直线步进电机在压路机发动机转速控制系统中的应用

　　全液压双钢轮压路机是在现代路面施工中对路面进行压实，使其达到预定密实度、平整度要求的一种施工设备。由于压路机主要是利用它的行走及振动进行工作，因此，其行走速度和激振力则决定了施工质量的关键。作为主动力的发动机，其工作状况和工作效率直接影响压路机整机工作性能和寿命；其工作转速直接影响整机输出功率。为了提高压路机整机工作性能、工作效率，最大限度发挥发动机全程调速性能，我们通过对发动机转速进行闭环控制实现发动机转速的自动调节来达到上述目的。

　　1 系统结构及原理

　　1.1 概述

　　在传统工程机械发动机的应用中，大多通过手动拉杆或脚踏板调节油门来调节发动机转速，且对发动机转速不进行控制，这样，不仅影响其本身的性能还使压路机原有的一些优越性能的发挥受到限制：发动机升、降速操作极不方便，很难实现自动和远程控制，另外，压路机在振动和非振动工作模式下负载变化大；发动机转速随着负载的波动而波动，影响发动机和液压系统的工作效率；发动机难以在较低转速下运作，如果负载较大(低转速下行走或打开空调)，极易造成发动机掉速甚至熄火；发动机转速不能进行自动调节。针对这些情况，我们开发发动机转速计算机闭环控制装置以解决上述问题，系统硬件结构图如图1所示。

　　图1系统硬件结构图

　　1.2 控制原理分析

　　双钢轮压路机在正常工作中有三种状态：静碾压行走、振动行走和转场高速行走，这三种状态对发动机所要求的功率输出是不同的，将行驶手柄、档位开关及振动开关三个开关量信号输入到PLC，通过相互间的逻辑关系可分别确定发动机对应的转速，同时PLC还接收到来至发动机飞轮壳上的转速传感器的脉冲信号，两个信号一同送入PLC中PID调节器，通过某种运算，输出一个高速脉冲和方向信号给驱动器，驱动器将其转换为两个相位差180°的驱动脉冲串给直线步进电机，电机旋转一定转角使花键轴发生相应直线位移，并带动发动机油门拉杆精确到达给定位置，最终使发动机在所给定的转速下稳定运行，保证了发动机功率输出与动力需求的最佳匹配。

　　考虑到实际工况的特殊要求以及在发动机转速信号丢失等情况，本系统设计了转速闭环和开环控制两种模式，并可以通过文本显示器进行自由切换，在开环模式下，利用操作台的降速、升速控制开关实现发动机转速从低怠速到高怠速的无级调节。

　　1.3 硬件选型分析

　　目前，在市场上应用于电控油门装置的驱动装置有直线比例电磁铁、摆动步进电机和直线步进电机，对比分析如下：