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      一種挖掘機(jī)的控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:9542369閱讀:573來源:國知局
      一種挖掘機(jī)的控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001 ] 本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域,尤其涉及一種挖掘機(jī)的控制方法及控制系統(tǒng)。
      【背景技術(shù)】
      [0002]目前挖掘機(jī)的動(dòng)力源主要是柴油機(jī),所以柴油機(jī)的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性受到極大的關(guān)注。由于挖掘機(jī)的工作條件比較惡劣,負(fù)載變化大,柴油機(jī)經(jīng)常偏離經(jīng)濟(jì)油耗區(qū),發(fā)動(dòng)機(jī)性能得不到充分發(fā)揮。因此,如何根據(jù)負(fù)載的變化,充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,降低能耗成為挖掘機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。但是目前主要的控制方法是根據(jù)負(fù)載實(shí)時(shí)確定發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)工作點(diǎn),使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)附近,由于負(fù)載變化劇烈,隨之對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)工作點(diǎn)變化多,加上控制響應(yīng)不及時(shí)等問題,難于實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的,若是一味地追求燃油的經(jīng)濟(jì)性,則會忽略了某些負(fù)載情況下總油耗的節(jié)省問題。所以現(xiàn)有的挖掘機(jī)負(fù)載變化大,控制響應(yīng)不及時(shí),能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提供了一種挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)及方法,結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線,確定兩種負(fù)載下發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率,然后采用恒功率控制的方法,最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
      [0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
      [0005]—種挖掘機(jī)的控制方法,所述控制方法包括:
      [0006]采集并發(fā)送所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、主栗壓力信號、主栗流量信號、先導(dǎo)壓力信號;
      [0007]接收并對所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、所述主栗壓力信號、所述主栗流量信號、所述先導(dǎo)壓力信號進(jìn)行信號處理,得到主栗壓力參數(shù)、先導(dǎo)壓力參數(shù)、主栗流量參數(shù);
      [0008]根據(jù)主栗壓力參數(shù)、先導(dǎo)壓力參數(shù)、主栗流量參數(shù)對所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和主栗進(jìn)行控制。
      [0009]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0010]根據(jù)所述主栗壓力參數(shù)和先導(dǎo)壓力參數(shù)確定所述挖掘機(jī)的負(fù)載為重載或輕載以及重載或輕載所對應(yīng)的目標(biāo)功率。
      [0011 ] 優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0012]所述重載為所述挖掘機(jī)在挖掘動(dòng)作狀態(tài)下工作;所述輕載為所述挖掘機(jī)在卸載或回轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)下工作。
      [0013]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0014]當(dāng)識別到所述挖掘機(jī)的負(fù)載為重載時(shí),控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)。
      [0015]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0016]當(dāng)識別到所述挖掘機(jī)的負(fù)載為輕載時(shí),控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率在低油耗區(qū)。
      [0017]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0018]根據(jù)所述主栗壓力參數(shù)和主栗流量參數(shù)確定所述挖掘機(jī)的實(shí)測功率;以及
      [0019]根據(jù)所述實(shí)測功率與給定的所述目標(biāo)功率確定主栗的恒功率。
      [0020]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0021 ] 根據(jù)所述恒功率控制主栗比例閥的開度。
      [0022]優(yōu)選的,所述控制方法中:
      [0023]所述信號處理方法包括濾波和/或限幅和/或計(jì)算。
      [0024]—種挖掘機(jī)的控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)包括:
      [0025]信號采集模塊,采集所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、主栗壓力信號、主栗流量信號、先導(dǎo)壓力信號;
      [0026]信號處理模塊,與所述信號采集模塊連接,對所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、所述主栗壓力信號、所述主栗流量信號、所述先導(dǎo)壓力信號進(jìn)行信號處理,得到主栗壓力參數(shù)、先導(dǎo)壓力參數(shù)、主栗流量參數(shù);
      [0027]負(fù)載識別模塊,與所述信號處理模塊連接,根據(jù)所述主栗壓力參數(shù)和先導(dǎo)壓力參數(shù)確定所述挖掘機(jī)的負(fù)載為重載或輕載以及重載或輕載所對應(yīng)的目標(biāo)功率;
      [0028]功率計(jì)算模塊,與所述信號處理模塊連接,根據(jù)所述主栗壓力參數(shù)和主栗流量參數(shù)確定所述挖掘機(jī)的實(shí)測功率。
      [0029]優(yōu)選的,所述控制系統(tǒng)還包括:
      [0030]轉(zhuǎn)速控制模塊,與所述負(fù)載識別模塊連接,根據(jù)確定的重載或輕載對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
      [0031]恒功率模塊,分別與所述功率計(jì)算模塊和所述負(fù)載識別模塊連接,根據(jù)所述實(shí)測功率與給定的所述目標(biāo)功率確定主栗的恒功率,并根據(jù)所述恒功率控制主栗比例閥的開度。
      [0032]本發(fā)明的有益效果是:
      [0033]本發(fā)明提出的方法及系統(tǒng)結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線,把負(fù)載分為輕載和重載兩種情況,所以不一定有較高的燃油利用率,在重載情況下確保挖掘機(jī)的效率和節(jié)能,所以必須有較高的燃油利用率,發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)工作點(diǎn)在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū),在輕載情況下確保挖掘機(jī)的節(jié)能,該情況下節(jié)能優(yōu)先效率次之,所以不一定有較高的燃油利用率,確定兩種負(fù)載下發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)工作點(diǎn),采用恒功率控制方法,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
      【附圖說明】
      [0034]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0035]需要說明的是,在不沖突的情況下,下述技術(shù)方案,技術(shù)特征之間可以相互組合。
      [0036]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
      [0037]本發(fā)明把負(fù)載分為輕載和重載兩種情況,結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線,確定兩種負(fù)載下發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)工作點(diǎn)(目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率),采用恒功率控制方法,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。把負(fù)載分為輕重載兩種情況,而不是多種或曲線形式,避免過多的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)工作點(diǎn),使發(fā)動(dòng)機(jī)偏離經(jīng)濟(jì)油耗區(qū),達(dá)不到節(jié)能的目的。
      [0038]實(shí)施例一
      [0039]如圖1所示,本實(shí)施例提供了一種挖掘機(jī)的控制方法,該方法主要包括:首先采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號,變量栗壓力信號(主栗壓力信號),變量栗流量信號(主栗流量信號),先導(dǎo)壓力信號,經(jīng)過濾波、限幅、計(jì)算等信號處理,得出控制輸入?yún)?shù),其中輸入?yún)?shù)可以包括先導(dǎo)壓力參數(shù)、變量栗壓力(主栗壓力參數(shù))和變量栗流量(主栗流量參數(shù));然后根據(jù)變量栗主壓和先導(dǎo)壓力參數(shù),區(qū)分輕重負(fù)載和確定輕重負(fù)載分別對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)工作點(diǎn),其中目標(biāo)工作點(diǎn)可以包括目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率,最后根據(jù)恒功率PID控制變量栗(主栗)比例閥的開度,根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,此外如果是機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過控制油門電機(jī)實(shí)現(xiàn),電噴發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過控制噴油量實(shí)現(xiàn)。
      [0040]進(jìn)一步的,根據(jù)變量栗壓力和先導(dǎo)壓力確定負(fù)載的情況,也可以根據(jù)工作油缸的壓力或工作裝置的姿態(tài)來確定負(fù)載情況。
      [0041 ] 進(jìn)一步的,本實(shí)施例中的負(fù)載識別過程包括:挖掘機(jī)在整個(gè)工作過程中,包括挖掘動(dòng)作(鏟斗挖掘,斗桿挖掘,動(dòng)臂提升),卸載動(dòng)作(鏟斗卸載,斗桿卸載,動(dòng)臂下降),回轉(zhuǎn)等動(dòng)作。首先設(shè)定一個(gè)變量栗主壓
      當(dāng)前第1頁1 2 
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