吨内燃平衡重叉车自动变速控制系统软件设计方案说明

1、10 吨内燃平衡重叉车自动变速控制系统 软件设计说明 目录 1. 引言 2 1.1 编写目的 2 1.2 工程背景 2 1.3 定义 2 1.4 适用对象 2 2 任务概述 2 2.1 目标 2 2.2 运行环境 3 2.3 需求概述 3 2.4 条件与限制 3 3 系统设计介绍 4 3.1 创作目的 4 3.2 主要功能 4 3.3 用途 4 3.4 技术特点 4 3.5 控制流程 4 3 TCU 模块命名规则 5 4. TCU 模块汇总 5 4.1 TCU主要模块5 4.2 TCU信号参数汇总表 5 4.3 TCU模块汇总表6 4.4 TCU主要模块关系图7 7 11 4.5 TCU各主要

2、模块工作流程图 4.6 TCU主要模块的运行优先级 1. 引言 1.1 编写目的 本文档主要是对 10 吨内燃平衡重叉车自动变速控制系统设计进行必要的 说明，主要是介绍工程背景，明确系统设计目的、用途和实现的功能，以及设 计中的功能模块划分、模块关系框图。 1.2 工程背景 本工程开发单位是由合肥工大汽车工程技术研究院有限公司，主要是针对 传统 10 吨内燃平衡重叉车进行自动变速控制产品开发，通过对原有手动电液 动力换档机构进行局部改造升级，在此基础上通过加装相应的传感器，进行自 动变速控制系统的开发。旨在解决 10 吨内燃平衡重叉车的自动变速控制难 题，突破国外的技术封锁，提升国内 10 吨

3、内燃平衡重叉车的核心竞争力。 1.3 定义 自动变速控制系统： Transmission Control Unit V5.0 编程工具。 2.3 需求概述 对 1 0吨内燃平衡重叉车进行自动变速控制系统开发，需求如下： 1 、具有手动电液动力换挡系统的 1 0吨内燃平衡重叉车； 2、控制系统需要 1 0吨内燃平衡重叉发动机转速、涡轮转速、车速、节气门、 制动、微动等传感信号。 3、实现换挡冲击小，提升换档平顺性 ； 4、提高叉车的周转效率进而提高其燃油经济性； 5、自动识别叉车的运行状态和自动选用对应工况换挡控制策略。 2.4 条件与限制 目前具备或共享到以下开发条件： 1 、实验用 10 吨

4、内燃平衡重叉车一台； 2、叉车自动变速器实验台； 3、德国dSPACE硬件在环仿真实验平台; 4、飞思卡尔单片机硬件和软件开发平台； 5、控制程序下载调试工具。 目前还存在一些硬件限制条件： 1、发动机与变矩器联合工作实验台; 2、反应速度更快的电磁阀; 3、精度和性能更好的车速传感器; 4、整车电磁环境干扰严重。 3 系统设计介绍 3.1 设计开发 目的 目前工程车辆大部分都是电液机械换挡结构，通过对现有系统局部改造， 加装相应的传感器和自动变速控制器，实现其自动变速。国内90以上的工 程车辆都是手动电液换档机构，因而实现其的自动变速可大大提升我国工程车 辆的技术水平和核心竞争力。 10 吨

5、内燃平衡重叉车自动变速控制系统的创作 可极大地降低叉车操作人员的劳动强度、提高运转效率、打破国外的技术封 锁，提高国内叉车自动变速水平，形成自主知识产权的叉车自动变速产品。 3.2 主要功能 10 吨内燃平衡重叉车自动变速控制系统主要功能是实现手动变速叉车的 自动变速。可根据驾驶员操作意图、工作环境、自身工况和载荷状况进行自动 换档，改善工程车辆操作性能、减轻驾驶员劳动强度，提高工程车辆传动效率 和作业生产率。该系统通过采集叉车发动机转速、涡轮转速、车速、节气门开 度、拨档开关、制动等信号，计算出节气门开度变化、泵轮和涡轮转速滑差、 车辆运动参数等控制参数，即：通过传感器信息融合技术获取更多反

6、映驾驶员 操作和叉车工况和工作环境的信息，进行综合分析、判断、辨识，进而判断出 驾驶员驾驶和操作意图、叉车的工作环境以及运行工况， 根据对应的控制策略 和设定的自动变速控制程序，实现自动换挡。 3.3 用途 用于手动电液换档叉车的自动变速。在原有手动电液换档执行机构的基础 上， 通过加装 10 吨内燃平衡重叉车电子控制硬件系统和自动变速控制软件系 统 V1.0 ，形成自动变速电子控制系统，实现叉车的自动换档控制。 3.4 技术特点 1、传统系统继承性好，通过对原有手动电液换档执行机构进行简单的技术改 造就可以实现其自动换挡； 2、大大降低了换挡冲击，改善换挡平顺性； 3、通过提高叉车的周转效率

7、来提高其燃油经济性； 4、智能化程度高， 能够较好地自动识别叉车的运行状态和工况，并采用相应 的控制策略实现自动变速控制 。 3.5 控制流程 通过采集叉车发动机转速、涡轮转速、车速、节气门开度、拨档开 关、制动等信号，通过传感器信息融合技术获取节气门开度变化、泵轮和 涡轮 转速差 、车辆运动参数等更多反映驾驶员操作和叉车工况和工作环境 的信息，再进行综合分析、判断、辨识，进而判断出驾驶员驾驶和操作意 图、叉车的工作环境以及运行工况， 根据设定的控制策略和自动变速控制 程序，实现自动换挡控制。 3 TCU模块命名规则 本软件变量命名规则为：以参数的中文拼音全拼、英文单词全拼以及英文 单词简写的

8、组合作为相应变量的命名； 本软件函数命名规则为：以本函数功能的汉语拼音简写、相同含义的英文 单词全拼以及英文单词简写的组合作为相应函数的命名； 本软件模块命名规则为：以本模块功能的汉语拼音简写、相同含义的英文 单词全拼以及英文单词简写的组合作为相应函数的命名。 4. TCU模块汇总 4.1 TCU主要模块 TCU控制源代码主要包括以下三个程序模块: 1、主程序ma in； 2、子程序 UP_DOWN_Shift ； 3、子程序 ShiftLogic ； 4、子程序 Threshold。 4.2 TCU信号参数汇总表 自动变速控制系统TCU信号参数 序号 信号名称 符号 信号类型 信号来源 1

9、发动机 数字 频率） 发动机转速传感器 2 涡轮转速 nT 数字 频率） 涡轮轴转速传感器 3 输出轴转速 no 数字 频率） 变速器输出轴转速传感器 4 涡轮/输出轴转速差 n 5 数字 频率） n 5= nT no 5 节气门开度 a 模拟 节气门传感器 6 节气门变化率 9 模拟 a=A a t=dadt 7 拨档选择开关位置 F、N、R 数字 开关） 拨档手柄 8 制动 B 数字 开关） 制动踏板微动开关 9 微动操作 Bmin 数字 开关） 制动踏板微动开关、微动踏 板微动开关 10 电源 电源显示 数字 开关） 电源接通显示 11 电源电压 VC 模拟 蓄电池输出接口 12 驾驶座

10、空位 空位显示 数字 开关） 驾驶员座位压力传感器 13 手制动 BHB 数字 开关） 手制动微动传感器 14 档位指示 档位显示器 数字 开关） TCU 4.3 TCU模块汇总表 主程序 main 模块名称 功能简述 PLL lnit 时钟初始化 AD INIT 模数转换采集初始化 TimerchOlnit 定时器0初始化 ECT1nit 捕获1初始化 ECT2 Init 捕获2初始化 ECT3_lnit 捕获3初始化 caiji_bodang 采集拨档操作信息 TimerO_Onput 定时中断处理子程序 Timer1_Onput 捕获1中断处理子程序 Timer2_Onput 捕获2中断

11、处理子程序 Timer3_Onput 捕获3中断处理子程序 子程序 UP DOWN Shift 模块名称 功能简述 PWM1 脉宽调制通道1输出初始化 PWM2 脉宽调制通道2输出初始化 PWM3 脉宽调制通道3输出初始化 PWM4 脉宽调制通道4输出初始化 delay_ms 延时子程序 N D1 UP 完成空挡到前进1档操作 D1_D2_UP 完成前进1档到前进2档操作 N_Dang 完成空挡操作 N R1 UP 完成空挡到倒退1档操作 R1 R2 UP 完成倒退1档到倒退2档操作 D2_D1_DOWN 完成前进2档到前进1档操作 R2 R1 DOWN 完成倒退2档到倒退1档操作 D2 D1

12、 DOWN climb hill 完成前进爬坡2档降1档操作 R2_R1_DOWN_climb_hill 完成倒退爬坡2档降1档操作 D Shift 完成前进挡控制 R Shift 完成倒退挡控制 N Shift 完成空挡控制 子程序 ShiftLogic 模块名称 功能简述 ShiftLogic 完成换挡条件逻辑判断 子程序Threshold 模块名称 功能简述 Threshold 完成特殊工况的处理 4.4 TCU主要模块关系图 4.5 TCU各主要模块工作流程图 1、主程序流程图 2、捕获1中断处理子程序流程图 中断子程 、序入口. 初始化 启动定时器1 捕获功能 捕获车速 捕获寄存器 标示位溢出 f 一_ 读取寄存器数 值并计算 标示位及其他 参数复位 3、捕获2中断处理子程序流程图 中断子程 序入口 初始化 启动定时器 捕获功能 2 捕获发动机转速 一一十捕获寄存器 标示位溢出 读取寄存器数 值并计算 标示位及其他 参数复位 返回 4、捕获3中断处理子程序流程图 初始化 标示位及其他 参数复位 启动定时器 3 捕获功能 捕获变矩器涡轮转速 捕获寄存器 标示位溢出 读取寄存器数 值并计算 4.6 TCU主要模块的运行优先级 主要模块的运行优先级 模块名称 优先级 TimerO Onput 0 Timer1 0nput 1 Timer