張廣闊

摘 要 液壓機械無機傳動中自動控制研究備受關注。通過自動控制的了解，對自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，并且積極進行實驗驗證，靈活調(diào)整設計內(nèi)容，確保自動控制達到最理想狀態(tài)。

關鍵詞 自動控制;發(fā)動機;系數(shù)組;變速器

液壓機械無級傳動的自動控制，多體現(xiàn)在工程車輛中。尤其是履帶式挖掘機，或者工程應用的輪式裝卸車。當車輛處于牽引狀態(tài)下，面臨載荷變化以及重載等情況，受到環(huán)境的影響，整體變化范圍比較大。液壓機械無級傳動在很大程度上增強載荷適應能力，并且能夠做到自動調(diào)節(jié)，增加自動化控制能力。當前液壓機械無級傳動自動控制應用越來越廣泛，為智能化與現(xiàn)代化發(fā)展奠定基礎。

1液壓機械無級傳動自動控制介紹

作為全新的傳動技術，液壓機械無級傳動近些年得到更多重視，開發(fā)力度加大。最初液壓機械無級傳動自動控制主要在車輛中應用。其本身具有小功率運行，無級調(diào)速能夠有效控制，運行效率高等特點，調(diào)整車輛運行狀態(tài)，減少車輛運行能耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的。液壓機械無級傳動裝置在80年代，應用到美國步兵戰(zhàn)車中，提升步兵戰(zhàn)車控制效能。德國結(jié)合美國應用經(jīng)驗，打造液壓機械綜合傳動裝置[1]。日本研究出四段式液壓機械傳動裝置，并且將其應用到施工車輛中，以此提高應用效率。我國最初研究以二段式液壓機械雙流無級變速器為主，采用單雙自由度搭配的方式，結(jié)合定排量液壓元件，增設變排量系統(tǒng)，以此完成液壓功率的傳遞[2]。其中還包括齒輪元件，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以此有效控制運行功率變化。根據(jù)變排量液壓元件的控制，以及定排量液壓元件的調(diào)整，科學協(xié)調(diào)運行功率。結(jié)合制動器運行以及排量的控制，準確計算控制系統(tǒng)速度比，涉及輸出轉(zhuǎn)速nb，輸入轉(zhuǎn)速n0，傳動裝置速比kr，具體計算關系式如下：

K_r=n_b/n_o

控制系統(tǒng)速比的計算，如果將液壓系統(tǒng)運行期間的容積效率排除在外，定植選擇n0，這期間結(jié)合計算得到液壓元件在定排量控制下的輸出轉(zhuǎn)速關系變化。

2液壓機械無級傳動自動控制系統(tǒng)設計

針對自動控制系統(tǒng)優(yōu)化需求，調(diào)整電子控制單元，其中中央處理器主要選擇系列為Intel MCS96A，存儲器為只讀類型，空間為16kB。輸入電路與輸出電路分別為8路、3路。輸入電路主要元件包括擋位開關、選擇與功能切換等控制鍵。不僅如此，3路當前同樣在進行模擬輸入控制，涉及加速桿位置、踏板位置以及制動踏板等。輸出電路包括馬達與發(fā)動機、傳輸裝置等轉(zhuǎn)速。輸出電路中，驅(qū)動功率達到72W，規(guī)格為24V，3A。驅(qū)動裝置為電磁閥，主要在制動器中。在此基礎上輸出電路還涉及2路，主要形式為PWM輸出，驅(qū)動功率為24W，規(guī)格為24V，1A，主要形式為變量泵發(fā)揮驅(qū)動作用實現(xiàn)運行。被控系統(tǒng)的調(diào)整必須創(chuàng)建數(shù)學模型，但是因為系統(tǒng)比較復雜，所以難度較大。

面對上述數(shù)學模型難度較大的情況，電子控制軟件從簡化角度出發(fā)，通過PID控制的形式，積極進行增量式算法，融入數(shù)字PID控制模式，簡化控制原則，并且發(fā)揮其魯棒性優(yōu)勢。數(shù)學模型創(chuàng)建中，需要對增量進行計算，其中涉及控制量增量△V_K、采樣周期T、微分時間常數(shù)f_D以及積分時間常數(shù)f_I、誤差值ei（注：t=ti時刻）具體計算公式如下：

計算公式中，為KI，為KD，具體數(shù)據(jù)都需要根據(jù)功率參數(shù)加以確定。如果計算中，系數(shù)KP出現(xiàn)變化，增加期間則響應速度隨之加快，從而整體穩(wěn)定性受到影響下降，加上超調(diào)大，狀態(tài)出現(xiàn)波動，但是因為響應快，因此產(chǎn)生的靜態(tài)誤差比較小。如果KP不出現(xiàn)變化，而是fI出現(xiàn)變化，增加期間靜態(tài)誤差被有效消除，與KP相反，其超調(diào)小，積分作用被減弱，不會出現(xiàn)過大波動，穩(wěn)定性比較好。反之如果下降，則積分作用被加強，系統(tǒng)運行會出現(xiàn)滯后的情況，但是整體的抗干擾能力得到加強，雖然會出現(xiàn)震蕩，但是不會影響到整體自動系統(tǒng)的控制。如果系數(shù)fD出現(xiàn)變化，增加期間超調(diào)減小，并且微分作用增強，有效對震蕩予以克服，整體的穩(wěn)定性比較理想，但是自動控制中響應速度會出現(xiàn)變化，調(diào)整時間也會隨之減少，相較于fI系數(shù)變化，抗干擾能力下降。液壓機械無級傳動的自動控制中的控制器，其位置輸出公式為v_K=v_k-1+△v_k。控制量增量△v_k、位置輸出vk。

3液壓機械無級傳動的自動控制設計實驗分析

對液壓機械無級傳動自動控制設計展開實驗分析，根據(jù)整體設計框架，選擇適當?shù)陌l(fā)動機類型，及時進行模擬，從轉(zhuǎn)速、特性曲線、轉(zhuǎn)矩等方面著手創(chuàng)建模型。隨后在實驗臺進行行駛阻力試驗操作，需要模擬相同道路的不同行駛速度。及時記錄實驗數(shù)據(jù)，提前對控制參數(shù)科學調(diào)整，根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)律，重新整合參數(shù)組合。其中控制參數(shù)具體如下：K_P=1.00，K_D=0，K_I=0.10。通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，此組參數(shù)下，穩(wěn)定性達不到理想標準，對此則需要對參數(shù)組重新調(diào)整，分別調(diào)整為K_P=0.27，K_D=0，K_I=0.09，再次進行模擬實驗，發(fā)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，時間相同情況下，會出現(xiàn)振蕩，因此還需要對系數(shù)組進行調(diào)整。具體調(diào)整為K_P=0.24，K_D=0，K_I=0.30，由此觀察振蕩變化，超調(diào)相較于之前系數(shù)組減小明顯，整體穩(wěn)定性相對較好，并且液壓機械無級傳動加速非常均勻，此系數(shù)組為理想?yún)?shù)。對此系數(shù)組進行保留，隨即對自動調(diào)速進行實驗研究，主要目的是了解自動控制的整體運行與變化。

4結(jié)束語

綜上所述，液壓機械無級傳動的自動控制實現(xiàn)，需要經(jīng)過不斷研究與實驗，通過數(shù)學模型進行計算，得到相關系數(shù)后，及時開展實驗研究，從而獲取最理想系數(shù)組，由此幫助自動控制達到最科學狀態(tài)，并且還要保證振蕩變化、穩(wěn)定性以及功率等在規(guī)定標準之內(nèi)。液壓機械無級傳動自動控制的實現(xiàn)，很大程度上節(jié)省功率消耗，為后期可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

參考文獻

[1] 李天舒.液壓機械無級傳動液壓控制系統(tǒng)設計及特性分析[J].湖北農(nóng)機化，2019，（14）：82.

[2] 李留柱.液壓機械無級傳動液壓控制系統(tǒng)設計及特性分析[J].中國設備工程，2019，（13）：130-131.