[發明專利]一種無級變速拖拉機控制系統的經濟性控制方法

有效

• 申請號: 201910708230.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110304046B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張明柱;王界中;郭占正;許家俊;王建華;郭富強;柴蓉;李光耀
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W10/06;B60W10/02;B60W10/103
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 周會芝

1.一種無級變速拖拉機控制系統的經濟性控制方法，其特征在于：

首先，使用參數循環的計算方法，以發動機有效燃油消耗效率與液壓機械無級變速器效率之比為經濟性控制指標，求解得到發動機轉速轉矩和液壓機械無級變速器變速比在拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表；

然后，在發動機、液壓機械無級變速器協同控制單元中，應用負載反饋控制原理，根據發動機實際轉速轉矩和液壓機械無級變速器實際變速比，確定拖拉機實際負載工況，對比拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表，確定在該工況下的最佳的發動機轉速轉矩和液壓機械無級變速器變速比，并做為控制信號輸入到發動機電控單元、液壓機械無級變速器電控單元，以分別調控發動機的工作點和液壓機械無級變速器的變速比；

包括以下步驟：

1）、拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表的求取：

1.1）、根據發動機型號設定發動機轉速和發動機轉矩的正常工作范圍，即，，其中的和分別為發動機的怠速和最高空載轉速，為發動機外特性曲線所對應的發動機轉矩；

1.2）、根據拖拉機的車速和牽引力的范圍，離散化拖拉機負載特性場，；根據無級變速拖拉機控制系統中液壓機械無級變速器的變速比的范圍，離散化變速比，為正整數；

1.3）、當，時，依次選取帶入式中，求得不同下的，當時，進入步驟1.4）；其中的為拖拉機的主傳動比，為拖拉機驅動輪的動力半徑，為拖拉機的滑轉率，且，式中的為與拖拉機作業土壤有關的無因系數，為拖拉機驅動力，為地面摩擦系數，為拖拉機質量，為重力常數，為最大牽引系數，牽引系數定義為,為地面對拖拉機驅動輪的垂直反力；

1.4）、由發動機外特性數值模型確定發動機在步驟1.3）中得出的下的最大轉矩，根據發動機最大轉矩區間確定發動機轉矩冗余區間，為正整數；根據式確定實際所需轉矩，式中為液壓機械無級變速器的傳動效率，為拖拉機中央傳動和最終傳動的總效率，為拖拉機行駛的滾動效率；發動機實際計算轉矩在冗余區間的基礎上經離散后向逼近，當時進入步驟1.5）；

1.5）、通過發動機燃油消耗率數值模型來計算燃油消耗率，結合行星輪系嚙合功率的計算方法計算液壓機械無級變速器的傳動效率，進而得到變速規律經濟性指標的值；循環代入變速比參與計算，取的最小值，并記錄此時的發動機的轉速轉矩以及液壓機械無級變速器的變速比，即得出拖拉機在，工作時，發動機和液壓機械無級變速器的最佳工作位置；

1.6）、循環帶入并重復步驟1.2）-1.5），確定在目標車速下，所有拖拉機工作點的最佳發動機轉速轉矩，液壓機械無級變速器的最佳變速比；

1.7）、循環帶入并重復步驟1.2）-1.5），確定整個負載特性場下，所有拖拉機工作點的最佳發動機轉速轉矩和液壓機械無級變速器的最佳變速比，即得到拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表；

2）、應用負載反饋控制原理，結合步驟1）中得到的拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表對發動機和液壓機械無級變速器進行調控：

拖拉機的目標車速作為輸入信號，由駕駛員主動控制；發動機的實際轉速信號和實際轉矩信號由發動機電控單元實時檢測并輸出；液壓機械無級變速器的實際變速比信號由液壓機械無級變速器電控單元實時檢測并輸出；拖拉機驅動力和拖拉機滑轉率由發動機、液壓機械無級變速器協同控制單元計算得到；由目標車速和滑轉率計算拖拉機理論車速，確定拖拉機負載特性場中的實際工作點，并與步驟1.7）中得到的拖拉機負載特性場中實現經濟性最佳的控制參數表相匹配，得到該工況下的最佳發動機轉速轉矩以及液壓機械無級變速器的最佳變速比，并做為控制信號輸入到發動機電控單元、液壓機械無級變速器電控單元，以分別調控發動機的工作點和液壓機械無級變速器的變速比。

2.根據權利要求1所述的一種無級變速拖拉機控制系統的經濟性控制方法，其特征在于：步驟1.1）和步驟1.5）中，當發動機轉速低于時，調整發動機至怠速下工作以避免發動機熄火。