專利名稱：裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及一種用于工程機(jī)械中進(jìn)行自動(dòng)變速的控制系統(tǒng)及控制方法，特別是涉及一種主要用于裝載機(jī)的裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)或使用的裝載機(jī)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，大多采用了類似汽車自動(dòng)變速系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法，例如選取油門開度和整車車速的兩參數(shù)法，選取油門開度、變速箱輸入齒輪轉(zhuǎn)速及輸出齒輪轉(zhuǎn)速的三參數(shù)法等。此外，通過引入加速度、工作泵扭矩等參數(shù)， 采用模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等識(shí)別駕駛員意圖，可對(duì)傳統(tǒng)的變速控制方法做修正，使得檔位變換更為合理。然而，裝載機(jī)工作環(huán)境惡劣，換檔操作頻繁，負(fù)載變化劇烈，且多為循環(huán)作業(yè)，其換檔需求與汽車大不相同。由于裝載機(jī)作業(yè)過程中車速急劇下降，而換檔的過程通常需要持續(xù)0. 5^1. 5秒左右的時(shí)間，這導(dǎo)致了使用一般的變速控制方法其檔位無法緊跟工況的變化，造成換檔滯后。如在作業(yè)時(shí)的鏟裝過程中，由于鏟斗插入料堆使得車速急劇下降，按照一般變速控制方法常常導(dǎo)致車速已經(jīng)降至接近零時(shí)，檔位才降至一檔，影響了作業(yè)的效率。 此外，由于換擋的過程通常伴隨著動(dòng)力中斷、離合器滑磨，一般的變速控制方法往往從換當(dāng)前后的整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，而忽略了換擋過程的時(shí)間、能量損失。如在作業(yè)時(shí)的鏟裝過程中，料堆的物料為松散料時(shí)應(yīng)保持2檔即可滿足作業(yè)的牽引力需求，而傳統(tǒng)的控制方法由于車速下降導(dǎo)致整車仍降入1檔作業(yè)，增加了不必要的換檔過程，使得離合器的使用壽命減短，作業(yè)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種能夠適應(yīng)負(fù)載劇烈變化，實(shí)現(xiàn)檔位預(yù)判，避免換檔頻繁，并且兼顧控制效果與實(shí)現(xiàn)成本的裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明的解決方案是這樣的
本發(fā)明的裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)主要包括
工況識(shí)別控制器，用于檢測(cè)當(dāng)前工作裝置載荷信息和整車檔位信息，進(jìn)行工況計(jì)算，輸出工況信號(hào)；
換擋點(diǎn)計(jì)算控制器，用于接收工況信號(hào)，并根據(jù)當(dāng)前工作裝置載荷信息、整車檔位信息、油門開度信息以及之前三次或之前四次、五次工況的整車車速信息、油門開度信息和整車檔位信息計(jì)算和修正換擋點(diǎn)車速，輸出最終換擋點(diǎn)車速；
換檔執(zhí)行控制器，用于檢測(cè)當(dāng)前整車車速信息、手柄檔位信號(hào)和計(jì)算得到的最終換擋點(diǎn)車速，向換檔執(zhí)行元件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。更具體的系統(tǒng)還包括
所述的換檔點(diǎn)計(jì)算控制器包括
標(biāo)準(zhǔn)換檔點(diǎn)計(jì)算檢測(cè)當(dāng)前油門開度，根據(jù)預(yù)設(shè)的雙參數(shù)換擋規(guī)律采用查表法或函數(shù)
5法計(jì)算當(dāng)前油門開度下的標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，輸出標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)；
換檔前饋控制接收標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)，檢測(cè)動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，采用等比例法計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；
換檔反饋控制接收前饋換擋點(diǎn)車速信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)前和之前三次或之前四次、五次工況鏟裝工況的油門開度、整車車速信息和整車檔位信息，結(jié)合前饋換擋點(diǎn)車速，采用閾值比較法，計(jì)算得到反饋換擋點(diǎn)車速。換檔點(diǎn)計(jì)算控制器接收工況信號(hào)，并根據(jù)工況信號(hào)調(diào)用上述三模塊，決定輸出標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)或反饋換擋點(diǎn)車速信號(hào)作為最終換擋點(diǎn)車速。所述的手柄檔位信號(hào)是取自換檔操縱手柄；所述的油門開度信號(hào)是取自油門位置傳感器；所述的工作裝置載荷信號(hào)是取自動(dòng)臂油缸大腔壓力傳感器；所述的整車車速信號(hào)是取自末級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速傳感器。本發(fā)明的控制方法步驟包括
提取各外界輸入信號(hào)步驟提取油門開度信息、動(dòng)臂油缸大腔油壓信息、整車車速信息、手柄檔位信息、整車檔位信息，使用濾波算法提取有效信號(hào)，利用動(dòng)臂大腔油壓?jiǎn)挝粫r(shí)間的變化值計(jì)算得到動(dòng)臂大腔油壓變化率；
工況識(shí)別步驟利用動(dòng)臂大腔油壓?jiǎn)挝粫r(shí)間的變化值計(jì)算得到動(dòng)臂大腔油壓變化率， 結(jié)合當(dāng)前檔位，采用閾值比較法進(jìn)行工況判定；
標(biāo)準(zhǔn)換檔點(diǎn)計(jì)算步驟通過測(cè)試相同油門開度下的各檔位的整車驅(qū)動(dòng)力-車速曲線圖，取相鄰兩檔位驅(qū)動(dòng)力曲線交點(diǎn)處的車速為該油門開度下的換擋點(diǎn)車速，最終得到油門開度-換擋點(diǎn)車速數(shù)據(jù)表或函數(shù)關(guān)系式。檢測(cè)當(dāng)前油門開度，用查表法或函數(shù)法計(jì)算當(dāng)前油門開度下的標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速；
換檔前饋控制步驟若工況為鏟裝工況，檢測(cè)動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，采用等比例法計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；
換檔反饋控制步驟若工況為鏟裝工況，檢測(cè)當(dāng)前和之前三次或之前四次、五次工況鏟裝工況的油門開度、整車車速信息和整車檔位信息，結(jié)合前饋換擋點(diǎn)車速，采用閾值比較法，計(jì)算得到反饋換擋點(diǎn)車速；
最終換擋點(diǎn)計(jì)算步驟若工況為鏟裝工況，則以反饋換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速； 若工況為行駛工況，則以標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速；
換檔執(zhí)行控制步驟檢測(cè)當(dāng)前整車車速和手柄檔位信息，獲取前述計(jì)算所得的最終換擋點(diǎn)，若當(dāng)前車速高于升檔點(diǎn)或低于降檔點(diǎn)，且換擋后的檔位在手柄檔位的限定范圍內(nèi)，則向換檔執(zhí)行元件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。更具體的控制方法還包括
所述的工況識(shí)別步驟中的閾值比較法為系統(tǒng)中設(shè)置油壓閾值和油壓變化率閾值，當(dāng)整車檔位處于1檔或2檔且動(dòng)臂油缸大腔油壓及其油壓變化率均高于設(shè)定的油壓閾值及油壓變化率閾值時(shí)，則從此時(shí)起至車輛換向之前識(shí)別為鏟裝工況；否則識(shí)別為運(yùn)輸工況。所述的換檔前饋控制步驟中的等比例法為前饋換擋點(diǎn)車速與動(dòng)臂油缸大腔的油壓變化率成正比。若動(dòng)臂油缸油壓變化率升高，則前饋換擋點(diǎn)車速在標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)臂油缸油壓變化率升高，即前饋換擋點(diǎn)車速=標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速X動(dòng)臂油缸油壓變化率χ比例系數(shù)。
所述的換檔反饋控制步驟中的閾值比較法為系統(tǒng)中設(shè)置最低降檔油門值、禁止降檔車速值和最低降檔車速值。若當(dāng)前油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況的 2檔降1檔降檔點(diǎn)修正為禁止降檔車速值；若當(dāng)前油門開度高于最低降檔油門值，且前三次或前四次、五次工況鏟裝工況中車速降至最低降檔車速值時(shí)油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況的2檔降1檔的降檔點(diǎn)修正為最低降檔車速值；其他情況保持前饋控制所得的前饋換擋點(diǎn)車速不變。所述的工況識(shí)別步驟中的控制方法包括
1、初始化輸出工況為行駛工況；
2、讀取整車檔位信息，若整車檔位為3檔或4檔，則輸出變?yōu)樾旭偣r；
3、讀取手柄檔位信息，若出現(xiàn)手柄方向的變化，則輸出變?yōu)樾旭偣r；
4、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓信息及其油壓變化率信息，比較動(dòng)臂油缸大腔油壓和預(yù)存儲(chǔ)的油壓閾值Po，比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值S Ptl,若前者均高于后者，則輸出變?yōu)殓P裝工況。所述的換檔前饋控制步驟中的控制方法包括
1、初始化輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)；
2、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率信息，根據(jù)計(jì)算式前饋換擋點(diǎn)車速=標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速X動(dòng)臂油缸油壓變化率X比例系數(shù)K，計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；
3、比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值SPtl，若前者高于后者， 則將輸出換擋點(diǎn)變?yōu)榍梆亾Q擋點(diǎn)；否則保持輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)不變。所述的換檔反饋控制步驟中的控制方法包括
1、初始化輸出換擋點(diǎn)為換檔前饋控制模塊的計(jì)算結(jié)果；
2、計(jì)算前3次鏟裝工況中系統(tǒng)中車速降至最低降檔車速值Vcib時(shí)的油門開度；
3、讀取當(dāng)前油門開度信息，比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值α…若當(dāng)前油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔降檔點(diǎn)修正為禁止降檔車速值Vcia ；
4、比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值α^，比較若當(dāng)前油門開度高于最低降檔油門值αο，且前三次或之前四次、五次工況鏟裝工況中車速降至最低降檔車速值時(shí)油門開度低于最低降檔油門值α ^，則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔的降檔點(diǎn)修正為最低降檔車速值I。所述的換檔執(zhí)行控制步驟中的控制方法包括
1、讀取手柄檔位信號(hào)，計(jì)算整車檔位范圍，手柄的I、II、III、IV位置分別對(duì)應(yīng)整車的檔位范圍為1檔、1檔-2檔、1檔-3檔、1-4檔；
2、讀取換擋點(diǎn)計(jì)算模塊最終輸出的換擋點(diǎn)車速，讀取當(dāng)前整車車速。若當(dāng)前速比高于換擋升檔點(diǎn)，且升檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為升檔；若當(dāng)前速比低于換擋降檔點(diǎn)，且降檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為降檔；其他情況下保持現(xiàn)檔位不變。3、按最終判定結(jié)果向各檔位電磁閥輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行換擋。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)動(dòng)臂油缸大腔的油壓及其油壓變化率區(qū)別鏟裝工況和運(yùn)輸工況，并根據(jù)工況區(qū)別換擋。在運(yùn)輸工況下，采用標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)；在鏟裝工況下，預(yù)判整車檔位的下降，提早對(duì)降檔進(jìn)行控制，避免了鏟裝過程中由于車速急劇下降造成的換擋滯后、動(dòng)力中斷的問題；在鏟裝工況下，預(yù)判鏟裝的最大牽引力需求及最低檔位需求，避免了在2檔動(dòng)力充足的情況下錯(cuò)誤降檔的問題。整個(gè)控制系統(tǒng)和控制方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，易于實(shí)現(xiàn)，且檔位變化兼顧了裝載機(jī)的行駛工況和作業(yè)工況，貼近實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、高效的自動(dòng)變速控制。


附圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。附圖2本發(fā)明實(shí)施例的硬件連接圖。附圖3本發(fā)明控制方法的流程圖。附圖4各檔位的整車車速、驅(qū)動(dòng)力曲線圖。附圖5本發(fā)明工況識(shí)別模塊的流程圖。附圖6本發(fā)明前饋控制模塊的流程圖。附圖7本發(fā)明反饋控制模塊的流程圖。附圖8本發(fā)明換擋執(zhí)行模塊的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明
附圖2是本實(shí)施例采用前4后3自動(dòng)變速實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。工況識(shí)別控制器、換檔點(diǎn)計(jì)算控制器(包括標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)計(jì)算、換檔前饋控制、換檔反饋控制)、換檔執(zhí)行控制器通過編程在微處理器中實(shí)現(xiàn)。油門位置傳感器、變速箱末級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速傳感器、動(dòng)臂油缸大腔油壓傳感器分別輸出油門開度信號(hào)、整車車速信號(hào)和動(dòng)臂油缸大腔油壓信號(hào)至微處理器，換擋操縱手柄輸出手柄檔位信號(hào)至微處理器，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各檔位電磁閥反饋整車檔位至微處理器，微處理器根據(jù)算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后向換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各檔位電磁閥輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)檔位變換。如圖3是本發(fā)明控制方法的流程圖，在本實(shí)施例中通過軟件編程在微處理器中實(shí)現(xiàn)，控制步驟如下
1、初始化各輸入輸出端口及各存儲(chǔ)器；
2、采集油門位置傳感器信號(hào)、變速箱末級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)、動(dòng)臂油缸大腔油壓傳感器信號(hào)，換擋操縱手柄電信號(hào)、檔位電磁閥反饋電信號(hào)；
3、使用濾波算法提取油門開度信息、動(dòng)臂大腔油壓信息、整車車速信息、手柄檔位信息、變速箱檔位信息，并利用動(dòng)臂大腔油壓?jiǎn)挝粫r(shí)間lOOmslOOms的變化值計(jì)算得到動(dòng)臂大腔油壓變化率；
4、調(diào)用工況識(shí)別模塊，通過動(dòng)臂油缸大腔油壓及其油壓變化率，結(jié)合當(dāng)前檔位，采用閾值比較法進(jìn)行工況判定；
5、調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)計(jì)算模塊，通過測(cè)試相同油門開度下的各檔位的整車驅(qū)動(dòng)力-車速曲線圖，取相鄰兩檔位驅(qū)動(dòng)力曲線交點(diǎn)處的車速為該油門開度下的換擋點(diǎn)車速，如圖4所示的A=4.9 km/h、B=8. 3 km/h、C=17. 2 km/h，改變油門開度重復(fù)上述測(cè)試，得到不同油門開度下的換擋點(diǎn)車速預(yù)存于存儲(chǔ)器中，檢測(cè)當(dāng)前油門開度，采用查表法得到當(dāng)前油門開度下的標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速；6、若工況為鏟裝工況，調(diào)用換檔前饋控制模塊，檢測(cè)動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，采用等比例法計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；否則，轉(zhuǎn)到步驟8 ；
7、若工況為鏟裝工況，調(diào)用換檔反饋控制模塊，檢測(cè)當(dāng)前和之前3次鏟裝工況的油門開度、整車車速信息和整車檔位信息，結(jié)合前饋換擋點(diǎn)車速，采用閾值比較法，計(jì)算得到反饋換擋點(diǎn)車速；
8、若工況為鏟裝工況，則以反饋換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速；若工況為行駛工況， 則以標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速；
9、調(diào)用換檔執(zhí)行模塊，檢測(cè)當(dāng)前車速和手柄檔位信號(hào)，獲取前述計(jì)算所得的最終換擋點(diǎn)，若當(dāng)前車速高于升檔點(diǎn)或低于降檔點(diǎn)，且換擋后的檔位在手柄檔位的限定范圍內(nèi)，則向換檔執(zhí)行元件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，換檔結(jié)束。如圖5是工況識(shí)別的流程圖，控制過程如下
1、初始化輸出工況為行駛工況；
2、讀取整車檔位信息，若整車檔位為3檔或4檔，則輸出變?yōu)樾旭偣r；
3、讀取手柄檔位信息，若出現(xiàn)手柄方向的變化，則輸出變?yōu)樾旭偣r；
4、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓信息及其油壓變化率信息，比較動(dòng)臂油缸大腔油壓和預(yù)存儲(chǔ)的油壓閾值Pq=8 12，比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值δ ρ0=2^3, 若前者均高于后者，則輸出變?yōu)殓P裝工況；否則，返回到步驟2。如圖6為換檔前饋控制的流程圖，控制過程如下
1、初始化輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)；
2、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率信息，根據(jù)計(jì)算式前饋換擋點(diǎn)車速=標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速X動(dòng)臂油缸油壓變化率X比例系數(shù)K=O. Γ0. 5，計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；
3、比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值δρ0=2^3,若前者高于后者，則將輸出換擋點(diǎn)變?yōu)榍梆亾Q擋點(diǎn)；否則保持輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)不變。如圖7為換檔反饋控制的流程圖，控制過程如下
1、初始化輸出換擋點(diǎn)為換檔前饋控制模塊的計(jì)算結(jié)果；
2、計(jì)算前3次鏟裝工況中系統(tǒng)中車速降至最低降檔車速值Vcib=廣2時(shí)的油門開度；
3、讀取當(dāng)前油門開度信息，比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值α0=40^60, 若當(dāng)前油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔降檔點(diǎn)修正為禁止降檔車速值Vcia=-I ；
4、比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值α(ι=4(Γ60，比較若當(dāng)前油門開度高于最低降檔油門值α ο=4(Γ60，且前3次鏟裝工況中車速降至最低降檔車速值時(shí)油門開度低于最低降檔油門值α 0=40^60,則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔的降檔點(diǎn)修正為最低降檔車速值Vcib=廣2;
如圖8為換檔執(zhí)行控制的流程圖，控制過程如下
1、讀取手柄檔位信號(hào)，計(jì)算整車檔位范圍，手柄的I、II、III、IV位置分別對(duì)應(yīng)整車的檔位范圍為1檔、1檔-2檔、1檔-3檔、1-4檔；
2、讀取換擋點(diǎn)計(jì)算模塊最終輸出的換擋點(diǎn)車速，讀取當(dāng)前整車車速。若當(dāng)前速比高于換擋升檔點(diǎn)，且升檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為升檔；若當(dāng)前速比低于換擋降檔點(diǎn)，且降檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為降檔；其他情況下保持現(xiàn)檔位不變。頁3、按最終判定結(jié)果向各檔位電磁閥輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行換擋。根據(jù)上述方法，本實(shí)施例中運(yùn)輸情況下得到的換擋點(diǎn)車速(或稱油門開度-車速的雙參數(shù)換擋規(guī)律)近似如下表，其中 α為油門開度百分?jǐn)?shù)，V為換擋點(diǎn)車速
權(quán)利要求
1.一種裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其特征在于主要包括工況識(shí)別控制器，用于檢測(cè)當(dāng)前工作裝置載荷信息和整車檔位信息，進(jìn)行工況計(jì)算，輸出工況信號(hào)；換擋點(diǎn)計(jì)算控制器，用于接收工況信號(hào)，并根據(jù)當(dāng)前工作裝置載荷信息、整車檔位信息、油門開度信息以及之前若干次工況的整車車速信息、油門開度信息和整車檔位信息計(jì)算和修正換擋點(diǎn)車速，輸出最終換擋點(diǎn)車速；換檔執(zhí)行控制器，用于檢測(cè)當(dāng)前整車車速信息、手柄檔位信號(hào)和計(jì)算得到的最終換擋點(diǎn)車速，向換檔執(zhí)行元件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的換檔點(diǎn)計(jì)算控制器包括標(biāo)準(zhǔn)換檔點(diǎn)計(jì)算檢測(cè)當(dāng)前油門開度，根據(jù)預(yù)設(shè)的油門開度-整車車速雙參數(shù)換擋規(guī)律采用查表法或函數(shù)法計(jì)算當(dāng)前油門開度下的標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，輸出標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)；換檔前饋控制接收標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)，檢測(cè)動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，采用等比例法計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；換檔反饋控制接收前饋換擋點(diǎn)車速信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)前和之前若干次鏟裝工況的油門開度、整車車速信息和整車檔位信息，結(jié)合前饋換擋點(diǎn)車速，采用閾值比較法，計(jì)算得到反饋換擋點(diǎn)車速；換檔點(diǎn)計(jì)算控制器接收工況信號(hào)，并根據(jù)工況信號(hào)調(diào)用上述三模塊，決定輸出標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速信號(hào)或反饋換擋點(diǎn)車速信號(hào)作為最終換擋點(diǎn)車速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的手柄檔位信號(hào)是取自換檔操縱手柄；所述的油門開度信號(hào)是取自油門位置傳感器；所述的工作裝置載荷信號(hào)是取自動(dòng)臂油缸大腔壓力傳感器；所述的整車車速信號(hào)是取自末級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速傳感ο
4.一種對(duì)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制方法，其特征在于其方法步驟包括 提取各外界輸入信號(hào)步驟提取油門開度信息、動(dòng)臂油缸大腔油壓信息、整車車速信息、手柄檔位信息、整車檔位信息，使用濾波算法提取有效信號(hào)，利用動(dòng)臂大腔油壓?jiǎn)挝粫r(shí)間的變化值計(jì)算得到動(dòng)臂大腔油壓變化率；工況識(shí)別步驟利用動(dòng)臂大腔油壓?jiǎn)挝粫r(shí)間的變化值計(jì)算得到動(dòng)臂大腔油壓變化率， 結(jié)合當(dāng)前檔位，采用閾值比較法進(jìn)行工況判定；標(biāo)準(zhǔn)換檔點(diǎn)計(jì)算步驟通過測(cè)試相同油門開度下的各檔位的整車驅(qū)動(dòng)力-車速曲線圖，取相鄰兩檔位驅(qū)動(dòng)力曲線交點(diǎn)處的車速為該油門開度下的換擋點(diǎn)車速，改變油門開度重復(fù)測(cè)試，最終得到不同油門開度下的換擋點(diǎn)車速，作為油門開度-車速的雙參數(shù)換擋規(guī)律，以數(shù)據(jù)表或函數(shù)關(guān)系式的形式表示，檢測(cè)當(dāng)前油門開度，用查表法或函數(shù)法計(jì)算當(dāng)前油門開度下的標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速；換檔前饋控制步驟若工況為鏟裝工況，檢測(cè)動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速，采用等比例法計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；換檔反饋控制步驟若工況為鏟裝工況，檢測(cè)當(dāng)前和之前若干次鏟裝工況的油門開度、 整車車速信息和整車檔位信息，結(jié)合前饋換擋點(diǎn)車速，采用閾值比較法，計(jì)算得到反饋換擋點(diǎn)車速；最終換擋點(diǎn)計(jì)算步驟若工況為鏟裝工況，則以反饋換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速； 若工況為行駛工況，則以標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速作為最終換擋點(diǎn)車速；換檔執(zhí)行控制步驟檢測(cè)當(dāng)前整車車速和手柄檔位信息，獲取前述計(jì)算所得的最終換擋點(diǎn)，若當(dāng)前車速高于升檔點(diǎn)或低于降檔點(diǎn)，且換擋后的檔位在手柄檔位的限定范圍內(nèi)，則向換檔執(zhí)行元件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的工況識(shí)別步驟中的閾值比較法為系統(tǒng)中設(shè)置油壓閾值和油壓變化率閾值，當(dāng)整車檔位處于1檔或2檔且動(dòng)臂油缸大腔油壓及其油壓變化率均高于設(shè)定的油壓閾值及油壓變化率閾值時(shí)，則從此時(shí)起至車輛換向之前識(shí)別為鏟裝工況；否則識(shí)別為運(yùn)輸工況。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的換檔前饋控制步驟中的等比例法為前饋換擋點(diǎn)車速與動(dòng)臂油缸大腔的油壓變化率成正比，若動(dòng)臂油缸油壓變化率升高， 則前饋換擋點(diǎn)車速在標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)臂油缸油壓變化率升高，即前饋換擋點(diǎn)車速=標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速X動(dòng)臂油缸油壓變化率X比例系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的換檔反饋控制步驟中的閾值比較法為系統(tǒng)中設(shè)置最低降檔油門值、禁止降檔車速值和最低降檔車速值，若當(dāng)前油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況的2檔降1檔降檔點(diǎn)修正為禁止降檔車速值；若當(dāng)前油門開度高于最低降檔油門值，且前若干次鏟裝工況中車速降至最低降檔車速值時(shí)油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況的2檔降1檔的降檔點(diǎn)修正為最低降檔車速值；其他情況保持前饋控制所得的前饋換擋點(diǎn)車速不變。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的工況識(shí)別步驟中的控制方法包括1)、初始化輸出工況為行駛工況；2)、讀取整車檔位信息，若整車檔位為3檔或4檔，則輸出變?yōu)樾旭偣r；3)、讀取手柄檔位信息，若出現(xiàn)手柄方向的變化，則輸出變?yōu)樾旭偣r；4)、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓信息及其油壓變化率信息，比較動(dòng)臂油缸大腔油壓和預(yù)存儲(chǔ)的油壓閾值(Ptl),比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值(S Ptl),若前者均高于后者，則輸出變?yōu)殓P裝工況。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的換檔前饋控制步驟中的控制方法包括1)、初始化輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)；2)、讀取動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率信息，根據(jù)計(jì)算式前饋換擋點(diǎn)車速=標(biāo)準(zhǔn)換擋點(diǎn)車速X動(dòng)臂油缸油壓變化率X比例系數(shù)(K)，計(jì)算得到前饋換擋點(diǎn)車速；3)、比較動(dòng)臂油缸大腔油壓變化率和預(yù)存儲(chǔ)的油壓變化率閾值(δP(l)，若前者高于后者，則將輸出換擋點(diǎn)變?yōu)榍梆亾Q擋點(diǎn)；否則保持輸出換擋點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋點(diǎn)不變。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的換檔反饋控制步驟中的控制方法包括1)、初始化輸出換擋點(diǎn)為換檔前饋控制模塊的計(jì)算結(jié)果；2)、計(jì)算前3次鏟裝工況中系統(tǒng)中車速降至最低降檔車速值(Vcib)時(shí)的油門開度；3)、讀取當(dāng)前油門開度信息，比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值(aj，若當(dāng)前油門開度低于最低降檔油門值，則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔降檔點(diǎn)修正為禁止降檔車速值(Vcia)；4)、比較當(dāng)前油門開度與預(yù)存儲(chǔ)的最低降檔油門值(aJ，比較若當(dāng)前油門開度高于最低降檔油門值(α》，且前若干次鏟裝工況中車速降至最低降檔車速值時(shí)油門開度低于最低降檔油門值(a J，則本次鏟裝工況輸出的2檔降1檔的降檔點(diǎn)修正為最低降檔車速值(ν0Βλ
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的換檔執(zhí)行控制步驟中的控制方法包括1)、讀取手柄檔位信號(hào)，計(jì)算整車檔位范圍，手柄的I、II、III、IV位置分別對(duì)應(yīng)整車的檔位范圍為1檔、1檔-2檔、1檔-3檔、1-4檔；2)、讀取換擋點(diǎn)計(jì)算模塊最終輸出的換擋點(diǎn)車速，讀取當(dāng)前整車車速，若當(dāng)前速比高于換擋升檔點(diǎn)，且升檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為升檔；若當(dāng)前速比低于換擋降檔點(diǎn)，且降檔后檔位在整車檔位范圍之內(nèi)，則判定為降檔；其他情況下保持現(xiàn)檔位不變；3)、按最終判定結(jié)果向各檔位電磁閥輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行換擋。
全文摘要
一種裝載機(jī)智能自動(dòng)變速控制系統(tǒng)及控制方法，其特點(diǎn)是系統(tǒng)包括工況識(shí)別控制器、換擋點(diǎn)計(jì)算控制器、換檔執(zhí)行控制器、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過動(dòng)臂油缸大腔油壓、油門開度、整車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變矩器渦輪轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，使用前饋和反饋控制方法結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力換擋規(guī)律，實(shí)現(xiàn)鏟裝、行駛工況的識(shí)別。其優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)動(dòng)臂油缸大腔的油壓及其油壓變化率區(qū)別鏟裝工況和運(yùn)輸工況，并根據(jù)工況區(qū)別換擋。在鏟裝工況下，預(yù)判整車檔位的下降，提早對(duì)降檔進(jìn)行控制，預(yù)判鏟裝的最大牽引力需求及最低檔位需求；整個(gè)控制系統(tǒng)和控制方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，易于實(shí)現(xiàn)，且檔位變化兼顧了裝載機(jī)的行駛工況和作業(yè)工況，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、高效的自動(dòng)變速控制。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102535573SQ201210072038
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者冷紅獅, 孫平, 蔡登勝, 黃健 申請(qǐng)人:廣西柳工機(jī)械股份有限公司