小量纠偏法在履带甘蔗收获机中的应用
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摘要 广西柳工机械股份有限公司某款履带式甘蔗收获机样机在直线行走测试过程中出现“跑偏”问题。为了解决该问题，本文采用了小量纠偏法来控制行走电比例阀输出电流进而控制变量马达的排量。该方法将该款机型直线行走误差控制在纠偏前误差的±25%，纠偏效果良好，满足客户需求。
关键词 甘蔗收获机;履带;自动纠偏;小量纠偏法
中图分类号 S225.53 文献标识码 A
文章编号 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 引起履带机械跑偏的主要原因
目前，履带式车辆如履带式起重机、履带式挖掘机行走跑偏主要有4个原因。一是内泄。马达内泄量大，造成前进后退都跑偏;比例阀内泄量大，两侧液压不一致，造成前进后退都跑偏;制动阀内泄量大;阀门被杂物堵塞容易造成阀芯动作不到位，阀口开度小于目标值，液压油量小，容易造成单方向偏移，且大油门时压力和流量损失大，跑偏严重[1];二是两侧履带板接触的土壤面积、松实度、干湿度不同，造成两侧滑转率不同，也会发生跑偏[2]。三是履带零部件磨损、变形及调整间隙变大[3]，使2条履带不平行而跑偏[4]。四是制造质量、阀电磁铁本身固有的非线性因素[5]。可按照图1进行故障排查。按照上图排查跑偏原因后，该款样机在直线行走测试过程中仍然存在跑偏现象。
2 当前履带机械跑偏控制的方法
2.1 PID法
最为主要也是最常见的解决方法就是PID法[5]，该方法以其三部分纠正算法命名，即比例、积分和微分控制。PID控制原理见图2，是基于反馈的概念以减小不确定性，主要包括测量、比较和执行。它将设定信号小于实际反馈信号的差值的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，作用于被控对象[4，6]。在设计时不需要知道被控对象的具体模型，PID参数通过现场调节的方式整定。该方法主要用于泵排量减缓，从当前排量减去调节量。优点是设计简单、算法成熟、易于应用，在实际应用中往往需要反复调整参数，试验周期长。
其中，给定值r（t）与实际输出值y（t）构成的控制偏差e（t）=r（t）-y（t）中的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
2.2 小量纠偏法
该方法的工作原理就是在控制器的每一个运行周期对电比例阀进行一次小量纠偏，经过几个控制器运行周期，短时间内电比例阀电流值可以快速达到左右两侧电流平衡;或保持因制造等固有因素而导致的左右两侧电流差（图3）。由于每次纠偏的量很小，因而不会产生过调与震荡[6]。该方法可用于电比例阀电流的增大或减小，优点是纠偏量小、效果稳定、简单、易于实现，缺点是要求控制器执行速度快。相比于单侧纠偏法，双侧纠偏法调整过程更快[6]。
2.3 查表法
该方法优点是根据经验数据可快速实现纠偏，缺点是需要长时间累积经验数据。
3 本机型采用的方法及试验
广西柳工机械股份有限公司样机出厂测试中，最小前進挡测得相对误差值如纠偏前曲线所示。虽然该相对误差值满足默认偏移量，却不满足客户需求。
针对该机型快速实现纠偏，且试验周期短的特殊要求，在直线行走功能控制模块中采用了单侧小量纠偏法。预设纠偏量可以通过柳工液晶显示器快速设置。直线行走功能模块中采用小量纠偏法，测试结果如图4纠偏后曲线所示。分析数据可知，小量纠偏法应用于履带式甘蔗收获机直线行走中，能够很好地解决该款甘蔗收获机直线行走中的偏向问题，使精度达到了纠偏前偏移量的±25%，满足了客户需求。
4 结论
（1）该款履带式甘蔗收获机控制系统中的行走功能模块采用小量纠偏法进行补偿控制，效果良好，有效提升了该机型直线行走中偏向问题纠正的效果。
（2）该系统能够自动检测履带式甘蔗收获机偏转方向及偏转数据，自动开启纠偏功能;用户可通过人机交互界面任意设置纠偏参数值。
5 参考文献
[1] 孙影.履带起重机行走跑偏故障分析一例[J].工程机械，2003（2）：45-46.
[2] 张润利，刘新福.履带式全液压推土机行驶实时纠偏控制系统[J].工程机械，2012（9）：42-44.
[3] 李西红，程磊，孙影.履带起重机跑偏的处理[J].工程机械与维修，2007（4）：150-151.
[4] 强宝民，刘保杰.电液比例位置控制系统的新型PID控制算法研究[J].液压与气动，2012（2）：15-18.
[5] 姚静，赵国柱.履带拖拉机跑偏的故障分析与排除[J].农业装备与车辆工程，2005（3）：47-49.
[6] 王欣.全液压推土机直线行驶纠偏方法研究[J].工程机械，2007（2）：18-20.
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