械无机传动中自动控制研究备受关注。通过自动控制的了解，对自动控制系统进行优化设计，并且积极进行实验验证，灵活调整设计内容，确保自动控制达到最理想状态。

关键词 自动控制;发动机;系数组;变速器

液压机械无级传动的自动控制，多体现在工程车辆中。尤其是履带式挖掘机，或者工程应用的轮式装卸车。当车辆处于牵引状态下，面临载荷变化以及重载等情况，受到环境的影响，整体变化范围比较大。液压机械无级传动在很大程度上增强载荷适应能力，并且能够做到自动调节，增加自动化控制能力。当前液压机械无级传动自动控制应用越来越广泛，为智能化与现代化发展奠定基础。

1液压机械无级传动自动控制介绍

作为全新的传动技术，液压机械无级传动近些年得到更多重视，开发力度加大。最初液压机械无级传动自动控制主要在车辆中应用。其本身具有小功率运行，无级调速能够有效控制，运行效率高等特点，调整车辆运行状态，减少车辆运行能耗，达到节能环保的目的。液压机械无级传动装置在80年代，应用到美国步兵战车中，提升步兵战车控制效能。德国结合美国应用经验，打造液压机械综合传动装置[1]。日本研究出四段式液压机械传动装置，并且将其应用到施工车辆中，以此提高应用效率。我国最初研究以二段式液压机械双流无级变速器为主，采用单双自由度搭配的方式，结合定排量液压元件，增设变排量系统，以此完成液压功率的传递[2]。其中还包括齿轮元件，功率调节系统，以此有效控制运行功率变化。根据变排量液压元件的控制，以及定排量液压元件的调整，科学协调运行功率。结合制动器运行以及排量的控制，准确计算控制系统速度比，涉及输出转速nb，输入转速n0，传动装置速比kr，具体计算关系式如下：

K_r=n_b/n_o

控制系统速比的计算，如果将液压系统运行期间的容积效率排除在外，定植选择n0，这期间结合计算得到液压元件在定排量控制下的输出转速关系变化。

2液压机械无级传动自动控制系统设计

针对自动控制系统优化需求，调整电子控制单元，其中中央处理器主要选择系列为Intel MCS96A，存储器为只读类型，空间为16kB。输入电路与输出电路分别为8路、3路。输入电路主要元件包括挡位开关、选择与功能切换等控制键。不仅如此，3路当前同样在进行模擬输入控制，涉及加速杆位置、踏板位置以及制动踏板等。输出电路包括马达与发动机、传输装置等转速。输出电路中，驱动功率达到72W，规格为24V，3A。驱动装置为电磁阀，主要在制动器中。在此基础上输出电路还涉及2路，主要形式为PWM输出，驱动功率为24W，规格为24V，1A，主要形式为变量泵发挥驱动作用实现运行。被控系统的调整必须创建数学模型，但是因为系统比较复杂，所以难度较大。

面对上述数学模型难度较大的情况，电子控制软件从简化角度出发，通过PID控制的形式，积极进行增量式算法，融入数字PID控制模式，简化控制原则，并且发挥其鲁棒性优势。数学模型创建中，需要对增量进行计算，其中涉及控制量增量△V_K、采样周期T、微分时间常数f_D以及积分时间常数f_I、误差值ei（注：t=ti时刻）具体计算公式如下：

计算公式中，为KI，为KD，具体数据都需要根据功率参数加以确定。如果计算中，系数KP出现变化，增加期间则响应速度随之加快，从而整体稳定性受到影响下降，加上超调大，状态出现波动，但是因为响应快，因此产生的静态误差比较小。如果KP不出现变化，而是fI出现变化，增加期间静态误差被有效消除，与KP相反，其超调小，积分作用被减弱，不会出现过大波动，稳定性比较好。反之如果下降，则积分作用被加强，系统运行会出现滞后的情况，但是整体的抗干扰能力得到加强，虽然会出现震荡，但是不会影响到整体自动系统的控制。如果系数fD出现变化，增加期间超调减小，并且微分作用增强，有效对震荡予以克服，整体的稳定性比较理想，但是自动控制中响应速度会出现变化，调整时间也会随之减少，相较于fI系数变化，抗干扰能力下降。液压机械无级传动的自动控制中的控制器，其位置输出公式为v_K=v_k-1+△v_k。控制量增量△v_k、位置输出vk。

3液压机械无级传动的自动控制设计实验分析

对液压机械无级传动自动控制设计展开实验分析，根据整体设计框架，选择适当的发动机类型，及时进行模拟，从转速、特性曲线、转矩等方面着手创建模型。随后在实验台进行行驶阻力试验操作，需要模拟相同道路的不同行驶速度。及时记录实验数据，提前对控制参数科学调整，根据系统运行规律，重新整合参数组合。其中控制参数具体如下：K_P=1.00，K_D=0，K_I=0.10。通过模拟实验发现，此组参数下，稳定性达不到理想标准，对此则需要对参数组重新调整，分别调整为K_P=0.27，K_D=0，K_I=0.09，再次进行模拟实验，发现自动控制系统的稳定性增加，时间相同情况下，会出现振荡，因此还需要对系数组进行调整。具体调整为K_P=0.24，K_D=0，K_I=0.30，由此观察振荡变化，超调相较于之前系数组减小明显，整体稳定性相对较好，并且液压机械无级传动加速非常均匀，此系数组为理想参数。对此系数组进行保留，随即对自动调速进行实验研究，主要目的是了解自动控制的整体运行与变化。

4结束语

综上所述，液压机械无级传动的自动控制实现，需要经过不断研究与实验，通过数学模型进行计算，得到相关系数后，及时开展实验研究，从而获取最理想系数组，由此帮助自动控制达到最科学状态，并且还要保证振荡变化、稳定性以及功率等在规定标准之内。液压机械无级传动自动控制的实现，很大程度上节省功率消耗，为后期可持续发展创造有利条件。

参考文献

[1] 李天舒.液压机械无级传动液压控制系统设计及特性分析[J].湖北农机化，2019，（14）：82.

[2] 李留柱.液压机械无级传动液压控制系统设计及特性分析[J].中国设备工程，2019，（13）：130-131.