一種山地果園運(yùn)輸機(jī)動力主動控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制動系統(tǒng)，特別涉及一種山地果園運(yùn)輸機(jī)動力主動控制系統(tǒng)及其 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國柑橘產(chǎn)地主要位于東南丘陵地帶，基本形成了以浙南一閩西一粵東柑橘帶、 贛南一湘南一桂北柑橘帶、長江上中游柑橘帶、鄂北一湘中柑橘帶和一批特色柑橘生產(chǎn)基 地為主的"四帶一基"生產(chǎn)格局。作為典型的丘陵山地農(nóng)業(yè)，一方面，大部分柑橘的種植缺 乏規(guī)律性，生長在難以形成較為完善交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的崗地和山坡，甚至是呈陡坡梯田狀的 丘陵上，立地條件差。這導(dǎo)致常規(guī)運(yùn)輸車難以在山地果園推廣使用，對成熟柑橘果實(shí)運(yùn)輸造 成較大的困難。
[0003] 隨著農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)擁有量的大幅度增加以及新型的農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)入市場，農(nóng)用 運(yùn)輸機(jī)械確實(shí)能有效地解決果農(nóng)運(yùn)輸問題。申請人團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的山地果園輕簡化輪式運(yùn) 輸機(jī)，其專利號為ZL 2012 2 06054196;寬胎低壓多功能運(yùn)輸機(jī)，其專利號為ZL 2014 2 0259943. 1 ;所述的運(yùn)輸機(jī)具有車身輕簡化、升降自卸一體化以及寬胎低壓等優(yōu)點(diǎn)，但是運(yùn) 輸機(jī)的設(shè)計(jì)缺乏對安全性能的考慮，運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中的動力控制不能得到優(yōu)化。在申請 人團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的山地果園輕簡化輪式運(yùn)輸機(jī)以及寬胎低壓多功能運(yùn)輸機(jī)的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將 針對丘陵山地果園輪式運(yùn)輸機(jī)械動力控制引起的安全問題進(jìn)行研宄設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于在對團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的山地果園輕簡化輪式運(yùn)輸機(jī)、寬胎低壓多 功能運(yùn)輸機(jī)在試驗(yàn)過程中，其動力控制不能夠達(dá)到在山地果園運(yùn)輸中的安全性能的標(biāo)準(zhǔn)， 特別在車輪陷坑或則凹凸不平的輪上通過性能差的缺點(diǎn)；團(tuán)隊(duì)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不 足，提供一種提高運(yùn)輸機(jī)在山地果園中的通過性、安全性的動力主動控制系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于，提供一種上述控制系統(tǒng)的控制方法。
[0006] 為了達(dá)到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種山地果園運(yùn)輸機(jī)動力主動控制系統(tǒng)，包括MCU控制系統(tǒng)、所述MCU控制系統(tǒng)的 輸入端連接有節(jié)氣門開度檢測模塊、轉(zhuǎn)向角度檢測模塊、第一輪速檢測模塊和第二輪速檢 測模塊，所述MCU控制系統(tǒng)的輸出端分別連接有第一繼電器和第二繼電器，所述第一繼電 器連接第一電推桿，第一電推桿連接第一制動油泵，所述第一制動油泵連接第一制動模塊， 第一制動模塊連接第一電磁閥，第一電磁閥連接第一繼電器；所述第二繼電器連接第二電 推桿，第二電推桿連接第二制動油泵，所述第二制動油泵連接第二制動模塊，第二制動模塊 連接第二電磁閥，第二電磁閥連接第二繼電器；所述第一繼電器和第二繼電器均連接至穩(wěn) 壓器，穩(wěn)壓器連接電源；所述第一電磁閥和第二電磁閥均連接至第三制動油泵，所述制動油 泵連接有制動手柄；所述MCU控制系統(tǒng)通過對節(jié)氣門開度的檢測數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向角度的檢測數(shù) 據(jù)以及輪速傳感器的檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對車輛的技術(shù)狀況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出命令，通 過繼電器的動作，切斷電磁閥，繼電器對電推桿控制，電推桿控制制動油泵，制動油泵實(shí)現(xiàn) 制動減速。
[0008] 優(yōu)選的，所述MCU控制系統(tǒng)采用ATmega2560處理器，所述ATmega2560具備54路 數(shù)字輸入輸出，16通道的A/D轉(zhuǎn)換器，16路8位PWM輸出，256KB的8位Flash存貯器，并具 有UART、SPI、TWI與兼容I2C總線接口。
[0009] 優(yōu)選的，所述節(jié)氣門開度檢測模塊包括節(jié)氣門總成、節(jié)氣門、固定架、節(jié)氣門控制 手柄以及節(jié)氣門開度傳感器，所述固定架安裝在節(jié)氣門總成上，節(jié)氣門控制手柄連接在節(jié) 氣門上，節(jié)氣門傳感器安裝在節(jié)氣門處，所述節(jié)氣門開度檢測模塊通過節(jié)氣門帶動指針在 滑動電阻上滑動，把節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換為電壓信號，傳送到MCU控制系統(tǒng)。
[0010] 優(yōu)選的，所述第一輪速檢測模塊和第二輪速檢測模塊均包括檢測輪速的霍爾傳感 器和磁鋼，所述霍爾傳感器安裝在車輪的輪轂外側(cè)，所述的磁鋼安裝在輪轂的頂部；霍爾傳 感器把驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電壓信號，傳送到MCU控制系統(tǒng)。
[0011] 優(yōu)選的，在每個(gè)車輪上等90度角安裝4組磁鋼。
[0012] 優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)向角度檢測模塊包括轉(zhuǎn)向把柄和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，所述方向盤 轉(zhuǎn)角傳感器安裝于轉(zhuǎn)向把柄上，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為MCU控制系統(tǒng)提供車輛轉(zhuǎn)向角度信 號。
[0013] 優(yōu)選的，所述第一電磁閥和第二電磁閥均為二位二通閥，當(dāng)山地果園運(yùn)輸車正常 工作時(shí)，兩個(gè)電磁閥均處于左位，此時(shí)由制動手柄控制的制動油泵與制動鉗的油路連通。
[0014] 為了達(dá)到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0015] 上述山地果園運(yùn)輸機(jī)動力主動控制系統(tǒng)的控制方法，包括下述步驟：
[0016] S1、節(jié)氣門開度檢測模塊對節(jié)氣門開度信號進(jìn)行收集，并送到MCU控制系統(tǒng)中；第 一、二輪速檢測模塊對兩驅(qū)動輪的輪速進(jìn)行測量與傳送；由方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的轉(zhuǎn)向角度 檢測系統(tǒng)收集汽車轉(zhuǎn)向角度的數(shù)據(jù)，并傳送至MCU控制系統(tǒng)；
[0017] S2、節(jié)氣門開度檢測模塊所傳入的節(jié)氣門開度電壓信號，經(jīng)過
運(yùn) 算后計(jì)算出節(jié)氣門開度，其中ε為節(jié)氣門開度，N2為檢測節(jié)氣門開度的電位器電壓信號的 檢測值，第一、二輪速檢測模塊傳入兩驅(qū)動輪的輪速nl, η2,轉(zhuǎn)向角度檢測模塊所傳入電壓 信號通過
運(yùn)算得出轉(zhuǎn)向角度α，其中N1為檢測轉(zhuǎn)向的電位器電壓信 號的檢測值；
[0018] S3、MCU控制系統(tǒng)根據(jù)節(jié)氣門開度判斷車輛是否處于加速狀態(tài)，若處于加速狀態(tài)， 則有可能是是由于陷坑或打滑引起；繼而判斷輪速信號，通過nl和η2的比較，判斷兩驅(qū)動 輪是否處于輪速不等的狀態(tài)，若是，則可能由于陷坑或打滑造成，若不是則需要控制執(zhí)行器 工作；最后通過車輛轉(zhuǎn)向角度判斷車輛是否處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)，如處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)，即α不為零， 此時(shí)則可以斷定輪速不同不是由陷坑打滑引起，若不是，聯(lián)合車輛處于加速狀態(tài)和兩驅(qū)動 輪轉(zhuǎn)速不同這兩點(diǎn)，可以判定是出現(xiàn)陷坑打滑現(xiàn)象，并根據(jù)轉(zhuǎn)速信號判斷高轉(zhuǎn)速一端為打 滑端，應(yīng)控制執(zhí)行器進(jìn)行動力差速控制。
[0019] 優(yōu)選的，步驟S3具體為：
[0020] S31、MCU控制系統(tǒng)根據(jù)節(jié)氣門開度傳感器、輪速傳感器以及轉(zhuǎn)向角度傳感的反饋 信號，與系統(tǒng)中預(yù)設(shè)定的程序數(shù)值就行對比，判斷車輪是否出現(xiàn)陷坑打滑現(xiàn)象；
[0021] S32、確認(rèn)是左車輪還是右車輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；
[0022] S33、若為左車輪出現(xiàn)陷坑打滑現(xiàn)象，則執(zhí)行下述步驟：
[0023] S331、MCU控制系統(tǒng)首先發(fā)出信號，使得第一電磁閥由左位，裝入右位處，以截?cái)嗟?三制動油泵的供油，將制動的控制交由第一電推桿控制；
[0024] S332、在第一電磁閥移位后，MCU控制系統(tǒng)發(fā)出電壓，接通左車輪第一繼電器，通過 其接通，使得左車輪的第一電推桿開始工作；
[0025] S3 3 3、在第一電推桿的作用下，左車輪的第一制動油泵開始向油路供油，提供油 壓，使得左車輪所屬的第一制動鉗在油壓作用下收緊，達(dá)到降速的效果；
[0026] S334、由于兩驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速之和等于差速器行星齒輪轉(zhuǎn)速的兩倍，當(dāng)左端車輪輪速 下降時(shí)，右端的車輪輪速上升，進(jìn)而為車輛提供足夠的動力，推動車輛離開陷坑。
[0027] S34、若為右車輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，則執(zhí)行如下步驟：
[0028] S341、MCU控制系統(tǒng)首先發(fā)出信號，使得第二電磁閥由左位，裝入右位處，以截?cái)嗟?三制動油泵的供油，將制動的控制交由第二電推桿控制；
[0029] S342、在第二電磁閥移位后，MCU控制系統(tǒng)發(fā)出電壓，接通右車輪第二繼電器，通過 其接通，使得右車輪的第二電推桿開始工作；
[0030] S343、在第二電推桿的作用下，車輪的第二制動油泵開始向油路供油，提供油壓， 使得右車輪所屬的第二制動鉗在油壓作用下收緊，達(dá)到降速的效果；
[0031] S344、由于兩驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速之和等于差速器行星齒輪轉(zhuǎn)速的兩倍，當(dāng)右端車輪輪速 下降時(shí)，左端的車輪輪速上升，進(jìn)而為車輛提供足夠的動力，推動車輛離開陷坑。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0033] 1、本發(fā)明具有高性能微處理器ATmega2560為核心的MCU，MUC智能檢測車輪的輪 速，綜合轉(zhuǎn)向角度模塊以及節(jié)氣門開度模塊返回的信息進(jìn)行處理，經(jīng)處理器處理數(shù)據(jù)后，與 系統(tǒng)中的控制程序進(jìn)行對比，對制動模塊進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對一側(cè)車輪的控制。
[0034] 2、本發(fā)明的電推桿推力由直流電機(jī)提供，改變電流方向改變推桿的伸展與收縮， 繼電器開閉的交換，改變電推桿電流方向。
[0035] 3、本發(fā)明人力控制與電推桿控制制動器彼此互相獨(dú)立，單片機(jī)控制繼電器，繼電 器控制電磁閥電源供應(yīng)，控制電磁閥兩通道的切換。電磁閥控制獨(dú)立油泵與手柄控制油泵 的油路，防止制動過程中制動鉗回油而減少制動力的現(xiàn)象。
【附圖說明】
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