TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.5, May 2014, pp . 3423 ~ 34 3 0   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i5.4917    ļ®       3423     Re cei v ed O c t ober 2 4 , 201 3; Revi se d Decem b e r  5, 2013; Accepte d  De cem ber  26, 2013   Engine Speed Control of Excavator with PID Method      Jun Zhan g * , Shengjie Jiao, Guimao Si , Xuepeng  Cao, Min Ye, Jinping Li, Xinxin Xu,  Daop ei Zhan g   Ke y   Lab orator y for High w a y   C onstructio n  T e chno log y   and Equi pment  of Ministr y   of Edu c ation, Ch an gā€™ an  Univers i t y , C h i n a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : selfstud y@q q .com       A b st r a ct   Distinctio n  w o r k  task pow er- m atchin g co ntrol  strat egy w a s a dapte d  to exc a vator for i m pr o v ing fu el  efficiency; the  accuracy of rot a te en gin e  spe ed at eac h work task was core to e xcavat o r for saving  energy .   21t mod e l exc a vator Z G 321 0-9 w a s taken  as the study  obj ect to ana ly z e  th e rotate s pee d setting  a n d   control   metho d ,  lin ear  positi o n fee d b a ck thr o ttle  motor  w a s e m pl oye d  to   control  the  gov ernor  of e n g i n e  to   adj ust rotate spee d. Impr oved do ub le clo s ed lo op PID  meth od w a s  adapt ed to c ontrol the  eng ine ,   feedb ack  of ro tate spe e d  a n d  throttle  p o siti on w a s t a ken   as the  i nput  of  the PID  co ntrol  mode.  Co ntrol   system  was  designed in CoDeSys  pl atfor m  with G16 c ontroller, thro tt le motor  control exper im ent  and  eng ine  auto c ontrol ex peri m ent w e re carri ed on th e ex c a vator for tuni ng PID para m eters. T he result   indic a ted  that  the do ub le cl o s ed-l oop  PID  meth od c an t a ke co ntrol  an d set the  en gi ne rotate  spe e d   auto m atic ally   w i th the  max i mu m error  of  8 rp m. T h e  li n ear  mo de l b e tw een throttle  feed back  pos iti on  and   rotate spee d is  establis he d, which pr ovid es the cont ro l bas i s  for dyna mic e nergy sav i ng  of excavator.     Ke y w ords : en gin e , PID, excavator, rotate speed, en ergy sa ving          Copy right  Ā©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Hydraulic ex cavator is the mainly  earthmo ving m a chinery,whi c h is  widely used in  con s tru c tion,  road  an d ag ricultural e ngi neeri ng.  Whil e its fuel  efficien cy is ab o u t 30% [1], the  main rea s on  for ene rgy lo ss i s  the l oad  power va ries perio dically in larg e scal e, whi c h  cau s e s   the fluctu atio n of  rotate  sp eed  of en gine , and  then  the  engi ne  ca nā€™t  work in  high   efficien cy stat e ,  thus en ergy saving be com e s a re se arch  focus.   Aiming to improve fuel  efficiency,  mo st re se arche r s  analy z ed the po wer match  probl em s am ong e ngine,  variable  displ a cem ent pu mp, hydra u lic system a nd  load, and fin a lly  provide d  a di stinctio n work task p o wer-matchi ng  co ntrol st rategy , that is setti ng the maxi mum   hydrauli c  sy stem ab so rpti on p o wer for differe nt work ta sk. On  th is b a si s, i n  o r de r to  ma ke  full  use of e ngin e  power u n der different  load stat e,  some [2 -5]  tried to adj ust the hyd r aulic  absorptio n p o we r and to rque ba se d o n  the feedba ck  of hyd r aul ic pre s su re a nd rotate en gine  spe ed,ho wev e r, this meth od affected  by the fluc tuation of hydraulic p r e s sure, thus the main  feedba ck factor of the excavator con t rol sy stem i s  the engin e  rotate spe e d  [6]. Adopting   electroni c fue l  injection  eng ine for p o wer  sou r ce can i m prove th e fu el efficien cy. Con s id erin g the   fuel quality and pri c e in China, mecha n ical g o vern o r  engin e  is widely used th ere, the engi ne   spe ed and p o we r wa s adj usted by line a r throttle  mo tor, the math model bet we en the feedb ack  of  motor  p o si tion  an d engi ne spe e d   be comes  the key topic [7]. Jin Lishen g [8,  9] applied fuzzy   PID method to control the spe ed of engi ne and too k  experim ent in test bench; furthe rmo r e, Yue   Yaoliang [1 0] provid ed a  d ouble PI D m e thod b a s ed  on en gine  sp eed a nd p o sit i on of moto r,  but  there is n o  ref e ren c e s  ab ou t the control a c cura cy of en gine  sp eed a nd optimal PID paramete r s.  Before a pplyi ng the di stin ction wo rk task  power-mat ch ing control  strategy, engin e  spe ed  at ea ch  wo rk  task shoul d b e  set firstly. Public  refe re nces  are fo cu s  on o n ly on e  speed  of e ngin e ,  the a c tual  re quire ment i s   setting  all the  sp eed  of  wo rk ta sk firstly and the n  u s e  these spee d  for  target d u rin g   workin g. Thu s  the  engi ne  spe ed  cont rol  is the  core  tech nolo g y for ene rgy  savin g ,  this p ape r i s  mainly  discussing  on  th e auto - set  control  metho d  of  engin e   spe ed  with  PID  method.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                 ļ®               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3423 ā€“ 34 30   3424 2. Rese arch  Metho d   2.1. Engine Speed Set    H y dr aulic   excavator  has   complex work ing s t at e. A c cordin g to the  distin ction  wo rk ta sk  power-matchi ng control strategy,  excav a tor  wa s divi ded i n to 1 0  g ear  engi ne  speed  for  different   workin g ta sk,  whi c h a r e  de pend ed o n  th e po wer re qui reme nt of hy drauli c   syste m . On this ba sis,  the PLC cont rol  system  set the maxim u m ab so rp tio n  po we r a n d  torqu e  fo r h y drauli c   syst em  unde r  differe nt wo rk ta sk.  The  dividin g  engi ne  sp ee d  an d thei r  g o vern  characteristics of di esel   engin e   curve  und er work wa s showe d  in  Figu re  1,  the settin g   spee d wa s  the cross  p o int  betwe en  curv e and  engi ne  spe ed axi s , if the load to rque  be com e s big ger  and  match  sp ee d  point wa s n o t suitable, e n g i ne wo rking p o int woul d ch ange al ong  with the govern  cha r a c teri stics  line  to  e ngin e   external ch a r acte ri stics curve  a nd wa s not working  i n  high  efficie n cy  state, even   more, l oad  would  ca use th e en gine  sto p .  Furthe rm o r e ,  the 1 0  g ear  engin e   spe e d  is divided  in   H  mode (heavy  mode), S mode (econo mic mod e ) a nd  L mod e  (light load) fo r different ta sk  according the  requi red p o wer of engin e .           Figure 1. Govern Cha r a c teristics of Setting Engine Sp eed du ring  W o rk      2.2. Engine Speed Co ntr o l  The e ngin e  of  excavato r h a s  in stalled  variabl e spe ed g o verno r  (VSG ),  whi c h   can control  the engin e  speed from lo w idle to ma ximum sp eed . The pra c ticable meth od  to control en gin e   wa s a doptin g  linea r m o tor  with a  soft sh aft to co ntrol   the VSG to  a d just th e e ngi ne  spe ed  an d   con s tru c t the  relation shi p  b e twee n feedb ack of linear  positio n and  engin e  sp eed .    There are no rmally 10 pre-setting e ngin e  sp eed s divi ding by the  work ta sk du e to po wer  requi rem ent  of different t a sk, PLC  co ntrol  syst em  automatically cont rols the  linear  motor to  adju s t the G SV to match  the setting  sp eed a nd  re co rd the fe edb a c k po sition  of linea r moto r  in  the auto set  mode. Durin g  the workin g mode of exca vator, the PLC co ntrol s  th e linear m o to r to   rea c h the re cord po sition , which d e ci des the  work po wer of  excavator. T hus the p o si tion  feedba ck of l i near moto r  and its a c curacy is key to the mat c h  perfo rma n ce  of engi ne a nd  hydrauli c .         Figure 2. Dou b le PID Cont rol Model for  Engine Rotation Speed of  Excavator      In the a u to  se t mode  of PL C  control  syst em, the ex ca vator was sta r ting  with n o  l oad  and   the varia b le d i spla cem ent  pump  wa s  sh ut to the mini mum flow. T h e setting  en gi ne spee d  were  the maximum spee d sh own in Figu re 1, wh ich  were the cross point be tween gove r ning   cha r a c teri stic curve a nd  spe ed axis.  PID, fu zzy  PID, ANN an d  their  cro ss algorith m s were   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046   ļ®   Engine Spe e d  Control of Excavator with  PID Method (Jun Zh ang )  3425 mostly u s ed i n  indu stry  co ntrol. Con s id er the   capabi lity of PLC; PID metho d  was e m ploye d  to   control the en gine spee d. In ord e r to co nstru c t the rel a tionship bet wee n  linea r  motor an d en gine  spe ed, the feedba ck of motor po sition  and en gine  speed  were set at the input of PID control   mode. Fi gure  2  sho w s the  doubl e PID  control  model   for e ngin e   spe ed, there a r e  two PID l oop s,   one is for  con t rolling line a r  throttle motor and the othe r is for control ling engin e  speed.     2.3. Experiment Me thod   Experiment  machi ne is t he 21 ton e x cavator ZG 3210 -9, whi c h wa s produ ced by   Sinomarch, China. The en gine type is Cummi ns  6B TA5.9-C (112 KW@195 0rp m ), Linea r moto r  with 60m m  displ a cement  and 6 N .M  torque i s  p r odu ced  by Yongqin g  Lt d.co, China.  The  con n e c tion b e twee n linea r motor a nd e ngine  GSV was  sho w n in  Figure 3. Th e linea r thrott le  motor  has throttle rod and  soft  s haft,  the  throttle rod was empl oy ed to  connect G SV, and the  soft  shaft was  em ployed to  con nect th rottle rod an d mo to r. As sh own in  Figure 3,  wh en PL C control  the motor to  extend or  ret r act, the soft shaft ca n ad just the GSV  to control th e engin e  sp e e d   from low to hi gh sp eed.           Figure 3. Con nectio n  of Speed Gove rno r  and  Throttle Linea r Motor          Figure 4. Incremental PID  Method with  Dea d  Band Z one an d Maximum Increme n t Limit      Experiment  method: (a ) Con s tru c t co ntrol sy stem  of  throttle mo tor with He rsmor G16   PLC in Co De Sys 2.3, take  motor co ntro l ex perime n t and auto - set engin e  sp eed  experime n t; (b)  Con s tru c t the  param eters  monitor  syste m  bas ed on L abVIEW and  USB/CAN(Sys Te c, Germ a n )  conve r ter, o n line tune th e PID  para m eters acco rding to the  monitor  syst em. The sa mple  freque ncy of the  feed ba ck positio n  of m o tor  in   PL C i s  1kHz, the  CAN bu s data   sen d ing  cy cle  is   0.2s.       3.Engine Co ntrol Sy stem Design of E xcav ator  3.1. PID Con t rol Meth od   The digital PID method i s  develop ed fro m  the analog  PID from Equ a tion (1 ).    () 1 () ( 1 ) ( 1 ) () pD I Us Gs K T s Es T s ļ€½ļ€½ ļ€« ļ€«    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                 ļ®               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3423 ā€“ 34 30   3426                                                                                                                   In Equation  (1),  () Gs  is the  PID  controlle r t r an sfer fun c tion,   () E s  is  er ror   tr ans fer  function,  () Us  is the output  of the PID controlle r,  P K   is propo rtion a l co efficient ,   I T   is  integratio n time,  D T   and is th e derivative time.        In orde r to a pply PID method into PL C controller, it need s to co n v ert the PID method  from anal og type to digital type. Increme n tal PI D method wa s sho w n in the following equ ation.     ( ) [ ( )(1 ) ] [ ( ) 2 (1 ) ( 2 ) ] ( ) ( ) [ ( ) (1 ) ] 2 PI P I D u k K e k e k K e k ek ek K e k K e k K e k e k ļ„ļ€½ ļ€­ ļ€­ ļ€« ļ€­ ļ€­ ļ€« ļ€­ ļ€½ ļ€« ļ€« ļ„ ļ€­ ļ„ ļ€­ ļ¼ˆļ¼‰   In Equation (2),  k  indicates the  th k  sampl e  cy cle,   () ek  is the error b e twe en the set   value an d a c tual value  at this  sam p le  cycl e  () uk ļ„  is th e in cre m enta l  PID outp u t of () uk ,   , P I KK  and   D K  are  the  paramete r s  of PID mod e l. As   is  from Equation (2), the  output  of PID  () uk ļ„ is al so de pen ding on th e sample  cycle,  smalle r  samp le cycl e wo ul d increa se th e load o f   PLC,  larg er sample cycle woul d  de crea se  the se nsiti v ity of PID controlle r, thu s  there ne ed s a   suitabl e cont rol cycle of PID method. Accordi ng  to the cha r a c teri stic of engin e  GSV and linear  throttle moto r, the PID con t rol cy cle  wa s set at  0.05  s, improve th e  PID metho d   of Equation  (2)   with dead b and, the improved in cre m ental PID  flow cha r t was sh own in  Figure 4, The  increme n tal o u tput   () uk ļ„  is de p ende d on  the  dead  ba nd v a lue a nd the  i n creme n tal m a x valu e max ļ„ , PID pa ram e ters are tu ne d onli ne i n   bo th motor p o si tion control lo op a n d  engi n e  spee d  control loop.     3.2. Contr o l Circuit  In the engine  spee d auto  set expe rime nt, the  input sign als a r e th e engin e  sp e ed sel e ct  potentiomete r, linear throttle motor po sition sen s o r , en gine sp eed  sensor, the ou tput signal s a r e  the dire ction  of throttle motor and the  control vo lta ge for motor.  All the input signal a r e the  resi stan ce  sig nal and  coul d  be input the  AI (A nalog In put, 10bit AD) port of G1 6 PLC, the out put  of motor di re ction  are  con nectin g  to  th e DO  (Di g ital  Output ) p o rt  of G 16, the  motor  control  voltage i s   co nne cted to  the PWM  (Pu l se  Width   M odulatio n)  po rt of G 16. T he e ngine  sp eed  sen s o r  is con necte d to the PI(Pulse Inp u t)  port of G1 6 and the nu mber of gea r teeth of engine  flywheel i s  1 27, thus th e  spe ed n eed  to use th e p u lse  numb e r PI to divide the gea r th eeth  numbe r. The  control ci rcuit is sho w n in F i gure 5.           Figure 5. Engine Speed  Co ntro l Ci rcuit of Excavator      4. Results a nd Analy s is  4.1. Linear Throttle Moto r Control Experiment  The exp e rim ent re sult in di cated th at th e ra nge  of m o tor p o sitio n   of AD conve r ter value   is amon g 0 to 610 from the limit of extend and  ret r act without conne cting to the engine G SV;  after in stallin g on the  excavator an d  conne cting to t he GSV, the  rang e of throttle motor p o si tion  wa s limited by the GSV  displ a cement , the moto r positio n feed back of AD  conve r t value is  among  0 to   450. In  ord e r to con s tru c t  a  comm on  control m e th od for differe nt linea r th ro ttle   motor, scale  the rang e th e AD value  of motor po si tion to 0~10 0 0 , and set th e dead b and  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046   ļ®   Engine Spe e d  Control of Excavator with  PID Method (Jun Zh ang )  3427 motor po sitio n  PID loop i s  5, maximum increme n t max ļ„  at each PID co n t rol cycl e is 1 00, take   the online  e x perime n t to tune the p a ram e ters of    , P I KK and   D K . The onlin e tu ning   experim ent result is  sh own in Figu re 6.  When th e PID pa ramete rs co mbin atio n is not suita b le,  the re sult i ndi cated  that th e moto r po sit i on feed ba ck  woul d ove r sh oot the  set v a lue p o int, af te r   several trials,  suitable PID para m eters were got  an d the set value  and actu al value re sult we re  sho w n i n  Fig u re  6(b )   and  (c). The  re sul t  indicate d th at with the  PID  controller the moto r  cou l d   rea c h the set point witho u t overshoot, an d t he optimal PID param eters i s  (5, 0.5, 0.6).         (a)  Not suita b l e para m eters    (b) Suitabl e p a ram e ter s     (c ) Multi targe t  control r e s u l t     Figure 6. Re sult of Throttle  Position PID  Control Experiment      4.2. Engine Speed Au to  Set Con t rol  Experiment  In  the  en gine   sp eed auto set control  m ode,  the r e are  10 wo rking   engin e  spe e ds and 1   for auto - idle e ngine  spe ed.  In orde r to ge t the corre s po nding m o tor p o sition of the  setting  spee d ,   two PID loop s we re em plo y ed, one is th e motor po siti on PID loop a nd the othe r is engi ne spe e d   PID loop. B e fore a s ce rtai ning th e relat i onship b e tween m o tor p o sition  and  e ngine  sp eed,  the   PLC controll er shoul d acquire th e ma ximum and  minimum limi t  of engine  speed a nd m o tor  positio n AD  value, then t he PLC  wo ul d automat i c   get the re qui red m o tor p o sition valu e  and   record und er  the setting en gine spee d wi th PID control  method.   The linea r throttle motor  has the worm-ge a r-drive  mech ani sm to redu ce the  speed of   motor  and c o nvert to the soft s haft dis p lac e men t. Th us, the r e  ha s inter-lob e  cl e a ran c e  bet we en   gears,  whi c h  wo uld  ca use control e r ror  of en gine  sp eed. A ccordin g the  m o tor  and  eng ine   cha r a c teri stics, the  dea d  band  of e ngi ne  spe ed PI D lo op i s  se t as 10 rpm,  and  maximu m   incremental  max ļ„  is 150 rpm a n d  online tunin g  the PI D para m eters of eng ine PID loop.         (a)  Control cy cle is too lo ng     (b)  Not suita b l e PID  para m eters      (c) Suitable P I D para m eters  Figure 7. Engine Speed  Co ntrol Re sult B a se d on Spe ed and Th rott le Motor Posit i on with  Segment-PI D  Method       Re sult of e n g i ne  spee d a u t o set exp e ri ment  was sh own  in Fi gure 7, if the PI D  control  cycle  was 0.1 s  o r   bigg er, th e PID  co ntrol   result  sho w s t hat the  engi n e  spee d a d ju stment  cu rve  is  too slo w  like  Figure 7(a).  Duri ng the  experim ent,  the  engine PI D control cy cle  wa s set at 0.05s.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                 ļ®               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3423 ā€“ 34 30   3428 If the PID co ntrolle r ha s o n ly one targ e t  and one ju dge e rro r, th e re sult wo ul d like  sho w n  in   Figure 7 ( b ) ,  engin e   spee d would  oversho o t at th e   set  spe ed. T hus for high er a c cu ra cy  and   based on the  erro r value, the PID cont rol loop  was  improve d  into two segm e n t. One control  segm ent is  set the error ta rget at 50 rpm ,  and  set the  dead b and to  25rpm; a not her  control ta rget  is  set the  error b e lo w 50  rpm an d the  d ead b and  is  10rp m , the PI D  control result wa s  sho w n in  Figure 7(c), i t  indicated th at the cont rol  curv e  of en gine spee d  wa s mo re st able an d wit hout  overshoot. T he speed  cu rve has  two separated  sta ge, one i s  ch angin g  from  about 9 80rp m  to   2086 rpm, in this stage, th e PLC cont ro l system adju s ts the linea r throttle motor displ a ceme nt  from 0 to ma ximum value, and the PL C wo uld g e t the ran ge of  engin e  sp ee d motor p o sit i on   feedba ck AD converte r value. The ot her st age is the engine  spee d cu rve cha nge s from   maximum to  minimum val ue, this sta g e  is th e  en gine   sp eed auto set  mode, and  the  PLC  sy stem   automatically  co ntrol  th e motor and G SV  rea c h  th e  setting  sp ee d. With the  two  seg m ent  PID  control metho d , it indicated  that the PID  control re sult  is more stabl e and faste r .       T abl e 1. Engine Speed  Co nt rol Re sult (unit: rpm)  Speed se lect   Target  spee d R esult  1 R esult  2 R esult  3 A v e r a ge Erro r 1  1050  1048   1056   1048   1051   1  2  1200  1196   1201   1204   1200   0  3  1350  1360   1355   1360   1358   8  4  1500  1503   1509   1503   1505   5  5  1600  1605   1607   1608   1607   7  6  1700  1707   1703   1705   1705   5  7  1800  1799   1802   1795   1799   1  8  1950  1953   1957   1955   1955   5  9  2086  2081   2081   2089   2084   2  10  2086  2077   2092   2088   2085   1      Table  1 was the result of target  and  aut o set  engi ne  spe ed u nde r  three  experi m ent, the   10 en gine  speed val ue i s   set a s  1 0 5 0 , 1200 ļ¼Œ 135 0, 1500,  160 0, 1700,  180 0, 1950,  210 0,   2200 rpm ļ¼Œ as from the re sult of Figure  7(c), it i ndica ted that the maximum sp eed is l e ss t han  2100 rpm, be cause the ra ng e of engine  speed i s  am o n g  980 an d 20 86, thus the  PLC would a u to  cha nge  the  set engi ne  sp eed  2100  an d 22 00rpm t o   20 86rpm.  From th e  re sult of Tabl e  1, it  indicated that  the maximum erro r is 8 r p m , whic h i s  m eeting the co ntrol erro r ba nd of 10rp m .          Figure 8. Curve betwee n   Throttle Positio n  and Engin e  Speed       Figure 8  sho w s the  relatio n shi p  b e twe e n  the  engi ne  spe ed  and  th e feed ba ck o f  motor  positio n, com pare d  to  Tab l e 1, Fi gure  8 ad ded  a  m i nimum  engi n e  spee d at  9 80rp m  a nd it s  corre s p ondin g  motor  po si tion. It indica ted that  the  relation shi p   betwe en mot o r po sition  a n d   engin e  spee d  is lin ear,  and  the correlati on  coeffici e n t is 0.9 991,  which i ndi cate d that ea ch  p o int  of engin e   spe ed sele ct pot entiomete r is  corre s p ondin g  to the e ngin e  from  980 to  2086 rpm. T h us  y Ā  = Ā  1. 1135x Ā  + Ā  981. 65 RĀ² Ā  = Ā  0. 9991 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 0 200 400 600 800 1000 E ngine Speed/rpm Motor Ā  Position/ā€° Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046   ļ®   Engine Spe e d  Control of Excavator with  PID Method (Jun Zh ang )  3429 the PLC  co ntrol  system  co uld ad d mo re  wo rki ng ta sk if the excava tor ne ed s an d set th e en gi ne   power an d the hydrauli c  a b so rption to rq ue.          Figure 9. Engine Speed F o llowing  with  T h rottle Switch       Figure 9 wa s the result b e twee n the engi ne  spee d sele ct potenti o meter a nd engin e   spe ed; it indi cated that th e engin e  spe ed is fo llo win g  the ch ang e  of potentiom e ter. Du e to the   worm-g ea r-d rive me chani sm of lin ear throttle m o tor and  it s clea rance  of  extend a nd  retract is  different, the  engin e  fro m  l o w to  high  an d from  high  to lo w is different at the  sa me spee d  sel e ct   potentiomete r value, furthermore, if the their ne ed hig h e r a c cura cy o f  engine  spee d, the auto se t  mode of PL C sho u ld con s i der the  sp ee d increa se  a nd de crea se  dire ction to reco rd the m o tor   positio n to re duce the different cle a ran c e  of linear mo tor betwe en e x tend and ret r act.       5. Conclusio n   On the b a si s of analyzin g  the engin e   spe ed  auto  set control f unctio n  of excavator,   excavator co ntrol system  based on He rsmo r  G 1 6   wa s d e si gne d, a nd the  ap plication of  PWM  to  drive linea r m o tor wa s mo re stable a nd  accuracy.     Improved in creme n tal PID cont rol meth od was  empl oyed to control the line a r t h rottle   motor a nd o n line PID p a ram e ters tu ning exp e rim ent indi cated  that the op timization PI D  para m eters combinatio n is (5, 0.5, and 0.6).   Segment PID method  was employe d  to  aut o  set th e  req u irement  engi ne  sp ee d, the   result indi cat ed that the  i m prove d   cont rol m e thod  h a s  highe r  accura cy with  th e maximum   error   of 8rpm an d total less than  60s auto  set control time.  It is a goo d  method to  solve the diffe ren c e of li ne ar throttle m o tor a nd e n g i ne GSV  displ a cement  by scaling th e AD conve r t e r value of  the extend and  retra c t limit of motor positi on  feedba ck to t he rang e of 0  and  100 0. Experime n t re sult indicated t hat the  relati onship b e twe e n   motor p o sitio n  and  en gine  spe ed i s  lin e a r, whic h p r o v ides the  con t rol ba si s for  dynamic en ergy  s a ving of excavator .       Referen ces   [1]  Z hang  J, Jia o   S, Lia o   XM ,  et al.  D e sig n   of in tellig ent h y dr au lic  e x c a vator  c ontrol  s y stem  base d  o n  PI D   method.  Co mp uter and C o mp uting T e ch no lo gies i n  Agricu lture III . 2010: 207-2 15.   [2]  Ding x ua n Z ,   T ao S, Hong ya n Z , et al .  Stu d y  on  pla n n i ng  an d testi n g  fo r fu zz y  sav i n g  contro l  of a   hydra u lic exc a vator . Chin a Mecha n ica l  Eng i neer ing C h i na  Mecha n ica l  En gin eeri ng. 20 0 6 ; 17(2): 17 7- 179.   [3]  Don g y un W ,  C hen g G, Shua ng xi a P, et al.  Contro l strat e g y   of po w e r m a tchin g  an d p o w e r so urces   optimiz ation  fo r h y dr aul ic e x c a vators.  T r ans actions  of th e  Chin ese  Soc i et y for Agr i cultur al M a chi nery .  200 9; 40(4): 91 -95.  [4]  F an W ,  W en- w en M, Ji n T .  Excav a tor  glo b a l  po w e r m a tchi ng s a vin g  s y st em d e sig n  b a s ed  on s p e ed- pressur e  du al close d  loo p  co ntrol.  Construct i on Mac h in ery . 201 2; (7): 75-8 0 .  [5]  F eng G, Yu  G, Pei-e n  F .  Me thod  of lo ad  m a tchin g  co ntrol  of h y d r au lic  e x cav a tor s  en e r g y  savi ng.   Journ a l of Ton g ji Un iversity . 2 001; 29( 9): 103 6-10 40.   [6]  Jun Z ,  Shen gji e  J, Min Y , et al . T o rque con t rol strateg y  fo r doub le-cl o se d-lo op PID bas ed e x c a vato r   pumps.  Ch ines e Journ a l of Co nstruction Mac h in ery . 201 2; 10(3): 316- 32 0.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                 ļ®               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3423 ā€“ 34 30   3430 [7]  Xi ao jia n W .  Pow e r en erg y  sa ving tech nol og y for h y dr alic e x cav a tor.Maste r  thesis. Chan gsha: Ce ntra l   South Un iversit y . 20 05.   [8]  Li-sh eng J, Din g-xua n  Z ,  Yun-hua H. Stud y   o f  t he accelero g r aph fuzz y  c o n t roller of h y dra u lic e x cvat o r   saving energy .  Chin a Jour na l of Highw ay an d T r ansport . 20 04; 17(1): 1 19- 122.   [9]  Li-sh eng J, Di ng- xu an Z ,  Deshe ng D ,et al . Energ y  sa ving PID fuzz y contr o ll er  w i th self tunin g   param eters of  h y dra u lic  e x ca vator.  T r ansact i ons of  the Ch i nese Soci ety o f  Agricultur al E ngi neer in g ,  200 4; 19(6): 87 -90.  [10]  Yao-li an g Y. Energ y -s avin g  H y drau lic E xcavato r Com p uter Contro l S y stem . Master  thesis. Jina n:  Shan do ng Unv e risit y . 2 0 0 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.