專利名稱：：面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
：液粘調(diào)速離合器作為一個(gè)多功能的調(diào)速裝置，可用于陸用也可用于船用，動(dòng)力機(jī)可以是電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)、工作狀態(tài)可以有完全脫開、輕載調(diào)速、重載調(diào)速、功率分配和完全結(jié)合等，工作狀態(tài)之間可以動(dòng)態(tài)切換，切換過程中若處理不當(dāng)，就會(huì)影響液粘調(diào)速離合器運(yùn)行的平穩(wěn)性。液粘調(diào)速離合器的調(diào)速控制一直以來都是研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)一些廠家已經(jīng)能夠生產(chǎn)液粘調(diào)速離合器，但多為手動(dòng)控制或比較簡單的電子控制，采用這樣的控制系統(tǒng)存在很多缺餡，因而調(diào)速控制的靈敏度和精度以及輸出轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性都不是很理想。主要存在以下三點(diǎn)不足1、控制系統(tǒng)的核心一一電控器的硬件性能不足，控制算法不夠先進(jìn)。2、與電液比例伺服闊的特性匹配能力不佳。用于控制液粘調(diào)速離合器的電子調(diào)速控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般只由比例伺服閥構(gòu)成，比例伺服閥都存在死區(qū)(見圖1)，死區(qū)的存在對控制的靈敏度是不利的，如何克服死區(qū)，也是調(diào)速控制研究的重點(diǎn)之一。3、不能很好地滿足多種應(yīng)用場合的調(diào)速控制需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題而提供的一種控制策略和算法先進(jìn)的、能適應(yīng)不同比例伺服閥死區(qū)特性、適用范圍廣的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置及其控制方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是..面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特點(diǎn)是，包括傳感器單元，以及與所述傳感器單元電連接的電子調(diào)速控制器；所述的傳感器單元包括設(shè)置在液粘調(diào)速離合器的液壓回路上的多個(gè)傳感器；所述的電子調(diào)速控制器包括與所述傳感器單元的輸出端電連接的信號(hào)采集模塊；與多種運(yùn)行模式連接的模式切換信號(hào)采集模塊；分別與信號(hào)采集模塊和模式切換信號(hào)采集模塊的輸出端電連接的CPU控制模塊；與所述CPU控制模塊的輸出端電連接的比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路；與所述CPU控制模塊控制端和比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸出端電連接的信號(hào)累加單元；與所述信號(hào)累加單元的輸出端電連接的V-I變換及電流放大電路；所述V-I變換及電流放大電路的輸出端驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥，控制離合器動(dòng)作。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其中，還包括一與CPU控制模塊的輸出端電連接的顫振信號(hào)發(fā)生電路，該顫振信號(hào)發(fā)生電路的輸出端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥電連接。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其中，所述的傳感器單元包括設(shè)置在液壓回路上的位于液粘調(diào)速離合器控制油回路的控制油壓傳感器、設(shè)置在液壓回路上的位于液粘調(diào)速離合器冷卻油回路的滑油壓力傳感器和滑油溫度傳感器、與液粘調(diào)速離合器的輸入軸連接的輸入軸傳感器和與液粘調(diào)速離合器的輸出軸連接的輸出軸傳感器；與控制器面板的各功能按鈕連接的開關(guān)量傳感器。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其中，所述的信號(hào)采集模塊包括輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊、模擬量信號(hào)采集模塊、開關(guān)量信號(hào)采集模塊；所述的輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊的輸出端通過CPU控制模塊的事件捕捉通道與CPU控制模塊連接；所述的模擬量信號(hào)采集模塊和開關(guān)量信號(hào)采集模塊的輸出端分別通過CPU控制模塊的A/D通道與CPU控制模塊電連接；所述的模式切換信號(hào)采集模塊分別采集各運(yùn)行模式的信號(hào)，經(jīng)切換后與CPU控制模塊電連接。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其中，所述的CPU控制模塊包括異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元、以及定時(shí)單元；所述的信號(hào)采集模塊的輸出端與異常狀態(tài)判斷處理單元的輸入端電連接；所述的模式切換信號(hào)采集模塊的輸出端與模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接；所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、6偏移計(jì)算單元順序電連接；所述的模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸出端與不同模式運(yùn)行控制單元的輸入端電連接；所述的偏移計(jì)算單元的輸出端與比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸入端電連接；所述的定時(shí)單元的輸出端分別與異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元的輸入端電連接；該定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其中，所述的CPU控制模塊還包括一參數(shù)掉電保存單元和一串口數(shù)據(jù)處理單元，與偏移計(jì)算單元的輸出端順序連接，并與不同模式運(yùn)行控制單元的輸出端電連接。面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟步驟1、信號(hào)采集模塊采集控制油壓傳感器、滑油壓力傳感器、滑油溫度傳感器、輸入軸傳感器、輸出軸傳感器、以及各功能按鈕的開關(guān)量傳感器的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集模塊處理后輸出到CPU控制模塊；步驟2、CPU控制模塊中的異常狀態(tài)判斷處理單元對各傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)志位記錄，并對異常狀態(tài)進(jìn)行判斷和處理；步驟3、CPU控制模塊中的模式處理轉(zhuǎn)換單元接受異常狀態(tài)判斷處理單元輸出的信號(hào)，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)模式狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行判斷，并對相應(yīng)的標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，使各個(gè)模式狀態(tài)之間能夠正確的進(jìn)行轉(zhuǎn)換；步驟4、CPU控制模塊中的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)模式處理轉(zhuǎn)換單元輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式驅(qū)動(dòng)比例伺服閥，控制離合器的調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)與柴油機(jī)的同步運(yùn)行。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其中，還包括步驟5、CPU控制模塊中的定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其中，還包括-步驟6、參數(shù)掉電保存單元通過對設(shè)定參數(shù)的掉電保存；實(shí)現(xiàn)了對不同電磁閥的高適應(yīng)性；禾口/或，步驟7、串口數(shù)據(jù)處理單元通過對串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到串口通訊的目的，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊；和/或，步驟8、CPU控制模塊根據(jù)處理的不同運(yùn)行模式輸出控制信號(hào)到顫振信號(hào)發(fā)生電路，控制顫振信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生顫振信號(hào)提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥。上述面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其中，所述的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)模式處理轉(zhuǎn)換單元輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式包括輕載調(diào)速模式控制和重載調(diào)速模式控制，其中所述的輕載調(diào)速模式控制的方法為PID調(diào)速方法在螺旋槳轉(zhuǎn)速低于柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，釆用PID調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后，采用差值調(diào)速法，實(shí)現(xiàn)與液粘調(diào)速離合器完全結(jié)合，與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行；所述的重載調(diào)速模式控制的方法為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變時(shí)，液粘調(diào)速離合器通過PID調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速范圍的無級(jí)調(diào)速。由于本發(fā)明釆取了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的1、采用不同模式運(yùn)行控制單元對輕載調(diào)速模式控制和重載調(diào)速模式控制該不同模式運(yùn)行控制單元以經(jīng)過優(yōu)化和改進(jìn)的抗積分飽和PID算法為核心的，利用分級(jí)步進(jìn)手段對調(diào)速離合器進(jìn)行控制，既保證了調(diào)速控制的靈敏度，又避免了轉(zhuǎn)速波動(dòng)和振蕩，達(dá)到超調(diào)量小、調(diào)速控制靈敏的目的。2、不同的比例伺服閥會(huì)有不同的I-P特性曲線，其死區(qū)大小不同，增益大小也不同。本發(fā)明釆用了交互式的控制算法，結(jié)合利用比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路實(shí)時(shí)修改相應(yīng)參數(shù)，從而適應(yīng)不同特性的比例伺服閥。3、設(shè)計(jì)了一種時(shí)間分配策略，使電子調(diào)速控制器程序中各個(gè)部分分時(shí)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而最大程度利用單片機(jī)的計(jì)算能力，并使程序的運(yùn)行在時(shí)間上具有可預(yù)見性。4、充分利用Intel96單片機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的運(yùn)算和控制能力，針對不同應(yīng)用場合的不同工況，設(shè)計(jì)不同的控制方法和參數(shù)，使液粘調(diào)速離合器電子調(diào)速控制器能夠適應(yīng)以下多種應(yīng)用場合4-1、動(dòng)力機(jī)為柴油機(jī)時(shí)的兩種調(diào)速模式即柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的輕載調(diào)速控制模式和柴油機(jī)全速運(yùn)行時(shí)的重載調(diào)速控制模式。4-2、動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)的調(diào)速模式，包括風(fēng)機(jī)、水泵類調(diào)速控制模式、慣性啟動(dòng)調(diào)速控制模式、工程機(jī)械場合調(diào)速控制模式等。4-3、液粘調(diào)速離合器作為功率分配器(PT0)使用時(shí)的調(diào)速控制模式。本發(fā)明的具體特征性能由以下的實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步描述。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的比例伺服閥靜態(tài)特性I一P曲線示意圖。圖2是本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置應(yīng)用在液壓回路(部分回路)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置中電子調(diào)速控制器的電方框圖。圖4是本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置的電子調(diào)速控制器中CPU控制模塊的電方框圖。圖5是本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法實(shí)施例流程示意圖。圖6是本發(fā)明向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法中PID抗積分飽和算法流程圖。圖7是本發(fā)明向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法中輕載模式控制曲線示意圖。圖8是本發(fā)明向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法中重載模式控制曲線示意圖。具體實(shí)施例方式請參閱圖2，這是本發(fā)明應(yīng)用在對液粘調(diào)速離合器進(jìn)行控制的液壓回路(圖中只顯示了部分回路)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置包括傳感器單元1，以及與傳感器單元電連接的電子調(diào)速控制器2。所述的傳感器l包括設(shè)置在液壓回路A01上的位于液粘調(diào)速離合器控制油回路的控制油壓傳感器11、設(shè)置在液壓回路上的位于液粘調(diào)速離合器冷卻油回路的滑油壓力傳感器12和滑油溫度傳感器13;與液粘調(diào)速離合器的輸入軸連接的輸入軸傳感器14和與液粘調(diào)速離合器的輸出軸連接的輸出軸傳感器15;以及與液壓回路控制面板B01的各功能按鈕連接的開關(guān)量傳感器。請參閱圖3，這是本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置中電子調(diào)速控制器的電方框圖。所述的電子調(diào)速控制器2包括與傳感器單元l的輸出端電連接的信號(hào)采集模塊20;與多種運(yùn)行模式連接的模式切換信號(hào)采集模塊21;與信號(hào)采集模塊的輸出端電連接的CPU控制模塊22;與CPU控制模塊的輸出端電連接的比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路24;以及一V-1變換及電流放大電路25。所述CPU控制模塊控制端和比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸出端通過信號(hào)累加單元29信號(hào)累加，該信號(hào)累加單元的輸出端與V-1變換及電流放大電路25的輸入端電連接。所述V-I變換及電流放大電路將CPU控制模塊控制端和比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸出端輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并經(jīng)信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥100，控制離合器200動(dòng)作(請配合參閱圖2)。所述的信號(hào)采集模塊20包括輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊201、模擬量信號(hào)采集模塊202、開關(guān)量信號(hào)采集模塊203;所述的輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊的輸出端通過CPU控制模塊的事件捕捉通道與CPU控制模塊連接；所述的模擬量信號(hào)采集模塊和開關(guān)量信號(hào)采集模塊的輸出端分別通過CPU控制模塊的A/D通道與CPU控制模塊連接。所述的模式切換信號(hào)采集模塊21采集多種運(yùn)行模式例如盤體調(diào)速模式、遠(yuǎn)程控制模式、現(xiàn)場控制模式、功率分配器(PTO)模式、以及緊急模式等的信息，經(jīng)切換后與模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接。請參閱圖4,這是本發(fā)明的電子調(diào)速控制器中CPU控制模塊的電方框圖。本發(fā)明所述的CPU控制模塊22包括異常狀態(tài)判斷處理單元220、模式處理轉(zhuǎn)換單元221、不同模式運(yùn)行控制單元222、偏移計(jì)算單元223、以及定時(shí)單元224;所述的信號(hào)采集模塊的輸出端與異常狀態(tài)判斷處理單元的輸入端電連接；所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、偏移計(jì)算單元順序電連接；所述的模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸出端與不同模式運(yùn)行控制單元的輸入端電連接；所述的偏移計(jì)算單元的輸出端與比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸入端電連接；所述的定時(shí)單元的輸出端分別與異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元的輸入端電連接；該定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。所述的CPU控制模塊10還包括一參數(shù)掉電保存單元225和一串口數(shù)據(jù)處理單元226，與偏移計(jì)算單元的輸出端順序連接，并與不同模式運(yùn)行控制單元的輸出端電連接。該參數(shù)掉電保存單元實(shí)現(xiàn)了對不同電磁閥的高適應(yīng)性；該串口數(shù)據(jù)處理單元通過對串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到串口通訊的目的，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。為使執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥動(dòng)作靈敏，本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置電子調(diào)速控制器2中，還包括一與CPU控制模塊的輸出端電連接的顫振信號(hào)發(fā)生電路26，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥電連接。該顫振信號(hào)發(fā)生電路由CPU控制模塊控制，根據(jù)CPU控制模塊處理的不同運(yùn)行模式輸出的控制信號(hào)輸出微弱的脈沖顫振信號(hào)給比例伺服閥，以保證該比例伺服閥動(dòng)作的靈敏度。為了更進(jìn)一步監(jiān)控調(diào)速離合器的工作狀況，本發(fā)明的電子調(diào)速控制器2中，還包括一D/A轉(zhuǎn)換模塊27，與CPU控制模塊22的輸出端電連接。該D/A轉(zhuǎn)換模塊27的輸出口作為備用，例如連接轉(zhuǎn)速表，可實(shí)時(shí)了解當(dāng)前輸入軸的轉(zhuǎn)速，或者了解當(dāng)前輸出軸的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的電子調(diào)速控制器2中還可包括一緊急模式電流調(diào)整電路28，與CPU控制模塊22的輸出端電連接。當(dāng)調(diào)速離合器工作不正常，例如過熱時(shí)，通過該緊急模式電流調(diào)整電路輸出電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)比例伺服閥控制調(diào)速離合器與負(fù)載結(jié)合。本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法包括以下步驟-步驟1、信號(hào)采集模塊采集控制油壓傳感器、滑油壓力傳感器、滑油溫度傳感器、輸入軸傳感器、輸出軸傳感器、以及各功能按鈕的開關(guān)量傳感器的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集模塊處理后輸出到CPU控制模塊；步驟2、CPU控制模塊中的異常狀態(tài)判斷處理單元對各傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)志位記錄，并對異常狀態(tài)進(jìn)行判斷和處理；步驟3、CPU控制模塊中的模式處理轉(zhuǎn)換單元接受異常狀態(tài)判斷處理單元輸出的信號(hào)，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)模式狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行判斷，并對相應(yīng)的標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，使各個(gè)模式狀態(tài)之間能夠正確的進(jìn)行轉(zhuǎn)換；步驟4、CPU控制模塊中的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式驅(qū)動(dòng)比例伺服閥，控制離合器的調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)與柴油機(jī)的同步運(yùn)行。本發(fā)明還包括步驟5，CPU控制模塊中的定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。以及，還可包括以下步驟-步驟6、參數(shù)掉電保存單元通過對設(shè)定參數(shù)的掉電保存的步驟；該參數(shù)掉電保存單元實(shí)現(xiàn)了對不同電磁閥的高適應(yīng)性；和步驟7、串口數(shù)據(jù)處理單元通過對串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到串口通訊的目的，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊的步驟?；蛘?，包括步驟6或步驟7。為保證該比例伺服閥動(dòng)作的靈敏度，本發(fā)明還可包括步驟8，通過一與CPU控制模塊的輸出端電連接的顫振信號(hào)發(fā)生電路，CPU控制模塊根據(jù)處理的不同運(yùn)行模式輸出的控制信號(hào)控制顫振信號(hào)發(fā)生電路輸出微弱的脈沖顫振信號(hào)給比例伺服閥，以保證比例伺服閥啟動(dòng)動(dòng)作靈敏。本發(fā)明面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法中，所述的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)模式處理轉(zhuǎn)換單元輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式包括輕載調(diào)速模式控制和重載調(diào)速模式控制，其中所述的輕載調(diào)速模式控制的方法為PID調(diào)速方法在螺旋槳轉(zhuǎn)速低于柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，采用PID調(diào)速方法，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后，采用差值調(diào)速法，實(shí)現(xiàn)與液粘調(diào)速離合器完全結(jié)合，與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行；所述的重載調(diào)速模式控制的方法為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變時(shí)，液粘調(diào)速離合器通過PID調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速范圍的無級(jí)調(diào)速。所述V-I變換及電流放大電路將不同模式運(yùn)行控制單元輸出的信號(hào)例如經(jīng)PID控制輸出的電壓信號(hào)、以及比例伺服閩基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并經(jīng)信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)比例伺服閥100，控制離合器200動(dòng)作。所述的偏移計(jì)算單元的輸出端與比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸入端電連接；通過比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路輸出的信號(hào)調(diào)節(jié)對離合器控制的偏移量。下面以一實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的控制過程本實(shí)施例的電子調(diào)速控制器以模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，整個(gè)程序運(yùn)行于Intel96系列單片機(jī)微處理器上，實(shí)現(xiàn)各種不同功能，用于綜合控制液粘調(diào)速離合器整套設(shè)備。針對提高液粘調(diào)速離合器的操縱方便性和運(yùn)行可靠性，本發(fā)明充分利用單12片機(jī)系統(tǒng)中集成的八路模擬量采集通道(ACH)和事件捕捉通道(EPA)組建操控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)。八路模擬量采集通道中的六路單獨(dú)使用，兩路配合數(shù)據(jù)選擇器用于巡回釆集變化緩慢的參數(shù)。單片機(jī)資源分配見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本發(fā)明以微處理器內(nèi)部的時(shí)鐘構(gòu)成1ms的定時(shí)為時(shí)間基準(zhǔn)，分別控制CPU控制模塊中所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作，避免所有的各模塊同時(shí)執(zhí)行大運(yùn)算量造成延時(shí)長的問題。本發(fā)明通過單片機(jī)微處理器的運(yùn)算和控制程序，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法先進(jìn)行系統(tǒng)初始化進(jìn)行微處理器、外部設(shè)備的初始化，伺服閥相關(guān)參數(shù)以及程序中一些變量的初始化，為程序的運(yùn)行做準(zhǔn)備。然后進(jìn)行多種運(yùn)行模式的控制，包括以下步驟(請配合參閱圖5):a、處理輸入輸出的數(shù)字量信號(hào)開關(guān)量信號(hào)采集模塊對外部按鈕信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集處理并輸出；b、處理AD采集到的模擬量信號(hào)模擬量信號(hào)采集模塊采集各種傳感器的模擬量信號(hào)，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；c、記錄并處理異常狀態(tài)異常狀態(tài)判斷單元對系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各種狀態(tài)標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，并對異常狀態(tài)進(jìn)行處理；d、處理程序各個(gè)狀態(tài)(模式)之間的轉(zhuǎn)換模式處理轉(zhuǎn)換單元對系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)(模式)之間的轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行判斷，并對相應(yīng)的標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，使各個(gè)狀態(tài)(模式)之間能夠正確的進(jìn)行轉(zhuǎn)換。各個(gè)狀態(tài)之間在滿足一定條件后，可以相互轉(zhuǎn)換，這樣就可以保證控制系統(tǒng)的高適應(yīng)性；e、實(shí)現(xiàn)程序各個(gè)狀態(tài)(模式)的運(yùn)行不同模式運(yùn)行控制單元對系統(tǒng)各種不同的模式進(jìn)行不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)不同模式下的控制功能，例如采用PID調(diào)速方法或者差值調(diào)速法；f、參數(shù)掉電保存程序的實(shí)現(xiàn)參數(shù)掉電保存單元通過對設(shè)定參數(shù)的掉電保存，實(shí)現(xiàn)了對不同電磁閥的高適應(yīng)性；g、串口數(shù)據(jù)處理程序的實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)處理單元通過對串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到串口通訊的目的，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)不同模式下的控制功能中最重要的狀態(tài)為輕載調(diào)速模式和重載調(diào)速模式，其中:'輕載控制的方法在螺旋槳轉(zhuǎn)速低于柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，采用PID調(diào)速方法,實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后，采用差值調(diào)速法，實(shí)現(xiàn)液粘調(diào)速離合器完全結(jié)合，與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。重載控制方法柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變時(shí)，液粘調(diào)速離合器通過PID調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速范圍的無級(jí)調(diào)速。重載模式下的PID控制方法與輕載模式下滑摩狀態(tài)的PID控制方法類似，也是需要優(yōu)化控制參數(shù)來達(dá)到提高離合器的調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的目的。兩種控制方式中都有調(diào)用了PID控制程序，PID控制程序采用的是PID控制策略，它通過改進(jìn)的PID控制算法來實(shí)現(xiàn)對液粘調(diào)速離合器輸出端轉(zhuǎn)速的控制、調(diào)節(jié)以及穩(wěn)定。在PID控制策略中對于積分累計(jì)的計(jì)算采用了一個(gè)抗積分飽和算法。PID控制策略的控制方法如下式h血,A、古轉(zhuǎn)速設(shè)定+KpXe(n)+K,兄e旦山*化控制電流=-^丄」丄^x最大電流主機(jī)最咼轉(zhuǎn)速PID控制策略的流程圖如圖6所示，可以看出當(dāng)積分累積量達(dá)到一個(gè)上限和下限時(shí)，就不再累加了，這樣避免由于某些原因引起積分累積量過大而導(dǎo)致的控制系統(tǒng)反應(yīng)不靈敏。輕載調(diào)速模式液粘調(diào)速離合器的輕載模式多用于以調(diào)速柴油機(jī)為動(dòng)力的船舶推進(jìn)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)螺旋槳轉(zhuǎn)速低于柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的調(diào)速，在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后液粘調(diào)速離合器則完全結(jié)合，與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。控制曲線見圖7。圖中A線表示柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，B線表示柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，C點(diǎn)表示柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速，D線表示離合器輸出軸轉(zhuǎn)速，E點(diǎn)表示離合器完全結(jié)合。重載調(diào)速模式重載模式多用于不可調(diào)速柴油機(jī)，在重載模式下柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變，液粘調(diào)速離合器可進(jìn)行全轉(zhuǎn)速范圍調(diào)速，控制曲線見圖8。圖中F線表示主機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，G點(diǎn)表示最高轉(zhuǎn)速，H線表示離合器輸出軸轉(zhuǎn)速。本發(fā)明在YT-16和YT-100型液粘調(diào)速離合器上經(jīng)過了試驗(yàn)驗(yàn)證1、采用高度集成的單片機(jī)組建了控制系統(tǒng)，并運(yùn)用先進(jìn)的控制策略和PID以及抗積分飽和控制算法，保證了電子調(diào)速控制器的高性能和可靠性，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。3、YT-16和YT-100型液粘調(diào)速離合器采用了不同級(jí)別的比例伺服閥，通過對程序中某些參數(shù)的修改，電子調(diào)速控制器可以完全適應(yīng)不同比例伺服閥的驅(qū)動(dòng)要求，體現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性。4、電子調(diào)速控制器可以在不同運(yùn)行模式之間進(jìn)行平穩(wěn)切換，并可.以在動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)的多種應(yīng)用場合，通過調(diào)整控制策略，達(dá)到適應(yīng)多種應(yīng)用場合的目的，擴(kuò)大了液粘調(diào)速離合器的應(yīng)用范圍。權(quán)利要求1、面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，包括傳感器單元，以及與所述傳感器單元電連接的電子調(diào)速控制器；所述的傳感器單元包括設(shè)置在液粘調(diào)速離合器的液壓回路上的多個(gè)傳感器；所述的電子調(diào)速控制器包括與所述傳感器單元的輸出端電連接的信號(hào)采集模塊；與多種運(yùn)行模式連接的模式切換信號(hào)采集模塊；分別與所述信號(hào)采集模塊和模式切換信號(hào)采集模塊的輸出端電連接的CPU控制模塊；與所述CPU控制模塊的輸出端電連接的比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路；與所述CPU控制模塊控制端和比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸出端電連接的信號(hào)累加單元；與所述信號(hào)累加單元的輸出端電連接的V-I變換及電流放大電路；所述V-I變換及電流放大電路的輸出端驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥，控制離合器動(dòng)作。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，還包括一與CPU控制模塊的輸出端電連接的顫振信號(hào)發(fā)生電路，該顫振信號(hào)發(fā)生電路的輸出端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閥電連接。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，所述的傳感器單元包括設(shè)置在液壓回路上的位于液粘調(diào)速離合器控制油回路的控制油壓傳感器、設(shè)置在液壓回路上的位于液粘調(diào)速離合器冷卻油回路的滑油壓力傳感器和滑油溫度傳感器；與液粘調(diào)速離合器的輸入軸連接的輸入軸傳感器和與液粘調(diào)速離合器的輸出軸連接的輸出軸傳感器；與控制器面板的各功能按鈕連接的開關(guān)量傳感器。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，所述的信號(hào)采集模塊包括輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊、模擬量信號(hào)采集模塊、開關(guān)量信號(hào)采集模塊；所述的輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)整形模塊的輸出端通過CPU控制模塊的事件捕捉通道與CPU控制模塊連接；所述的模擬量信號(hào)采集模塊和開關(guān)量信號(hào)采集模塊的輸出端分別通過CPU控制模塊的A/D通道與CPU控制模塊電連接；所述的模式切換信號(hào)采集模塊分別采集各運(yùn)行模式的信號(hào)，經(jīng)切換后與CPU控制模塊電連接。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，所述的CPU控制模塊包括異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元、以及定時(shí)單元；所述的信號(hào)采集模塊的輸出端與異常狀態(tài)判斷處理單元的輸入端電連接；所述的模式切換信號(hào)采集模塊的輸出端與模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接；所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、偏移計(jì)算單元順序電連接；所述的模式處理轉(zhuǎn)換單元的輸出端與不同模式運(yùn)行控制單元的輸入端電連接；所述的偏移計(jì)算單元的輸出端與比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸入端電連接；所述的定時(shí)單元的輸出端分別與異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元的輸入端電連接；該定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元、偏移計(jì)算單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置，其特征在于，所述的CPU控制模塊還包括一參數(shù)掉電保存單元和一串口數(shù)據(jù)處理單元，與偏移計(jì)算單元的輸出端順序連接，并與不同模式運(yùn)行控制單元的輸出端電連接。7、面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟7-1、信號(hào)采集模塊采集控制油壓傳感器、滑油壓力傳感器、滑油溫度傳感器、輸入軸傳感器、輸出軸傳感器、以及各功能按鈕的開關(guān)量傳感器的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集模塊處理后輸出到CPU控制模塊；7-2、CPU控制模塊中的異常狀態(tài)判斷處理單元對各傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)志位記錄，并對異常狀態(tài)進(jìn)行判斷和處理；7-3、CPU控制模塊中的模式處理轉(zhuǎn)換單元接受異常狀態(tài)判斷處理單元輸出的信號(hào)，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)模式狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行判斷，并對相應(yīng)的標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置，使各個(gè)模式狀態(tài)之間能夠正確的進(jìn)行轉(zhuǎn)換；7-4、CPU控制模塊中的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式驅(qū)動(dòng)比例伺服閥，控制離合器的調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)與柴油機(jī)的同步運(yùn)行。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其特征在于，還包括步驟7-5、CPU控制模塊中的定時(shí)單元輸出以lms時(shí)間基準(zhǔn)的定時(shí)分別控制所述的異常狀態(tài)判斷處理單元、模式處理轉(zhuǎn)換單元、不同模式運(yùn)行控制單元于不同的時(shí)間段執(zhí)行工作。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟7-6、參數(shù)掉電保存單元通過對設(shè)定參數(shù)的掉電保存的步驟；實(shí)現(xiàn)了對不同電磁閥的高適應(yīng)性；和/或，7-7、串口數(shù)據(jù)處理單元通過對串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到串口通訊的目的，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊；和/或，7-8、CPU控制模塊根據(jù)處理的不同運(yùn)行模式輸出控制信號(hào)到顫振信號(hào)發(fā)生電路，控制顫振信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生顫振信號(hào)提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例伺服閩。10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制方法，其特征在于，步驟7-4所述的不同模式運(yùn)行控制單元根據(jù)模式處理轉(zhuǎn)換單元輸出的模式狀態(tài)分別采用不同的控制方式包括輕載調(diào)速模式控制和重載調(diào)速模式控制，其中所述的輕載調(diào)速模式控制的方法為PID調(diào)速方法在螺旋槳轉(zhuǎn)速低于柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，采用PID調(diào)速方法，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后，采用差值調(diào)速法，實(shí)現(xiàn)與液粘調(diào)速離合器完全結(jié)合，與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行；所述的重載調(diào)速模式控制的方法為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變時(shí)，液粘調(diào)速離合器通過PID調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速范圍的無級(jí)調(diào)速。全文摘要本發(fā)明涉及一種面向多種應(yīng)用的調(diào)速離合器的控制裝置及其控制方法，裝置包括傳感器單元與傳感器單元電連接的電子調(diào)速控制器；電子調(diào)速控制器包括與傳感器單元的輸出端電連接的信號(hào)采集模塊；與多種運(yùn)行模式連接的模式切換信號(hào)采集模塊；分別與信號(hào)采集模塊和模式切換信號(hào)采集模塊的輸出端電連接的CPU控制模塊；與CPU控制模塊的輸出端電連接的比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路；與將CPU控制模塊的輸出端和比例伺服閥基點(diǎn)調(diào)節(jié)電路的輸出信號(hào)累加后的輸出端電連接的V-I變換及電流放大電路；V-I變換及電流放大電路的輸出端驅(qū)動(dòng)比例伺服閥，控制離合器動(dòng)作。采用PID控制策略，具有能適應(yīng)不同比例伺服閥死區(qū)特性、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)F16D48/06GK101561021SQ20091005093公開日2009年10月21日申請日期2009年5月11日優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日發(fā)明者凡吳,佳孫,鵬廖,健張,王天馳,王秋琦,翁建斌,高曉敏申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所