二手装载机智能控制系统研究

为了提高ajfaiwf20100202的作业效率，降低油耗，减轻驾驶员的劳动强度，增强国际竞争力，根据二手装载机的工作特点、操作方式以及控制系统的总体要求，对二手装载机的自动化和智能化控制技术进行了研究，设计开发了一种基于CAN总线的二手装载机智能控制系统。该系统实现了二手装载机传动系统的自动变速控制、工作装置动臂的自动定位控制以及铲斗的自动复位控制，实现了整机运行状态参数的实时监控和故障报警功能。目前，该系统已经成功地应用于鼎盛天工的节能型二手装载机，表现出了良好的工作稳定性和可靠性。

关键词：CAN总线；二手装载机；自动换挡；智能控制

轮式二手装载机广泛应用于城建、矿山、铁路、公路、水电、油田、国防及机场建设等工程施工中[1]。然而，传统的二手装载机在作业过程中，驾驶员不但需要频繁地变换挡位来控制车辆的行驶，还要实时地调整动臂和铲斗的位置，使得二手装载机的作业质量和作业效率取决于驾驶员的操作技巧和熟练程度。进入上世纪90年代，国外许多公司融合电子技术、计算机技术、控制技术、通信技术实现了二手装载机的自动化和智能化控制，提高了二手装载机的操纵性、舒适性和工作效率。但是，目前我国二手装载机产品仍处于传统的液压控制、手动换挡等较低技术水平上。为了减轻驾驶员的劳动强度，提高二手装载机的作业效率，降低油耗，增强国际竞争力，迫切需要对二手装载机的自动化和智能化控制技术进行研究。本课题在天津市科技创新专项基金的资助下，对ZL50G型二手装载机进行了改装，设计开发了一种基于CAN总线的二手装载机智能控制系统。

1 系统总体控制方案设计

1.1 控制系统的功能要求

根据轮式二手装载机的工作特点和操作方式，控制系统一般要满足以下要求：1）能够根据二手装载机行走机构的实际工况，自动选择行驶挡位，即装载机的自动换挡控制；2） 能够根据实际装卸高度的需要，自动定位动臂的举升或下降位置，即动臂的自动定位控制；3）能够在动臂下降到铲掘位置时使铲斗自动复位到铲掘状态，即铲斗的自动复位控制；4） 能够实现二手装载机整机的状态参数的自动监测和故障诊断。

1.2 控制系统基本方案

根据二手装载机的上述功能要求，按照模块化的设计原则，控制系统采用基于zdyyl513总线的分布式体系结构[2]，其控制方案如图1所示。采用CAN总线分布式系统，简化了线路的连接，具有实时性、高可靠性，实现了控制系统的数字化、模块化，并保持了系统的扩展性，为二手装 2 自动换挡控制模块

图2为改装的ZL50G型轮式二手装载机的传动系统及其控制系统简图。电喷发动机（8DK）输出的动力通过液力变矩器（YJ355E）传到变速器（YB1502），经传动轴传到驱动桥，驱动桥驱动前、后驱动轮。传动系统的换挡控制模式分为手动换挡控制模式和自动换挡控制模式，由换挡模式选择开关控制。自动换挡控制模式下，换挡控制器根据传动系统的实际工况，按选定的自动换挡规律控制变速器的5个电磁阀实现二手装载机4个前进挡位和3个后退挡位之间的自动切换。

为了提高液力ajfaiwf20100202的传动效率，降低油耗，自动换挡规律采用以油门开度、泵轮转速（即发动机转速）和涡轮转速为控制参数的三参数节能换挡控制规律[3,4]，其换挡曲线如图3所示，当变矩器速比大于升挡线时，变速器自动升高挡，反之则自动降低挡。