一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统技术方案

一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，由发动机、液力变矩器、变速箱、传动轴、驱动桥等部件组成。自动变速控制系统主要是根据相关输入开关状态和主传动系统实际工作状态对发动机、液力变矩器和变速箱进行控制。该系统以微处理器TMS320LF2,407A为核心，采用三参数节能换挡规律实现了装载机的自动变速控制。该系统在兼顾装载机经济性和动力性的同时大大降低了驾驶员的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统所属
本专利技术涉及一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
装载机属于循环作业机械，换挡频繁，驾驶员的劳动强度大，极易疲劳，进而影响作业效率。为了提高装载机操作舒适性，减轻驾驶员的劳动强度，20世纪90年代初期国外的生产厂商已经成功地将汽车工业中的自动变速技术应用到了装载机的电控系统中，大大提高了其产品的市场竞争能力。国内在这方面的研究起步较晚，目前主要处于理论研究和台架实验阶段。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，该系统以微处理器TMS320LF2,407A为核心，采用三参数节能换挡规律实现了装载机的自动变速控制。该系统在兼顾装载机经济性和动力性的同时大大降低了驾驶员的劳动强度。本专利技术所采用的技术方案是：所述轮式装载机主传动系统由发动机、液力变矩器、变速箱、传动轴、驱动桥等部件组成。自动变速控制系统主要是根据相关输入开关状态和主传动系统实际工作状态对发动机、液力变矩器和变速箱进行控制。所述自动换挡控制器以TI公司的DSP微处理器TMS320LF4U7A为核心，主要由CPU电源电路、复位电路、时钟电路、正弦波信号(转速信号)处理电路、开关量(模式切换开关、挡位选择器、自动模式方向开关)输入电路、开关量(换挡电磁阀、起动继电器)输出驱动电路、CAN总线通讯电路等组成。所述开关量输入信号包括高电平输入信号和低电平输入信号，其中一路输入为高电平(接24V)，另一路输入为低电平(接地)。所述装载机电控系统中涡轮转速传感器、车速传感器均选用磁电式转速传感器。该类传感器的输出信号为频率信号，其波形类似于正弦波信号，主要由低通滤波器、限幅电路、比较放大电路和施密特触发器几部分组成。所述控制信号通过驱动器BTS723直接控制换挡电磁阀和启动继电器。为保护BTS723，每个输出通道均反接一个二极管进行反向续流。所述控制器与电控系统中发动机控制器和显示器之间通过CAN总线进行数据通讯。TMS320LF2407A自带的CAN通讯模块通过接口电PCA82C250直接与CAN总线连接进行数据传输。所述控制系统的软件控制系统主要包括系统初始化模块、换挡控制模式判断模块、手动换挡模块、自动换挡模块以及CAN总线通讯模块。本专利技术的有益效果是：该系统以微处理器TMS320LF2,407A为核心，采用三参数节能换挡规律实现了装载机的自动变速控制。该系统在兼顾装载机经济性和动力性的同时大大降低了驾驶员的劳动强度。该控制器的成功研制，降低了装载机驾驶员的劳动强度，提高了装载机的使用寿命和经济性，有着非常重大的经济效益。附图说明图1是本专利技术的装载机电控系统配置图。图2是本专利技术的控制器硬件功能模块图。图3是本专利技术的开关量输入电路图。图4是本专利技术的转速信号检测电路图。图5是本专利技术的开关量输出驱动电路图。图6是本专利技术的CAN总线通讯电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，轮式装载机主传动系统由发动机、液力变矩器、变速箱、传动轴、驱动桥等部件组成。自动变速控制系统主要是根据相关输入开关状态和主传动系统实际工作状态对发动机、液力变矩器和变速箱进行控制。针对装载机的工作特点，自动变速控制系统实现以下功能：（1）空挡启动保护功能。避免在挂挡或发动机已经启动状态下再次启动发动机。（2）多模式选择功能。通过换挡模式选择开关既可以选择自动模式又可以选择手动模式。（3）自动换挡功能。自动模式下，根据自动模式方向开关、主传动系统状态参数(发动机(泵轮)转速、涡轮转速，车速以及油门开度)按选定的换挡规律自动切换变速箱挡位。（4）手动换挡功能。手动模式下，驾驶员能够依据自身经验通过挡位选择器切换变速箱挡位。（5）数据通讯功能。同电控系统中其他控制器或显示器进行数据通讯，实现数据共享。如图2，自动换挡控制器以TI公司的DSP微处理器TMS320LF4U7A为核心，主要由CPU电源电路、复位电路、时钟电路、正弦波信号(转速信号)处理电路、开关量(模式切换开关、挡位选择器、自动模式方向开关)输入电路、开关量(换挡电磁阀、起动继电器)输出驱动电路、CAN总线通讯电路等组成。如图3，开关量输入信号包括高电平输入信号和低电平输入信号，其中一路输入为高电平(接24V)，另一路输入为低电平(接地)。如图4，装载机电控系统中涡轮转速传感器、车速传感器均选用磁电式转速传感器。该类传感器的输出信号为频率信号，其波形类似于正弦波信号，主要由低通滤波器、限幅电路、比较放大电路和施密特触发器几部分组成。如图5，控制信号通过驱动器BTS723直接控制换挡电磁阀和启动继电器。为保护BTS723，每个输出通道均反接一个二极管进行反向续流。如图6，控制器与电控系统中发动机控制器和显示器之间通过CAN总线进行数据通讯。TMS320LF2407A自带的CAN通讯模块通过接口电PCA82C250直接与CAN总线连接进行数据传输。控制系统的软件控制系统主要包括系统初始化模块、换挡控制模式判断模块、手动换挡模块、自动换挡模块以及CAN总线通讯模块。为使自动换挡控制器达到装载机的实际使用要求，对其进行了3个阶段的实验，即台架试验、硬件可靠性试验和装机试验。台架试验是对各种模式下的换挡逻辑控制功能进行试验，保证控制器控制逻辑的正确性；硬件可靠性试验包括高低温试验、振动冲击试验和电磁兼容性试验，保证控制器硬件电路的可靠性；装机试验主要是在实际工作环境下对控制器的工作可靠性进行全面的考核。试验结果说明:控制器的软硬设计方案可行，控制逻辑正确，工作可靠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，其特征是：所述轮式装载机主传动系统由发动机、液力变矩器、变速箱、传动轴、驱动桥等部件组成，自动变速控制系统主要是根据相关输入开关状态和主传动系统实际工作状态对发动机、液力变矩器和变速箱进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，其特征是：所述轮式装载机主传动系统由发动机、液力变矩器、变速箱、传动轴、驱动桥等部件组成，自动变速控制系统主要是根据相关输入开关状态和主传动系统实际工作状态对发动机、液力变矩器和变速箱进行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，其特征是：所述自动换挡控制器以TI公司的DSP微处理器TMS320LF4U7A为核心，主要由CPU电源电路、复位电路、时钟电路、正弦波信号(转速信号)处理电路、开关量(模式切换开关、挡位选择器、自动模式方向开关)输入电路、开关量(换挡电磁阀、起动继电器)输出驱动电路、CAN总线通讯电路等组成。3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，其特征是：所述开关量输入信号包括高电平输入信号和低电平输入信号，其中一路输入为高电平(接24V)，另一路输入为低电平(接地)。4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福霞，
申请(专利权)人：李福霞，
类型：发明
国别省市：辽宁,21