小量糾偏法在履帶甘蔗收獲機中的應用

李玉玲 趙云峰 金忠 蔡登勝

摘要? ? 廣西柳工機械股份有限公司某款履帶式甘蔗收獲機樣機在直線行走測試過程中出現“跑偏”問題。為了解決該問題，本文采用了小量糾偏法來控制行走電比例閥輸出電流進而控制變量馬達的排量。該方法將該款機型直線行走誤差控制在糾偏前誤差的±25%，糾偏效果良好，滿足客戶需求。

關鍵詞? ? 甘蔗收獲機;履帶;自動糾偏;小量糾偏法

中圖分類號? ? S225.53? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0154-01

Abstract? ? A prototype of Guangxi Liugong Machinery Co.， Ltd. crawler sugarcane harvester had a problem of "deviation" during the straight-line test. In order to solve this problem， this paper used small amount of correction method to control the output current of the walking electric proportional valve and then control the displacement of the variable motor. This method controlled the linear travel error of this model to ±25% of the error before correction. Correction effect was good， could meet customers′ needs.

Key words? ? sugarcane harvester; crawler; automatic deviation correction; small amount of correction method

1? ? 引起履帶機械跑偏的主要原因

目前，履帶式車輛如履帶式起重機、履帶式挖掘機行走跑偏主要有4個原因。一是內泄。馬達內泄量大，造成前進后退都跑偏;比例閥內泄量大，兩側液壓不一致，造成前進后退都跑偏;制動閥內泄量大;閥門被雜物堵塞容易造成閥芯動作不到位，閥口開度小于目標值，液壓油量小，容易造成單方向偏移，且大油門時壓力和流量損失大，跑偏嚴重[1];二是兩側履帶板接觸的土壤面積、松實度、干濕度不同，造成兩側滑轉率不同，也會發生跑偏[2]。三是履帶零部件磨損、變形及調整間隙變大[3]，使2條履帶不平行而跑偏[4]。四是制造質量、閥電磁鐵本身固有的非線性因素[5]。可按照圖1進行故障排查。按照上圖排查跑偏原因后，該款樣機在直線行走測試過程中仍然存在跑偏現象。

2? ? 當前履帶機械跑偏控制的方法

2.1? ? PID法

最為主要也是最常見的解決方法就是PID法[5]，該方法以其三部分糾正算法命名，即比例、積分和微分控制。PID控制原理見圖2，是基于反饋的概念以減小不確定性，主要包括測量、比較和執行。它將設定信號小于實際反饋信號的差值的比例、積分、微分通過線性組合構成控制量，作用于被控對象[4，6]。在設計時不需要知道被控對象的具體模型，PID參數通過現場調節的方式整定。該方法主要用于泵排量減緩，從當前排量減去調節量。優點是設計簡單、算法成熟、易于應用，在實際應用中往往需要反復調整參數，試驗周期長。

其中，給定值r（t）與實際輸出值y（t）構成的控制偏差e（t）=r（t）-y（t）中的比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。

2.2? ? 小量糾偏法

該方法的工作原理就是在控制器的每一個運行周期對電比例閥進行一次小量糾偏，經過幾個控制器運行周期，短時間內電比例閥電流值可以快速達到左右兩側電流平衡;或保持因制造等固有因素而導致的左右兩側電流差（圖3）。由于每次糾偏的量很小，因而不會產生過調與震蕩[6]。該方法可用于電比例閥電流的增大或減小，優點是糾偏量小、效果穩定、簡單、易于實現，缺點是要求控制器執行速度快。相比于單側糾偏法，雙側糾偏法調整過程更快[6]。

2.3? ? 查表法

該方法優點是根據經驗數據可快速實現糾偏，缺點是需要長時間累積經驗數據。

3? ? 本機型采用的方法及試驗

廣西柳工機械股份有限公司樣機出廠測試中，最小前進擋測得相對誤差值如糾偏前曲線所示。雖然該相對誤差值滿足默認偏移量，卻不滿足客戶需求。

針對該機型快速實現糾偏，且試驗周期短的特殊要求，在直線行走功能控制模塊中采用了單側小量糾偏法。預設糾偏量可以通過柳工液晶顯示器快速設置。直線行走功能模塊中采用小量糾偏法，測試結果如圖4糾偏后曲線所示。分析數據可知，小量糾偏法應用于履帶式甘蔗收獲機直線行走中，能夠很好地解決該款甘蔗收獲機直線行走中的偏向問題，使精度達到了糾偏前偏移量的±25%，滿足了客戶需求。

4? ? 結論

（1）該款履帶式甘蔗收獲機控制系統中的行走功能模塊采用小量糾偏法進行補償控制，效果良好，有效提升了該機型直線行走中偏向問題糾正的效果。

（2）該系統能夠自動檢測履帶式甘蔗收獲機偏轉方向及偏轉數據，自動開啟糾偏功能;用戶可通過人機交互界面任意設置糾偏參數值。

5? ? 參考文獻

[1] 孫影.履帶起重機行走跑偏故障分析一例[J].工程機械，2003（2）：45-46.

[2] 張潤利，劉新福.履帶式全液壓推土機行駛實時糾偏控制系統[J].工程機械，2012（9）：42-44.

[3] 李西紅，程磊，孫影.履帶起重機跑偏的處理[J].工程機械與維修，2007（4）：150-151.

[4] 強寶民，劉保杰.電液比例位置控制系統的新型PID控制算法研究[J].液壓與氣動，2012（2）：15-18.

[5] 姚靜，趙國柱.履帶拖拉機跑偏的故障分析與排除[J].農業裝備與車輛工程，2005（3）：47-49.

[6] 王欣.全液壓推土機直線行駛糾偏方法研究[J].工程機械，2007（2）：18-20.