[发明专利]一种挖掘机油门电机的控制方法及控制机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种挖掘机的控制方法和控制机构，具体地说是对挖掘机油门电机的驱动控制及控制机构，从而达到控制发动机转速的目的。

背景技术

目前国内挖掘机大多采用进口油门控制器，其成本高，不易维修，且油门控制精度不高。直流电机具有良好的调速性能，调速范围宽，可快速准确的将油门拉到目标位置，实现转速精准快速控制。常规的挖掘机油门电机采用2路PWM控制，其原理如图1所示。

现有技术存在的技术问题：油门电机正反转切换过程和控制方式复杂。

为便于分析，我们这里先定义油门电机转向，假定图1中电流从OUT1到OUT2定义为油门电机正转，电流从OUT2到OUT1定义为油门电机反转。

从图1的油门电机驱动真值表可以看出，要控制油门电机正转时，控制器的输出IN2需要维持低电平，IN1工作在PWM模式，调节IN1的占空比可以调节油门电机的正转速度,IN1、IN2 波形如图2所示：要控制油门电机反转时，IN1、IN2需工作在互补PWM模式，IN1、IN2波形如图3所示：要停止油门电机时，IN1需要维持高电平，IN2维持低电平，其波形如图4所示。由图2、图3可以看出，油门电机在正转和反转时工作模式不同，即正转时IN2工作在非PWM模式，而反转时，IN1、IN2为互补PWM模式。当切换油门电机正反转时，需要改变ARM的工作模式配置，且ARM要输出一个完整的PWM波形后，新的模式配置才能生效，在油门电机正反转切换时存在延时。

由于油门电机在正转或反转时，ARM工作在不同模式，所以油门电机从正转或反转到停止状态时需要不同的程序实现。

发明内容

针对以上油门电机控制方案的不足，设计出了一种挖掘机油门电机的控制方法及控制机构。

本发明的技术方案为：

    一种挖掘机油门电机的控制方法，所述的控制方法是:

   1)控制油门直流电机的正反转向和转速：ARM控制器通过检测油门控制旋钮的位置和通过其内部产生二路互补的PWM信号和转向控制信号，控制油门直流电机的正反转向和转速；

   当要控制带位置反馈的油门直流电机反转时，设置连接于ARM控制器一脚GPIOD0为低电平，与该脚连接的三极管电路中的三极管不导通，对IN2的信号无影响，IN1、IN2为01或10；当要控制带位置反馈的油门直流电机正转时，设置ARM控制器一脚GPIOD0为高电平，三极管导通，强制将IN2的电位拉低，IN1、IN2为00或10；在切换带位置反馈的油门直流电机正反转时，只需要改变ARM控制器一脚GPIOD的电平高低状态；ARM控制器只需工作在互补PWM模式下；

    所述的互补的PWM波形是二路波形相位相反频率相同的波形，档位旋钮与 ARM控制器的控制旋钮检测电路相连，带位置反馈的油门直流电机的位置反馈信号也与ARM控制器的控制旋钮检测电路相连，当ARM控制器检测到档位变化信号时，将此信号转化为对带位置反馈的油门直流电机的PWM驱动信号，此信号通过油门直流电机驱动器驱动器驱动带位置反馈的油门直流电机转动；ARM控制器通过对带位置反馈的油门直流电机的位置反馈信号检测，形成闭环控制；

 2）控制发动机转速：通过油门拉线来控制油门直流电机的供油量，从而达到控制发动机转速的目的；

油门直流电机输出轴通过发动机的油门拉线改变发动机油门的开度，从而将发动机转速控制在相应的档位转速上；

   3）转向无延时：通过在直流电机驱动电路中设三极管电路，实现立即切换带位置反馈的油门直流电机的转向而无延时；

   4）发动机转速控制：档位旋钮变化时，为使发动机快速准确的达到目标转速，ARM控制器对预先存储的档位对应的油门电机位置信号数值即目标位置信号值与油门电机当前的位置信号数值进行比较，根据二者的差值来确定带位置反馈的油门直流电机的转向，加大油门还是减小油门，同时也根据此差值的大小确定输出互补PWM波形的占空比，差值较大时，占空比大，油门电机转速快，差值小时，占空比小，油门电机转速慢；通过此算法保证对发动机转速控制的响应速度，又能保证控制精度。