带传动无级变速控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种带传动无级变速控制系统及控制方法，系统包括控制器、终端显示器、转速传感器、角度传感器、电磁换向阀、油缸、主动带轮、中间带轮、从动带轮；显示调节终端将用户设定转速发送至控制器；控制器将用户设定转速根据传动比算法转换为理论角度，与角度传感器所测实际角度对比进行转速粗调；当满足粗调结果时控制器将用户设定转速与速度传感器检测的速度对比进行转速精调；转速的粗调和精调都是通过控制电磁换向阀进而控制油缸伸缩量，以改变带轮传动比实现无极变速和满足用户设定转速要求；本发明专利技术通过控制油缸伸缩量来调节带轮的传动比以实现无极变速控制，具有控制结构简单，控制精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
带传动无级变速控制系统及控制方法
本专利技术涉及无级变速控制领域，更具体地，涉及带传动无级变速控制系统及控制方法。
技术介绍
在目前的农业机械领域带传动无级变速相较于液体传动无级变速、电力传动无级变速，具有结构简单，成本较低，维护方便，过载保护避免其他零件破坏，传动距离较远，传动平稳、噪声小等特点，在农业机械等领域应用广泛。随着现代技术自动化、信息化的不断发展，对于传动自动化及精度要求逐渐增加，带传动无级变速的自动控制发展就显得尤为重要。
技术实现思路
主要解决的问题，在自走式农业机械中，大多采用有级调速，在带传动无级变速的自动控制方面发展不足，为此提出一种结构简单，易于实现的带传动无级变速控制系统及控制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种带传动无级变速控制系统，包括控制器、显示调节终端、转速传感器、角度传感器、电磁换向阀、带传动系统等；所述转速传感器、角度传感器、电磁换相阀和显示调节终端均与所述控制器连接；所述控制器包括主控制器、第一从控制器、第二从控制器；其中主控制器、第一从控制器、第二从控制器均包括微处理器、CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路、A/D转换电路；所述主控制器还包括存储卡、RS232接口；所述第二从控制器还包括继电器控制电路，所述第一从控制器、第二从控制器、主控制器通过CAN总线进行通讯。所述带传动系统包括：油缸、主动带轮、中间带轮和从动带轮；所述中间带轮为一种双槽特殊带轮，中间幅板可沿轴向移动，以改变两带轮槽的分度圆直径从而改变传动比；所述转速传感器为反射式光电传感器，固定于机架和从动带轮的连接处，用于实时检测从动带轮转速，并将检测到的转速信号发送至所述第一从控制器；所述角度传感器固定于回转臂与机架的铰接处，用于检测回转臂与机架之间的角度，并将检测到的角度信号发送至所述第二从控制器；所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，并与油缸相连，用于控制油缸伸缩量以控制中间带轮做相应回转运动，从而保证相应的无级变速要求；所述显示调节终端与主控制器连接，包括窗口一和窗口二；所述窗口一用于人机间交互，设定从动带轮转速；所述窗口二用于实时显示来自主控制器发送的转速传感器检测的实时转速值。所述主控制器接收来自显示调节终端的设定转速信号和转速传感器检测的实际转速信号，用于对比用户设定转速值和转速传感器检测转速值，生成转速调节指令。所述第一从控制器与转速传感器连接，第一从控制器接收转速传感器发送的信号并通过算法转换为实时的转速值，并将转速值通过CAN总线传送到主控制器。所述第二从控制器与角度传感器连接，第二从控制器接收角度传感器发送的信号，并通过算法转化为机架与回转臂的角度值，运用三角函数关系，通过算法实现油缸长度的精确测量，根据油缸初始长度，可以得到油缸伸缩量，最终得到角度与从动轮转速的关系。所述第二从控制器与电磁换向阀连接，并通过CAN总线接收来自主控制器的控制信号，控制电磁换向阀的换向和通断，进而控制油缸伸缩量。根据本专利技术的另一个方面，提供一种带传动无级变速控制方法，包括，所述显示调节终端发送用户设定转速指令，主控制器接收到显示器终端发送的用户设定转速指令并通过传动比算法转化为对应的理论角度，并将理论角度发送至第二从控制器；所述第二从控制器接收来自所述主控制器发送的理论角度，并与角度传感器所检测的实际角度值对比，判断实际角度是否在在理论角度的误差范围内，若超出误差范围，则所述第二从控制器控制电磁阀调节油缸伸缩量，进而调整实际角度，当实际角度满足理论角度的误差范围时，所述第二从控制器停止对油缸伸缩量的调整，并向所述主控制器发送转速精调指令，此时转速粗调结束。所述主控制器接收到来自所述第二从控制器的转速精调指令，并将用户设定转速值与转速传感器检测的实际转速值做差比较，并判断转速差值是否超过预设值，当超过设定值时，生成油缸微调指令，并将油缸微调指令发送至所述第二从控制器；所述第二控制接收来自所述主控制器的油缸微调指令，控制电磁阀进行油缸伸缩量的微调，实现转速的精确调整，当实际转速值与用户设定值的差值在设定值范围内时，转速精调结束，带传动无级变速控制系统进入等待，当实际转速或用户设定转速的变化超出设定范围时，重复上述控制过程，直到实际转速满足用户设定转速要求。所述传动比控制算法是依靠机架与回转臂所成夹角与带传动系统的传动比成对应关系设计；主动带轮转速恒定的情况下，通过改变传动比来实现无级变速，而传动比与所述油缸伸缩量有对应关系，在三角带长度不发生变化的情况下，通过改变油缸伸缩量可改变带轮之间的中心距，以改变中间带轮两带轮槽的分度圆直径，从而改变主动带轮与从动带轮之间的传动比，因此获得油缸伸缩量与带轮传动比关系曲线，根据三角函数关系，通过角度传感器检测角度可间接测得油缸伸缩量，因此角度传感器检测角度值与带轮传动比有对应关系，在主动轮输入转速基本不变的条件下，可得到检测角度与从动轮转速的关系曲线，因此在确定从动轮转速的情况下可依靠角度与从动轮转速关系曲线获得理论角度值。本专利技术有益效果是：此系统可以在允许范围内根据用户设定转速，控制系统自行调整从动带轮转速；通过角度传感器检测的实际角度值与用户设定转速转化的实际角度值对比可较快的实现速度的初步调整；通过转速传感器可实时获取从动轮转速并与用户设定转速对比可实现转速的精确调整；此系统的结构相对简单，通过控制油缸的长度就能实现带轮无级变速，通过速度传感器可实时监测转速的变化，控制系统能实时调整，保证了带轮无级变速控制的精确性和稳定性。附图说明图1为带传动无级变速控制系统组成框图；图2为带传动无级变速机构示意图；图3为带传动无级变速液压原理图；图4为带传动无级变速显示终端界面图；图5为带传动无级变速机构极限位置示意图；附图中：主动带轮1、油缸2、中间带轮3、从动带轮4、机架5、铰接块6、回转臂7、三角带8、转速传感器9、角度传感器10、进油口11、单向阀12、溢流阀13、节流阀14、电磁换向阀15、过滤器16、油箱17。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1：结合图1至图4进行说明。图1为本专利技术实施例中的一种带传动无级变速控制系统结构示意图，如图1所示：包括显示调节终端、主控制器、第一从控制器、第二从控制器、转速传感器9、角度传感器10、电磁换向阀15、油缸2等；所述显示调节终端与主控制相连，所述转速传感器与第一从控制器相连，所示电磁换向阀15、角度传感器10与第二从控制相连，所述油缸2与电磁换向阀15相连；所述主控制器、第一从控制器、第二从控制器均包括微处理器、CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路、A/D转换电路；所述主控制器还包括存储卡、RS232接口；所述第二从控制器还包括继电器控制电路，所述第一从控制器、第二从控制器、主控制器通过CAN总线进行通讯。图2为带传动无级变速机构示意图，如图2所示：带传动无级变速系统主要由带传动系统和机架1组成；其中带传动系统包括主动带轮1、油缸2、中间带轮3、从动带轮4、三角带8等；中间带轮3是一种可改变分度圆直径的双槽带轮，从动带轮9、主动带轮1、三角带8-1和三角带8-2位置和尺寸均不发生改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带传动无级变速控制系统，其特征在于，包括控制器、显示调节终端、转速传感器、角度传感器、电磁换向阀、带传动系统；所述转速传感器、角度传感器、电磁换相阀和显示调节终端均与所述控制器连接；所述带传动系统包括：油缸、主动带轮、中间带轮和从动带轮；所述中间带轮为一种双槽分度圆直径可变带轮。

【技术特征摘要】
1.一种带传动无级变速控制系统，其特征在于，包括控制器、显示调节终端、转速传感器、角度传感器、电磁换向阀、带传动系统；所述转速传感器、角度传感器、电磁换相阀和显示调节终端均与所述控制器连接；所述带传动系统包括：油缸、主动带轮、中间带轮和从动带轮；所述中间带轮为一种双槽分度圆直径可变带轮。2.根据权利要求1所述的一种带传动无级变速控制系统，其特征在于，所述控制器包括主控制器、第一从控制器、第二从控制器；其中主控制器、第一从控制器、第二从控制器均包括微处理器、CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路、A/D转换电路；所述主控制器还包括存储卡、RS232接口；所述第二从控制器还包括继电器控制电路，所述第一从控制器、第二从控制器、主控制器通过CAN总线进行通讯。3.根据权利要求1所述的一种带传动无级变速控制系统，其特征在于，所述转速传感器固定于机架和从动带轮的连接处，用于实时检测从动带轮转速，并将检测到的转速信号发送至所第一从控制器；所述角度传感器固定于回转臂与机架的铰接处，用于检测回转臂与机架之间的角度α，并将检测到的角度信号发送至所述第二从控制器；所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，并与油缸相连，用于控制油缸伸缩量以控制中间带轮做相应回转运动；所述显示调节终端与控制器连接，包括窗口一和窗口二，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，刘家君，高国民，吕全贵，何龙，佟灵茹，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65