本發(fā)明涉及混凝土攪拌車的自動控制方法，特別是關(guān)于一種自移動自上料式混凝土攪拌車攪拌罐轉(zhuǎn)速的自動控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
：：目前，在偏遠(yuǎn)地區(qū)的小規(guī)模建筑施工、水利建設(shè)、路面硬化施工等場合進行混凝土攪拌和運輸時，多采用滾筒攪拌機或強制攪拌機攪拌混凝土，大型的攪拌機不能移動，只能由運輸車或人工到現(xiàn)場裝運其攪拌好的混凝土，這將耗費大量的人力物力資源，占地面積較大，且需要動力電源；小型的攪拌機想移動也要用其它車輛牽引，不可以靈活移動。且目前混凝土攪拌機都是靠外界其它機械上料，不能自主上料，卸料也是原地的，所有這些都要其它輔助車輛機械來做。移動式混凝土攪拌車，具有自己上料、攪拌和運輸功能，解決了原有施工中的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。自移動混凝土攪拌車的攪拌罐的速度首先決定著混凝土的攪拌質(zhì)量，其次會影響混凝土是否出現(xiàn)離析現(xiàn)象，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，攪拌罐的轉(zhuǎn)速對車輛的油耗影響也十分大，是移動式混凝土攪拌車的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)有研究中對常規(guī)混凝土攪拌機及混凝土運輸車的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制研究已經(jīng)較為成熟，1)現(xiàn)有混凝土攪拌機、攪拌站均是根據(jù)不同的攪拌種類定時攪拌，有專人管理，其攪拌時間和攪拌速度的研究已經(jīng)趨于成熟；2)現(xiàn)有混凝土運輸車，僅是用于攪拌好的混凝土運輸，其攪拌罐的轉(zhuǎn)速控制只要滿足不出現(xiàn)離析即可?；炷翑嚢铏C及混凝土攪拌站的動力源多采用電動機，其轉(zhuǎn)速易于實現(xiàn)恒速穩(wěn)定控制，且由專人控制，可以保證混凝土的質(zhì)量和能源的利用率。但針對自移動式混凝土攪拌車攪拌罐的轉(zhuǎn)速控制則沒有涉及，混凝土運輸車的轉(zhuǎn)速控制，僅對于自移動式混合動力車的運輸過程有借鑒意義。而現(xiàn)有的自移動式混凝土攪拌車速度控制不僅沒有實現(xiàn)速度的穩(wěn)定控制，而且由于駕駛員在操作過程無法實現(xiàn)對攪拌罐轉(zhuǎn)速的實時調(diào)整，不僅影響了混凝土的質(zhì)量(轉(zhuǎn)速過低及過快均會造成混凝土凝固后硬度的下降)、動力的不足(攪拌罐高速運轉(zhuǎn)時，其功率消耗占發(fā)動機總功率的50％以上)，還造成了燃油的巨大浪費(攪拌均勻后，攪拌罐的高速運轉(zhuǎn)所消耗的燃油)。為此提出移動式混凝土攪拌車攪拌罐的轉(zhuǎn)速控制方法對于提高攪拌車的燃油經(jīng)濟性及所攪拌混凝土的質(zhì)量具有重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述現(xiàn)有狀況，本發(fā)明提供一種移動式自上料混凝土攪拌車攪拌罐轉(zhuǎn)速控制方法。本發(fā)明在現(xiàn)車基礎(chǔ)上，通過全新控制策略控制攪拌罐的轉(zhuǎn)速，在保證混凝土質(zhì)量的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能最大化，也能充分發(fā)揮攪拌車的動力性，填補了自移動式攪拌車攪拌罐轉(zhuǎn)速控制領(lǐng)域的空白。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種移動式自上料混凝土攪拌車攪拌罐轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：包括上料過程中的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制和上料之后的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制兩方面：上料過程中：1)當(dāng)裝料時，mi＜20％m總而鏟斗門就關(guān)閉時，此時攪拌罐不轉(zhuǎn)(0r/min)，節(jié)省能量；2)當(dāng)裝料時，達(dá)到mi≥20％m總且m總-mi＞2vρ水，且此時鏟斗門關(guān)閉時，此時攪拌罐轉(zhuǎn)速控制在(3-5)r/min；3)當(dāng)裝料時，鏟斗門打開，或加水閥打開，或m總-mi≤2vρ水，或mi＞95％m總時，此時攪拌罐轉(zhuǎn)速控制在上料之后：一)如果攪拌罐正轉(zhuǎn)，則1)如果攪拌車驅(qū)動系統(tǒng)所需功率p驅(qū)動與攪拌系統(tǒng)所需功率p攪拌之和小于等于發(fā)動機額定功率p發(fā)動機的a％，且車速vi不高于vstable時：a)當(dāng)m總-mi≤2vρ水或mi＞95％m總，且攪拌罐從未卸過料，如果攪拌罐在轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)未滿3分鐘，則繼續(xù)維持此速度；b)當(dāng)m總-mi≤2vρ水或mi＞95％m總，且攪拌罐從未卸過料，而攪拌罐在轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)已經(jīng)滿3分鐘，則拌罐轉(zhuǎn)速變?yōu)?3-5)r/min；c)當(dāng)mi≥5％m總，且攪拌罐曾經(jīng)卸過料，則拌罐轉(zhuǎn)速控制在(3-5)r/min；d)當(dāng)mi＜5％m總，且攪拌罐曾經(jīng)卸過料，則拌罐轉(zhuǎn)速控制在0r/min；2)如果攪拌車驅(qū)動系統(tǒng)所需功率p驅(qū)動與攪拌系統(tǒng)所需功率p攪拌之和大于發(fā)動機額定功率p發(fā)動機的a％，或車速vi高于時，則拌罐轉(zhuǎn)速變?yōu)?3-5)r/min；二)如果攪拌罐反轉(zhuǎn)，則無論何時，攪拌罐反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速都控制在以上，表示這個值向下取整，g是重力加速度，r是攪拌罐的圓柱筒部分的半徑；load表示裝料啟動鍵，“1”表示開始裝料，“0”表示開始卸料；mi表示當(dāng)前攪拌罐內(nèi)物料的總重量；m總表示預(yù)先設(shè)定的攪拌罐內(nèi)物料總重量；bucket表示鏟斗出料門的狀態(tài)，開門為“1”，關(guān)門為“0”；reverse表示攪拌罐的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)為“0”，反轉(zhuǎn)為“1”，正轉(zhuǎn)攪拌，反轉(zhuǎn)卸料；v表示鏟斗的容積；ρ水表示水的密度；stop為當(dāng)mi≥95％m總時啟動的計時器，當(dāng)mi＝95％m總時開始計時，啟動時stop為“0”，在設(shè)定的速度下攪拌罐旋轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)定時間(如2或3分鐘)時stop改為“1”；vi表示當(dāng)前車速；vstable表示攪拌罐自身慣量不能引起傾翻的車速；p驅(qū)動表示驅(qū)動系統(tǒng)所需功率；p攪拌表示攪拌系統(tǒng)所需功率；p發(fā)動機表示發(fā)動機額定功率；a表示系數(shù)，由發(fā)動機map圖確定。優(yōu)選地，當(dāng)攪拌罐正轉(zhuǎn)且當(dāng)前車輛掛前進或后退檔時，車輛控制器優(yōu)先分配發(fā)動機功率給車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其余功率用于攪拌罐的轉(zhuǎn)速控制。所述攪拌罐轉(zhuǎn)速還包括手動控制：設(shè)置一手動控制檔，駕駛員可以關(guān)閉自動控制，進而通過手動控制檔調(diào)節(jié)攪拌罐的方向及轉(zhuǎn)速。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著的有益效果主要體現(xiàn)在以下幾方面：1、攪拌罐轉(zhuǎn)速完全自動控制降低了駕駛員的操作強度，提高了混凝土的攪拌質(zhì)量。2、把攪拌罐的能耗降到最低，提高了車輛的經(jīng)濟性，同時由于攪拌罐不再更多與驅(qū)動系統(tǒng)分配發(fā)動機的能量，也提高了整車的動力性。3、與手動系統(tǒng)可選擇性的使用，提高了轉(zhuǎn)速控制的適用性。其他的優(yōu)點和特征在說明書其他部分或在附圖、權(quán)利要求書中會有所體現(xiàn)。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。圖1為攪拌罐系統(tǒng)控制圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述，但附圖與實施例僅用于闡釋本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，這并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實質(zhì)下所做的任何等同變換或改動，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，本發(fā)明方法在一種自移動式混凝土攪拌車攪拌罐的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)下執(zhí)行，該系統(tǒng)包括的部件有發(fā)動機1、定量油泵2、變量油泵14、控制器17、人機交互界面18等。發(fā)動機1同時連接定量油泵2和變量油泵14，向其傳遞扭矩；由定量油泵2向外連接出兩條液壓控制油路，一路是固體物料上料控制液壓油路，另一路是上水控制液壓油路，在固體物料上料控制液壓油路中包括有定量油泵2、電磁換向閥一3、單向閥一5、單向閥二6、壓力傳感器7、卸料板油缸8、卸料板9，定量油泵2的一個油口連接電磁換向閥一3，電磁換向閥一3的兩個工作油口連接到卸料板油缸8的進油口和回油口，驅(qū)動油缸工作，油缸驅(qū)動卸料板；在上水控制液壓油路中包括有定量油泵2、電磁換向閥二4、水泵馬達(dá)11、水泵12，定量油泵2的另一個油口連接電磁換向閥二4，電磁換向閥二4的兩個工作油口連接到水泵馬達(dá)11的進油口和回油口，驅(qū)動馬達(dá)工作，馬達(dá)驅(qū)動水泵；進一步講，在電磁換向閥一3和電磁換向閥二4上，每個閥的兩個工作油口之間可設(shè)置壓力傳感器7用于測量兩個油口中的高壓力，以及在兩個油口之間反向設(shè)置單向閥一5和單向閥二6用于油口之間的相互截止。發(fā)動機1向定量油泵2輸出扭矩時，定量油泵2工作將機械動能轉(zhuǎn)換成液壓能，由控制器17控制電磁閥的工作狀態(tài)，實現(xiàn)上水或上料。卸料板9和水泵12向攪拌罐13中輸送物料。發(fā)動機1連接變量油泵14，由變量油泵14向外連接攪拌罐驅(qū)動液壓油路，所述攪拌罐驅(qū)動液壓油路包括變量油泵14、攪拌罐驅(qū)動馬達(dá)15、攪拌罐13，發(fā)動機1為變量油泵14提供動力，變量油泵14為攪拌罐驅(qū)動馬達(dá)15提供動力，帶動攪拌罐13旋轉(zhuǎn)?？刂破?7控制變量油泵14。以上所有液壓油路由油箱10供油、回油。系統(tǒng)中還設(shè)置一稱重系統(tǒng)16，用于稱取攪拌罐的重量，由控制器17控制并向控制器17反饋稱重信息。控制器17與系統(tǒng)中所有電器件電控連接，通過人機交互界面18與駕駛員19溝通?？刂破?7中設(shè)置有車輛的控制邏輯，接收駕駛員的操作信息、車輛的狀態(tài)信息、攪拌罐重量信息、壓力傳感器信息，控制電磁換向閥及變量泵的工作。人機交互界面18用于駕駛員向車輛發(fā)送指令，及顯示車輛狀態(tài)信息。本發(fā)明提供的自移動自上料式混凝土攪拌罐速度控制方法，核心包括上料過程的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制和上料后的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制兩個方面，每個過程均可執(zhí)行自動控制和手動控制，下面著重講自動控制策略。在攪拌罐控制方面，不論是上料過程的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制還是上料之后的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制，在此之前都要優(yōu)先進行車輛行駛狀態(tài)的判斷，如果是控制器接到了前進或后退檔信號，且攪拌罐處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)，說明駕駛員的意圖為行駛，而不是卸料或攪拌狀態(tài)，此時控制器應(yīng)優(yōu)先分配發(fā)動機的功率給車輛驅(qū)動系統(tǒng)，然后才能對攪拌罐執(zhí)行如下控制策略：攪拌罐轉(zhuǎn)速的自動控制邏輯可通過下式表達(dá)，無論在上料過程中還是上料后，都遵循該控制邏輯：n表示攪拌罐的轉(zhuǎn)速，單位：r/min(轉(zhuǎn)/分鐘)；表示這個值向下取整，g是重力加速度，r是攪拌罐的圓柱筒部分的半徑；load表示裝料啟動鍵，“1”表示開始裝料，“0”表示開始卸料；mi表示當(dāng)前攪拌罐內(nèi)物料的總重量；m總表示預(yù)先設(shè)定的攪拌罐內(nèi)物料總重量；bucket表示鏟斗出料門的狀態(tài)，開門為“1”，關(guān)門為“0”；reverse表示攪拌罐的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)為“0”，反轉(zhuǎn)為“1”，正轉(zhuǎn)攪拌，反轉(zhuǎn)卸料；v表示鏟斗的容積；ρ水表示水的密度；stop為mi≥95％m總時的計時器，當(dāng)mi＝95％m總時開始計時，啟動時stop為“0”，在某速度下攪拌罐旋轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)設(shè)時間時stop改為“1”；vi表示當(dāng)前車速；vstable表示攪拌罐自身慣量不能引起傾翻的車速；p驅(qū)動表示驅(qū)動系統(tǒng)所需功率；p攪拌表示攪拌系統(tǒng)所需功率；p發(fā)動機表示發(fā)動機額定功率；a表示系數(shù)，由發(fā)動機map圖確定。一、上料過程攪拌罐轉(zhuǎn)速控制是：1)當(dāng)裝料時，mi＜20％m總而鏟斗門就關(guān)閉時，此時攪拌罐不轉(zhuǎn)(0r/min)，節(jié)省能量；2)當(dāng)裝料時，達(dá)到mi≥20％m總且m總-mi＞2vρ水，且此時鏟斗門關(guān)閉時，此時攪拌罐轉(zhuǎn)速控制在(3-5)r/min；3)當(dāng)裝料時，鏟斗門打開，或加水閥打開，或m總-mi≤2vρ水，或mi＞95％m總時，此時攪拌罐轉(zhuǎn)速控制在二、上料之后的攪拌罐轉(zhuǎn)速控制是：一)如果攪拌罐正轉(zhuǎn)，則1)如果攪拌車驅(qū)動系統(tǒng)所需功率p驅(qū)動與攪拌系統(tǒng)所需功率p攪拌之和小于等于發(fā)動機額定功率p發(fā)動機的a％(發(fā)動機滿負(fù)荷工作時，效率太低)，且車速vi不高于vstable時(車速高，攪拌罐高速旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)彎及顛簸時容易傾翻)，a)當(dāng)m總-mi≤2vρ水或mi＞95％m總，且攪拌罐從未卸過料，如果攪拌罐在轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)未滿3分鐘，則繼續(xù)維持此速度；b)當(dāng)m總-mi≤2vρ水或mi＞95％m總，且攪拌罐從未卸過料，而攪拌罐在轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)已經(jīng)滿預(yù)設(shè)時間(如2-3分鐘)，則拌罐轉(zhuǎn)速變?yōu)?3-5)r/min；c)當(dāng)mi≥5％m總，且攪拌罐曾經(jīng)卸過料，則拌罐轉(zhuǎn)速控制在(3-5)r/min；d)當(dāng)mi＜5％m總，且攪拌罐曾經(jīng)卸過料，則拌罐轉(zhuǎn)速控制在0r/min；2)如果攪拌車驅(qū)動系統(tǒng)所需功率p驅(qū)動與攪拌系統(tǒng)所需功率p攪拌之和大于發(fā)動機額定功率p發(fā)動機的a％(發(fā)動機滿負(fù)荷工作時，效率太低)，或車速vi高于vstable(車速高，攪拌罐高速旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)彎及顛簸時容易傾翻)時，則拌罐轉(zhuǎn)速變?yōu)?3-5)r/min。二)如果攪拌罐反轉(zhuǎn)，則無論何時，攪拌罐反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速都控制在上述實施例中，(3-5)r/min的轉(zhuǎn)速、95％m總、20％m總、5％m總、2vρ水、2-3分鐘等這些界限值，都是根據(jù)不同車輛實車實驗獲得的，與攪拌物料的差異也有關(guān)，因此并不作唯一限定，比如速度可以為(2-4)r/min、95％m總的界限值可以定義為90％m總，20％m總的界限值可以定義為(15％-20％)m總，5％m總界限值可以定義為(5％-10％)m總，其核心意義就是將攪拌罐的重量分為高、中、低三檔；高速攪拌時間2-3分鐘也并非固定限制，一般來講5分鐘以內(nèi)均可。所以，上述實施例僅用于說明車輛在什么樣的狀態(tài)下應(yīng)給予什么樣的控制，實驗數(shù)值并不做唯一限定。攪拌罐轉(zhuǎn)速的手動控制：攪拌罐設(shè)置手動控制檔，手動模式下駕駛員可以通過手動控制檔調(diào)節(jié)攪拌罐的方向及速度，用于攪拌罐的清洗及其它用途。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12