專利名稱：一種挖掘機(jī)油門控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)控制裝置，尤其是一種挖掘機(jī)油門控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
挖掘機(jī)，又稱挖掘機(jī)械，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場的土方機(jī)械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預(yù)松后的土壤和巖石。廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)和礦山開發(fā)等行業(yè)，隨著近年挖掘機(jī)的快速發(fā)展，使之成為工程建設(shè)中最主要的工程機(jī)械機(jī)型之一，其中履帶式挖掘機(jī)由于其對地形的適應(yīng)性較好，成為最常見的挖掘機(jī)機(jī)型。公知的履帶式挖掘機(jī)由于其惡劣的作業(yè)環(huán)境以及劇烈多變的作業(yè)負(fù)荷，對其合理使用與控制提出了極高的要求?，F(xiàn)有的履帶式液壓挖掘機(jī)油門馬達(dá)控制系統(tǒng)大多為專用設(shè)備，對供貨廠家的依賴較大，存在較大的采購風(fēng)險(xiǎn)，且供貨周期較長，維修也很困難，加之油門控制精度不高，嚴(yán)重制約了挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。在挖掘機(jī)油門馬達(dá)的控制方面，由于不同機(jī)型，油門馬達(dá)安裝位置不同，使得油門拉線的長度和彎曲角度也不相同，從而油門馬達(dá)具有不同的負(fù)載，所以， 要針對不同的挖掘機(jī)機(jī)型進(jìn)行調(diào)試，馬達(dá)控制器自適應(yīng)性差，增加了產(chǎn)品零件的維護(hù)和更換成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有挖掘機(jī)油門控制系統(tǒng)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種挖掘機(jī)油門控制裝置及控制方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
一種挖掘機(jī)油門控制裝置，包括發(fā)動機(jī)噴油泵和油門設(shè)定部件，其中，還包括控制器和步進(jìn)電機(jī)，所述油門設(shè)定部件與所述控制器連接，所述步進(jìn)電機(jī)通過一傳動結(jié)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)噴油泵機(jī)械連接，所述步進(jìn)電機(jī)與所述控制器電性連接；
所述控制器接收所述油門設(shè)定部件發(fā)出的油門設(shè)定信號并轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號輸出至所述步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過所述傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)噴油泵工作。上述挖掘機(jī)油門控制裝置，其中，所述步進(jìn)電機(jī)為高速雙向四拍步進(jìn)電機(jī)。上述挖掘機(jī)油門控制裝置，其中，所述傳動結(jié)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)噴油泵的連接方式為拉線。上述挖掘機(jī)油門控制裝置，其中，所述傳動結(jié)構(gòu)包括減速部件，所述減速部件的減速比為1 :44。上述挖掘機(jī)油門控制裝置，其中，所述控制器包括細(xì)分驅(qū)動器，所述細(xì)分驅(qū)動器工作與1/16細(xì)分狀態(tài)。上述挖掘機(jī)油門控制裝置，其中，所述步進(jìn)電機(jī)通過輸出端上的齒輪與所述傳動結(jié)構(gòu)連接，所述齒輪齒數(shù)為50齒。
一種挖掘機(jī)油門控制方法，包括通過傳動結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)噴油泵連接的步進(jìn)電機(jī)， 其中，具體包括如下步驟
步驟a、設(shè)定一遞增或者遞減的離散頻點(diǎn)序列；
步驟b、使所述步進(jìn)電機(jī)以所述頻點(diǎn)序列依次改變運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，且使所述步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率于所述頻點(diǎn)序列中的每個(gè)頻點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后再向所述頻點(diǎn)序列中的下一個(gè)頻點(diǎn)變化。上述挖掘機(jī)油門控制方法，其中，所述頻點(diǎn)序列遞增時(shí)所述頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率，所述頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的最高頻率。上述挖掘機(jī)油門控制方法，其中，所述頻點(diǎn)序列遞減時(shí)所述頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的最高頻率，所述頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率。本發(fā)明的有益效果是
發(fā)動機(jī)油門控制精準(zhǔn)度高，提高了產(chǎn)品的通用性，降低了產(chǎn)品零件的維護(hù)和更換成本。


圖1是本發(fā)明一種挖掘機(jī)油門控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明一種挖掘機(jī)油門控制方法的流程圖3是本發(fā)明一種挖掘機(jī)油門控制方法的步進(jìn)電機(jī)升速曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖1所示，本發(fā)明一種挖掘機(jī)油門控制裝置，包括發(fā)動機(jī)噴油泵和油門設(shè)定部件，其中，還包括控制器和步進(jìn)電機(jī)，油門設(shè)定部件與控制器連接，步進(jìn)電機(jī)通過一傳動結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)噴油泵機(jī)械連接，步進(jìn)電機(jī)與控制器電性連接；
控制器接收油門設(shè)定部件發(fā)出的油門設(shè)定信號并轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號輸出至步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動發(fā)動機(jī)噴油泵工作。于此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，步進(jìn)電機(jī)為高速雙向四拍步進(jìn)電機(jī)，傳動結(jié)構(gòu)包括減速部件，減速部件的減速比為1 :44，步進(jìn)電機(jī)通過輸出端上的齒輪與所述傳動結(jié)構(gòu)連接，齒輪齒數(shù)為50齒，進(jìn)而可以得出整步驅(qū)動時(shí)步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8度，通過減速部件的減速后進(jìn)而得到單位脈沖的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度為0. 04度，使得發(fā)動機(jī)油門精度得到保證。進(jìn)一步的，控制器中包括細(xì)分驅(qū)動器，細(xì)分驅(qū)動器工作與1/16細(xì)分狀態(tài)，使得低頻震蕩得到改善，還可以通過阻尼方法進(jìn)一步改善步進(jìn)電機(jī)的震蕩。進(jìn)一步的，傳動結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)噴油泵的連接方式為拉線，拉線式連接使得本發(fā)明的油門控制裝置可以配合大多數(shù)挖掘機(jī)發(fā)動機(jī)的噴油泵。不同機(jī)型的履帶式液壓挖掘機(jī)， 油門馬達(dá)安裝的位置是不同的，使得油門拉線的長度和彎曲角度也各不相同，從而油門馬達(dá)具有不同的負(fù)載，因此要做到控制方案具有較強(qiáng)的通用性，系統(tǒng)就必須有自適應(yīng)功能，即針對不同的負(fù)載產(chǎn)生不同的起動頻率，在有負(fù)載的情況下，起動頻率過高，電機(jī)不能正常起動，可能發(fā)生失步或堵轉(zhuǎn)。本發(fā)明利用高速步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的位置傳感器，在高速步進(jìn)電機(jī)起動的過程中，控制器先產(chǎn)生某頻率若干個(gè)的輸出信號，再根據(jù)高速步進(jìn)電機(jī)實(shí)際的旋轉(zhuǎn)位置，做起動頻率的自適應(yīng)調(diào)整(輸出高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動信號)，形成閉環(huán)控制。入圖2所示，本發(fā)明一種挖掘機(jī)油門控制方法，包括通過傳動結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)噴油泵連接的步進(jìn)電機(jī)，其中，具體包括如下步驟
步驟a、設(shè)定一遞增或者遞減的離散頻點(diǎn)序列；其中，頻點(diǎn)序列遞增時(shí)頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率，頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為步進(jìn)電機(jī)的最高頻率；頻點(diǎn)序列遞減時(shí)頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為步進(jìn)電機(jī)的最高頻率，頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率。步驟b、控制器發(fā)出驅(qū)動信號使步進(jìn)電機(jī)以頻點(diǎn)序列依次改變運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，且使步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率于所述頻點(diǎn)序列中的每個(gè)頻點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后再向頻點(diǎn)序列中的下一個(gè)頻點(diǎn)變化。要使挖掘機(jī)換檔后發(fā)動機(jī)迅速達(dá)到指定轉(zhuǎn)速，必須要有加/減速起動過程，但在加/減速過程中脈沖信號變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于慣性將跟隨不上電信號變化，這時(shí)會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步現(xiàn)象。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)自動加減速控制方法，克服了采用軟件延時(shí)或硬件定時(shí)的缺點(diǎn)。采用離散自適應(yīng)逐步逼近的控制算法。一般來說加速和減速過程規(guī)律相同，以下以加速為例進(jìn)行說明，加速過程由起動頻率和升速曲線組成。在實(shí)際的調(diào)試過程中，以指數(shù)曲線的方式實(shí)現(xiàn)加速比較困難，采用離散自適應(yīng)逐步逼近的控制算法可以獲得較理想的升降速曲線。如圖3所示，步進(jìn)電機(jī)以“起動頻率”起動，按指數(shù)形式的頻率加速，在每個(gè)頻率點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)逐步逼近調(diào)整(根據(jù)高速步進(jìn)電機(jī)實(shí)際的旋轉(zhuǎn)位置)，到達(dá)指定頻率穩(wěn)定運(yùn)動后，再改變下一頻率(有最高頻率限制)，直到達(dá)到目標(biāo)值為止。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的申請專利范圍，所以凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)油門控制裝置，包括發(fā)動機(jī)噴油泵和油門設(shè)定部件，其特征在于，還包括控制器和步進(jìn)電機(jī)，所述油門設(shè)定部件與所述控制器連接，所述步進(jìn)電機(jī)通過一傳動結(jié)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)噴油泵機(jī)械連接，所述步進(jìn)電機(jī)與所述控制器電性連接；所述控制器接收所述油門設(shè)定部件發(fā)出的油門設(shè)定信號并轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號輸出至所述步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過所述傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)噴油泵工作。
2.如權(quán)利要求1所述挖掘機(jī)油門控制裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)為高速雙向四拍步進(jìn)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述挖掘機(jī)油門控制裝置，其特征在于，所述傳動結(jié)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)噴油泵的連接方式為拉線。
4.如權(quán)利要求2所述挖掘機(jī)油門控制裝置，其特征在于，所述傳動結(jié)構(gòu)包括減速部件， 所述減速部件的減速比為1 :44。
5.如權(quán)利要求2所述挖掘機(jī)油門控制裝置，其特征在于，所述控制器包括細(xì)分驅(qū)動器， 所述細(xì)分驅(qū)動器工作與1/16細(xì)分狀態(tài)。
6 如權(quán)利要求3所述挖掘機(jī)油門控制裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)通過輸出端上的齒輪與所述傳動結(jié)構(gòu)連接，所述齒輪齒數(shù)為50齒。
7.一種挖掘機(jī)油門控制方法，包括通過傳動結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)噴油泵連接的步進(jìn)電機(jī)，其特征在于，具體包括如下步驟步驟a、設(shè)定一遞增或者遞減的離散頻點(diǎn)序列；步驟b、使所述步進(jìn)電機(jī)以所述頻點(diǎn)序列依次改變運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，且使所述步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率于所述頻點(diǎn)序列中的每個(gè)頻點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后再向所述頻點(diǎn)序列中的下一個(gè)頻點(diǎn)變化。
8.如權(quán)利要求7所述挖掘機(jī)油門控制方法，其特征在于，所述頻點(diǎn)序列遞增時(shí)所述頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率，所述頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的最高頻率。
9.如權(quán)利要求7所述挖掘機(jī)油門控制方法，其特征在于，所述頻點(diǎn)序列遞減時(shí)所述頻點(diǎn)序列中的第一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的最高頻率，所述頻點(diǎn)序列中的最后一個(gè)頻點(diǎn)為所述步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)油門控制裝置，包括發(fā)動機(jī)噴油泵和油門設(shè)定部件，其中，還包括控制器和步進(jìn)電機(jī)，所述油門設(shè)定部件與所述控制器連接，所述步進(jìn)電機(jī)通過一傳動結(jié)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)噴油泵機(jī)械連接，所述步進(jìn)電機(jī)與所述控制器電性連接；所述控制器接收所述油門設(shè)定部件發(fā)出的油門設(shè)定信號并轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號輸出至所述步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過所述傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)噴油泵工作。本發(fā)明的有益效果是發(fā)動機(jī)油門控制精準(zhǔn)度高，提高了產(chǎn)品的通用性，降低了產(chǎn)品零件的維護(hù)和更換成本。
文檔編號E02F9/20GK102518165SQ20111040291
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者王宗強(qiáng), 耿彪, 魏學(xué)勇 申請人:三一重機(jī)有限公司