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(4)执行器
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执行器接收电子控制单元发来的各种指令,通过本身的设计,将电信号转变为执行器的动作(可为电器元件的动作,也可为某种机械运动),这些元件的动作将改变装置的运行条件,决定装置的运行和输出。如电磁阀就是执行器的一种,如图5-14所示。
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图5-14 电磁阀
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挖掘机电子控制的基本工作过程:挖掘机在运行时,各传感器不断检测挖掘机运行的工况信息,并将这些信息实时地通过输入接口传给ECU。ECU接收到这些信息后,根据内部预编的控制程序,进行相应的决策和处理,并通过其输出接口输出控制信号给相应的执行器,执行器接收到程序信号后,执行相应的动作,实现某种预定的功能。
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5.2.2 电子控制系统工作过程
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挖掘机电子控制系统的控制过程一般可归纳为三个步骤:
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第一步:实时数据采集。对答传感器的瞬时值实时采集、转换并输入ECU。
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第二步:实时决策。ECU对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已确定的控制规律,计算决定下一步的控制过程策略。
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第三步:实时控制。根据决策,适时地对执行器发出控制信号。
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以上过程不断重复,使整个控制系统能按照一定的动态品质指标工作。此外,挖掘机电子控制系统还应该能对被控参数和设备本身可能出现的异常状态进行及时监督和处理。挖掘机电子控制系统的上述三个步骤对计算机来讲实际上只是执行算术、逻辑运算和输入、输出操作。
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所谓的“实时”,是指信号的输入、计算和输出都在一定的时间范围内完成。也就是说,ECU对输入的信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内做出反应或控制。实时时间的长短随控制对象的不同而不同,对于挖掘机电子控制系统,因为控制对象是一个快速变化对象,因此要求实时时间很短,一般为毫秒级。
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5.2.3 挖掘机电子控制系统的特征
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挖掘机电子控制系统的特征主要表现为目的性、相关性、层次性和随机性4个方面。
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(1)目的性
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挖掘机电子控制系统的目的是解决与挖掘机性能相关的问题,而这些问题仅依靠通常的机械系统是难以解决的。例如ABS是为了保证挖掘机行驶时的安全性;悬架控制用来改善挖掘机的平顺性、操纵性和稳定性;而动力转向的目的是为了改善停车或低速行驶时的转向力以及保证在高速行驶时的路感。
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具体而言,挖掘机电子控制系统主要是为了改善如下一些基本功能:
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①改善乘坐舒适性。良好的乘坐舒适性应该是挖掘机在任何路面行驶时,无论法向运动还是侧向运动,颠簸和冲击都较小,理想的情况是希望获得像乘坐喷气式客机在天空飞行一样舒适的效果。
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②挖掘机行驶时的姿态控制。控制挖掘机在转向、制动和加速时的侧倾、纵倾等运动,以保证驾驶员有最舒适的挖掘机水平位置。
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③保证有高的操纵性和稳定性。依靠电子控制系统,挖掘机能对驾驶员的操纵及时而正确地给予响应,无论在何种速度下都能保证挖掘机的操纵性和稳定性。此外,挖掘机应不受侧向风或路面不平度的干扰。
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④提高行驶能力极限。挖掘机电子控制系统应在任何路面和任何行驶工况下都能实现最大的轮胎与路面间的牵引力。
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⑤自适应操纵系统。当作用在挖掘机上的惯性力超过轮胎与路面间的牵引力极限时,控制系统应能自动地给予转向、制动和加速,以避免挖掘机进入危险状态。
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