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工程机械实现机电液一体化是其发展的必然趋势，装载机经常与自卸汽车配合在恶劣环境中进行装、运、卸等工作。它的微机控制系统对减轻操作人员的劳动强度、提高生产率和作业水平具有重要的现实意义。
1 系统硬件控制原理
系统硬件结构与控制原理如图1所示。装载机作业装置为转斗油缸、动臂、动臂油缸、杠杆系统、铲斗等组成的2自由度机构，采用2个电液比例阀，分别对动臂油缸、转斗油缸进行控制。在动臂油缸和转斗油缸上都装有应变式位移传感器和压差传感器。压差传感器由‘电控和液压两部分组成，工作电压为5V，安装在主控间上。有两个压力作用在压差传感器上：一个信号来自油泵，另一个来自主控阀上的先导压力，它是工作元件的最大负载压力。压差传感器把压差信号转换成电压信号并提供给泵阀控制器。位移传感器检测油缸的伸缩量，压差传感器检测油缸的油压；铲斗与动臂的饺接处和前后车架铰接处分别装有光电编码传感器以检测铲斗和前车架的转角。
（图片） 作业时根据实际的作业情况编制程序，利用传感器获得的信息发出控制指令，控制作业装置自动进行装料和卸料。系统的控制核心采用体积小、重量轻、价格低、抗干扰性强、可靠性高和使用方便的8089单片机，并配有小键盘和显示屏组成控制面板，便于在驾驶室内安装和操作。通过智能数据采集板、A／D和D／A实现对外部设备的信号采集和控制。
采用 WTNDOWS操作系统及“ C”语言对控制系统进行编程，友好的人机界面能直观地反映整个作业过程。此控制系统具有操作简单、使用方便、性能稳定、价格低廉的特点。
2 软件系统
软件系统一方面与硬件系统配合对外围设备及工作装置进行控制，另一方面显示装载机的作业过程及工作参数，如掘起力、卸载高度、卸载距离。铲斗倾角（收斗角、卸载角）、挖掘深度等。装载机作业装置的结构如图2所示。
（图片） 掘起力根据转斗油缸的压差传感器测得的庄力按装载机的结构尺寸利用下式求得：
N=（PD×l1×l3-Gkl2l4）/l5
式中：N——掘起力；PD——转斗油缸的压力；Gk——铲斗自重；l1——PD到杠杆与动臂铰接点的距离；l2——杠杆与动臂铰接点与拉杆的距离；l3——铲斗与动臂间铰接点到拉杆的距离；l4——铲斗重心到铲斗与动臂铰接点间的水平距离；l5——N到铲斗与动臂铰接点间的水平距离。
卸载高度、卸载距离和挖掘深度主要是由转斗油缸、动臂油缸的位移传感器经数据标定测量而得；铲斗倾角（收斗角、卸载角）由安装在铲斗与动臂铰接处的角位移传感器经数据标定测量而得。软件设计了图文切换功能，铲斗的动作既可在显示屏幕上动态显示，测量的数据又可以在屏幕上显示。
3 结束语
对装载机微机控制系统的研制，使装载机初步实现了机电液一体化，减轻了劳动强度，同时使操作人员可在屏幕上直接观察作业过程并通过操作面板进行控制，虽然也还存在一些缺点，如信号的抗干忧性能、密封性能和抗振动性能较差等。但本系统研制成果对今后的技术开发起了引导作用，很有意义。
5/19/2004
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