CN114908837A - 一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***，包括液压挖掘机控制器，主泵一压力传感器、主泵二压力传感器、电控手柄、发动机控制器、发动机转速传感器；所述主泵一压力传感器和主泵二压力传感器与液压挖掘机控制器相连，采集主泵一压力信号和主泵二压力信号；所述电控手柄与液压挖掘机控制器相连，输入手柄行程信号；所述发动机控制器与液压挖掘机控制器相连，接收液压挖掘机控制器发送的指令，发送实时扭矩值；所述发动机转速传感器与液压挖掘机控制器相连，采集发动机转速。本发明能够降低负载突变对发动机转速的影响，提升挖掘机组作业的稳定性和驾驶员的驾驶体验，降低操作难度，提高作业效率。

Description

一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法

技术领域

本发明涉及发动机转速控制技术领域，具体涉及一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***及控制方法。

背景技术

液压挖掘机工况复杂，负载突变大。当负载突然增加时，发动机会出现掉速现象，当负载突然降低时，发动机会出现上冲现象。负载的突变会导致发动机的转速产生较大波动，影响挖掘机的作业稳定性和驾驶员的驾驶体验。

发明内容

为解决上述背景技术中涉及的技术问题，本发明提供了一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***及控制方法。

本发明的具体技术方案为：一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***，包括液压挖掘机控制器，主泵一压力传感器、主泵二压力传感器、电控手柄、发动机控制器、发动机转速传感器；所述主泵一压力传感器和主泵二压力传感器与液压挖掘机控制器相连，采集主泵一压力信号和主泵二压力信号；所述电控手柄与液压挖掘机控制器相连，输入手柄行程信号；所述发动机控制器与液压挖掘机控制器相连，接收液压挖掘机控制器发送的指令，发送实时扭矩值；所述发动机转速传感器与液压挖掘机控制器相连，采集发动机转速。

一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，包括以下步骤：

S1.发动机转速调节判断，发动机是否需要进行转速调节；

S2.根据发动机转速调节判断模块输出结果，计算发动机的目标转速；

S3.得到目标转速之后，进行发动机转速的调节。

进一步地，所述S1步骤中发动机转速调节包括提高发动机转速、降低发动机转速、不改变发动机转速三种调节方式。

进一步地，液压挖掘机控制器读取当前时刻动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号，分别进行滤波后进行差值加权平均处理，通过滤掉干扰数据后的动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号差值加权平均数计算出操作手的主动转速调节期望值λ1；液压挖掘机控制器读取当前时刻主泵一压力和主泵二压力的信号值，并与上一循环主泵一压力和主泵二压力的信号值分别做差值，通过滤波滤掉突变值之后，对主泵一压力信号差值进行加权平均和对主泵二压力信号进行差值加权平均，取主泵一的差值和主泵二的差值加权平均后计算出理论转速调节期望值λ2；液压挖掘机控制器根据当前手柄信号值获取工作机构所需排量，根据上一循环手柄信号值获取上一循环下的工作机构所需排量，并将排量做差值处理，通过滤波滤掉突变值之后，对排量差值进行加权平均，对两个差值加权平均后计算出理论转速调节期望值λ3；将主动转速调节期望值λ1、理论转速调节期望值λ2和转速调节期望值λ3进行加权平均后得到转速调节期望值G，若G小于预设的转速降低调节阈值A，则进行降低转速调节若G大于预设的转速升高调节阈值B，则进行提升转速调节，若G在A和B之间，则由当前转速缓慢稳定至额定转速。

进一步地，所述步骤S2中所述液压挖掘机控制器根据当前的主泵压力信号和排量值计算出所需扭矩值，通过发动机控制器获取上一循环下的发动机实时扭矩值，通过所需扭矩值和上一循环发动机实时扭矩值计算出发动机所需达到的目标转速。

进一步地，所述步骤S3中采用的调节方式为斜坡-阶跃式加载；若需要提升发动机转速，则先通过斜坡缓慢提升至某一中间转速后，阶跃提升至目标转速；若需要降低发动机转速，则通过斜坡缓慢降低至某一中间转速后，阶跃降低至目标转速。

本发明采用的液压挖掘机转速控制***及控制方法能够降低负载突变对发动机转速的影响，提升挖掘机组作业的稳定性和驾驶员的驾驶体验，降低操作难度，提高作业效率。

附图说明

图1为本发明结构原理图；

图2为本发明控制流程图；

图3为发动机转速调节判断模块流程图；

图4为发动机转速调节量计算模块流程图；

图5为发动机转速调节方式模块流程图；

图中：1.液压挖掘机控制器；2.主泵一压力传感器；3.主泵二压力传感器； 4.电控手柄；5.发动机控制器；6.发动机转速传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***，包括液压挖掘机控制器1、主泵一压力传感器2、主泵二压力传感器3、电控手柄4、发动机控制器5、发动机转速传感器6；所述主泵一压力传感器2和主泵二压力传感器3与液压挖掘机控制器1相连，采集主泵一压力信号和主泵二压力信号；所述电控手柄4与液压挖掘机控制器1相连，输入手柄行程信号；所述发动机控制器5与液压挖掘机控制器1相连，接收液压挖掘机控制器发送的指令，发送实时扭矩值；所述发动机转速传感器6与液压挖掘机控制器1相连，采集发动机转速。

如附图2所示，一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，包括以下步骤：S1.发动机转速调节判断，发动机是否需要进行转速调节；S2.根据发动机转速调节判断输出结果，计算发动机的目标转速；S3.得到目标转速之后，进行发动机转速的调节。

发动机转速调节判断用于判断是否需要进行发动机转速调节，包括提高发动机转速、降低发动机转速、不改变发动机转速三种结果。

发动机目标转速计算根据发动机转速调节判断模块输出结果，计算发动机的目标转速。

发动机转速调节方式是在得到目标转速之后，将进行发动机转速的调节，其方式为斜坡-阶跃加载方式，可以有效降低操作者因发动机转速波动造成的影响。

如附图3所示，液压挖掘机控制器1读取当前时刻动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号，分别进行滤波后进行差值加权平均处理，公式如下：

H＝∑((X_i-X_i-1)×k_i)÷∑k_i

式中X_i当前手柄信号值，X_i-1为上一循环手柄信号值，k_i为各采集值对应的权重。

通过滤掉干扰数据后的动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号差值加权平均数计算出操作手的主动转速调节期望值λ₁，其公式如下：

λ₁＝S/S_MAX

式中S为手柄信号的差值加权平均数，S_MAX为手柄最大行程，本专利中的手柄最大行程为1000。

液压挖掘机控制器1读取当前时刻主泵一压力和主泵二压力的信号值，并与上一循环主泵一压力和主泵二压力的信号值分别做差值，通过滤波滤掉突变值之后，对主泵一压力信号差值和主泵二压力信号差值进行加权平均计算出理论转速调节期望值λ₂，其公式如下：

λ₂＝P₁₂/P_MAX

式中P₁₂为主泵1压力的差值和主泵2压力的差值加权平均数，P_MAX为主泵最大溢流压力。

液压挖掘机控制器根据当前手柄信号值获取工作机构所需排量，根据上一循环手柄信号值获取上一循环下的工作机构所需排量，并将排量做差值处理，通过滤波滤掉突变值之后，对排量差值进行加权平均，取两个差值的加权平均数计算出理论转速调节期望值λ₃。其公式如下：

λ₃＝Q₁₂/Q_MAX

式中Q₁₂为主泵1排量的差值和主泵2排量的差值的加权平均数，Q_MAX为主泵最大排量。

将上述主动转速调节期望值λ₁、理论转速调节期望值λ₂和转速调节期望值λ₃进行加权平均后得到转速调节期望值G，其公式如下：

G＝(w₁λ₁+w₂λ₂+w₃λ₃)/(w₁+w₂+w₃)

式中，w₁主动转速调节期望值λ₁的权重，w₂理论转速调节期望值λ₂的权重， w₃理论转速调节期望值λ₂的权重

若G小于预设的转速降低调节阈值A，则进行降低转速调节

若G大于预设的转速升高调节阈值B，则进行提升转速调节

若G在A和B之间，则由当前转速缓慢稳定至额定转速

转速调节期望值G越高，则说明转速需要提高的转速量越高，转速调节期望值G越低，则说明转速需要提高的转速量越低

如附图4所示，发动机目标转速计算根据发动机转速调节判断模块输出结果，计算发动机的目标转速。液压挖掘机控制器根据当前的主泵压力信号和排量值计算出所需扭矩值，其公式如下：

T＝(P₁*q₁+P₂*q₂)

其中T为所需扭矩值，P₁、P₂为当前主泵1和主泵2的压力值，Q₁和Q₂为主泵1和主泵2所需要的排量值，根据电控手柄信号和排量关系曲线获得，p为主泵排量，Q_max为主泵可提供的最大排量。

通过发动机控制器获取上一循环下的发动机实时扭矩值，通过所需扭矩值和上一循环发动机实时扭矩值计算出发动机所需达到的转速，发动机需要提升转速时其公式如下：

V＝V₁(1+k₁*((T₁-T₂)/T₂))

发动机需要降低转速时其公式如下

V＝V₁(1+k₂*((T₂-T₃)/T₂))

式中，V为发动机的目标转速，V₁为当前档位下发动机额定转速，T₁、T₃为目标扭矩，T₂为上一工作循环性发动机实时扭矩值，k₁和k₂为调节系数，由主泵响应时间决定和转速调节期望G决定。

如附图5所示，发动机转速调节方式模块是在得到目标转速之后，将进行发动机转速的调节，采取的方式为斜坡-阶跃式加载；若需要提升发动机转速，则先通过斜坡缓慢提升至某一中间转速后，阶跃提升至目标转速；若需要降低发动机转速，则通过斜坡缓慢降低至某一中间转速后，阶跃降低至目标转速；通过斜坡-阶跃式的加载降低液压挖掘机操作者对发动机转速变化的感觉。

以上是示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。附图中所展示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不限于此。所以如果本技术领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***，其特征在于：包括液压挖掘机控制器(1)，主泵一压力传感器(2)、主泵二压力传感器(3)、电控手柄(4)、发动机控制器(5)、发动机转速传感器(6)；

所述主泵一压力传感器(2)和主泵二压力传感器(3)与液压挖掘机控制器(1)相连，所述液压挖掘机控制器(1)采集主泵一压力信号和主泵二压力信号；

所述电控手柄(4)与液压挖掘机控制器(1)相连，输入手柄行程信号；

所述发动机控制器(5)与液压挖掘机控制器(1)相连，所述发动机控制器(5)接收液压挖掘机控制器(1)发送的指令，发送实时扭矩值；

所述发动机转速传感器(6)与液压挖掘机控制器(1)相连，采集发动机转速信息。

2.一种如权利要求1所述的基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.发动机转速调节判断，发动机是否需要进行转速调节；

S2.根据发动机转速调节判断模块输出结果，计算发动机的目标转速；

S3.得到目标转速之后，进行发动机转速的调节。

3.根据权利要求2所述的一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，其特征在于：所述S1步骤中发动机转速调节包括提高发动机转速、降低发动机转速、不改变发动机转速三种调节方式。

4.根据权利要求3所述的一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，其特征在于：液压挖掘机控制器(1)读取当前时刻动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号，分别进行滤波后进行差值加权平均处理，通过滤掉干扰数据后的动臂、斗杆、铲斗、回转的电控手柄信号差值加权平均数计算出操作手的主动转速调节期望值λ1；液压挖掘机控制器(1)读取当前时刻主泵一压力和主泵二压力的信号值，并与上一循环主泵一压力和主泵二压力的信号值分别做差值，通过滤波滤掉突变值之后，对主泵一压力信号差值进行加权平均和对主泵二压力信号进行差值加权平均，取主泵一的差值和主泵二的差值加权平均后计算出理论转速调节期望值λ2；液压挖掘机控制器(1)根据当前手柄信号值获取工作机构所需排量，根据上一循环手柄信号值获取上一循环下的工作机构所需排量，并将排量做差值处理，通过滤波滤掉突变值之后，对排量差值进行加权平均，对两个差值加权平均后计算出理论转速调节期望值λ3；将主动转速调节期望值λ1、理论转速调节期望值λ2和转速调节期望值λ3进行加权平均后得到转速调节期望值G，若G小于预设的转速降低调节阈值A，则进行降低转速调节若G大于预设的转速升高调节阈值B，则进行提升转速调节，若G在A和B之间，则由当前转速缓慢稳定至额定转速。

5.根据权利要求2所述的一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中所述液压挖掘机控制器(1)根据当前的主泵压力信号和排量值计算出所需扭矩值，通过发动机控制器(5)获取上一循环下的发动机实时扭矩值，通过所需扭矩值和上一循环发动机实时扭矩值计算出发动机所需达到的目标转速。

6.根据权利要求2所述的一种基于多参数的液压挖掘机转速控制***的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中采用的调节方式为斜坡-阶跃式加载；若需要提升发动机转速，则先通过斜坡缓慢提升至某一中间转速后，阶跃提升至目标转速；若需要降低发动机转速，则通过斜坡缓慢降低至某一中间转速后，阶跃降低至目标转速。

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