[發(fā)明專利]一種基于DSP的平地機(jī)行走智能控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107524182A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李福霞
• 申請（專利權(quán)）人: 李福霞
• 主分類號: E02F3/76
• 分類號: E02F3/76;E02F3/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于DSP的平地機(jī)行走智能控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

平地機(jī)是一種以鏟刀為主，配以其它多種可換作業(yè)裝置，進(jìn)行土地平整和整形作業(yè)的施工機(jī)械。它可以完成公路、機(jī)場、農(nóng)田等大面積的地面平整和挖溝、刮坡、推土、除雪和開荒等工作，是國防工程、交通、礦山、水利基本建設(shè)施工中的重要設(shè)備之一。20世紀(jì)80年代后期，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始在平地機(jī)上采用機(jī)電一體化技術(shù)，并配有鏟刀自動(dòng)調(diào)平裝置用以提高平地精度，逐步實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)的現(xiàn)代化、節(jié)能化和自動(dòng)化。然而，目前國產(chǎn)平地機(jī)在作業(yè)時(shí)仍然依靠駕駛員手動(dòng)操作，作業(yè)效率低、作業(yè)精度很難保證。因此，為了提高國產(chǎn)平地機(jī)的作業(yè)效率和作業(yè)精度，研究和開發(fā)平地機(jī)行走智能控制系統(tǒng)是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于DSP的平地機(jī)行走智能控制系統(tǒng)，采用先進(jìn)的智能控制技術(shù)和CAN總線技術(shù)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)作業(yè)過程中的自動(dòng)換擋和恒速控制，降低了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了平地機(jī)的作業(yè)效率和作業(yè)精度；實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警，該系統(tǒng)具有很高的控制精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)主要由電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器、電控變速箱、后橋、平衡箱、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、行走控制單元以及參數(shù)顯示單元組成。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元主要是按照選定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度設(shè)定值控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速或輸出扭矩。行走控制單元首先根據(jù)平地機(jī)實(shí)際的工作狀態(tài)按選定的換擋規(guī)律控制平地機(jī)行走系統(tǒng)工作在合適的擋位，然后實(shí)現(xiàn)選定擋位下恒速行駛控制。參數(shù)顯示單元主要完成整機(jī)狀態(tài)參數(shù)和故障報(bào)警信息的人機(jī)交互等功能。考慮CAN總線通訊具有的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性等特點(diǎn)，控制系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和行走控制單元之間數(shù)據(jù)通訊采用CAN總線技術(shù)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和行走控制單元之間數(shù)據(jù)通訊采用J1939協(xié)議，行走控制單元和參數(shù)監(jiān)視單元之間采用CAN2.0B協(xié)議。

所述行走控制單元的核心器件采用TMS320LF2407A微處理器，行走控制單元是平地機(jī)行走控制系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其控制性能直接影響控制系統(tǒng)的性能。鑒于TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A具有處理性能好、運(yùn)算速度快、外設(shè)集成度高、A/D轉(zhuǎn)換速度快等優(yōu)點(diǎn)。

所述設(shè)定車速等模擬量輸入信號直接采用TMS320LF1A07A內(nèi)部集成的12位ADC模塊采集。多功能復(fù)用輸入輸出引腳采集換擋模式，換擋手柄輸入信號，輸出實(shí)際擋位控制信號。泵輪轉(zhuǎn)速等脈沖量輸入信號通過芯片內(nèi)部事件管理器中的捕獲單元采集。eCAN模塊主要實(shí)現(xiàn)同發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和參數(shù)顯示單元之間的數(shù)據(jù)通訊，如設(shè)定油門開度、實(shí)際油門開度等。

所述平地機(jī)行走控制模式分為手動(dòng)控制模式和自動(dòng)控制模式，可通過換擋模式開關(guān)加以選擇。手動(dòng)控制模式下，平地機(jī)行走擋位和行走速度完全由駕駛員通過換擋手柄和油門踏板手動(dòng)操作。自動(dòng)控制模式下，行走擋位和行走速度由行駛控制單元根據(jù)行走系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)和設(shè)定速度自動(dòng)控制。行走擋位的自動(dòng)切換采用以油門開度、泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速為控制參數(shù)的三參數(shù)節(jié)能型換擋規(guī)律。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)采用先進(jìn)的智能控制技術(shù)和CAN總線技術(shù)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)作業(yè)過程中的自動(dòng)換擋和恒速控制，降低了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了平地機(jī)的作業(yè)效率和作業(yè)精度；實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警，該系統(tǒng)具有很高的控制精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)總體方案圖。

圖2是本發(fā)明的行走控制單元硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本發(fā)明的自動(dòng)換擋和恒速控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)主要由電噴發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器、電控變速箱、后橋、平衡箱、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、行走控制單元以及參數(shù)顯示單元組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元主要是按照選定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度設(shè)定值控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速或輸出扭矩。行走控制單元首先根據(jù)平地機(jī)實(shí)際的工作狀態(tài)按選定的換擋規(guī)律控制平地機(jī)行走系統(tǒng)工作在合適的擋位，然后實(shí)現(xiàn)選定擋位下恒速行駛控制。參數(shù)顯示單元主要完成整機(jī)狀態(tài)參數(shù)和故障報(bào)警信息的人機(jī)交互等功能。考慮CAN總線通訊具有的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性等特點(diǎn)，控制系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和行走控制單元之間數(shù)據(jù)通訊采用CAN總線技術(shù)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和行走控制單元之間數(shù)據(jù)通訊采用J1939協(xié)議，行走控制單元和參數(shù)監(jiān)視單元之間采用CAN2.0B協(xié)議。