一種挖掘機的控制方法及控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及自動控制領域，尤其涉及一種挖掘機的控制方法及控制系統。
【背景技術】
[0002]目前挖掘機的動力源主要是柴油機，所以柴油機的排放和燃油經濟性受到極大的關注。由于挖掘機的工作條件比較惡劣，負載變化大，柴油機經常偏離經濟油耗區，發動機性能得不到充分發揮。因此，如何根據負載的變化，充分利用發動機的功率，降低能耗成為挖掘機領域的一個重要的研究方向。但是目前主要的控制方法是根據負載實時確定發動機目標工作點，使發動機工作在最佳經濟油耗區附近，由于負載變化劇烈，隨之對應的發動機的目標工作點變化多，加上控制響應不及時等問題，難于實現節能的目的，若是一味地追求燃油的經濟性，則會忽略了某些負載情況下總油耗的節省問題。所以現有的挖掘機負載變化大，控制響應不及時，能源浪費嚴重。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種挖掘機的控制系統及方法，結合發動機萬有特性曲線，確定兩種負載下發動機的目標轉速和目標功率，然后采用恒功率控制的方法，最終實現節能的目的。
[0004]本發明采用如下技術方案:
[0005]—種挖掘機的控制方法，所述控制方法包括:
[0006]采集并發送所述挖掘機的發動機轉速信號、主栗壓力信號、主栗流量信號、先導壓力信號；
[0007]接收并對所述發動機轉速信號、所述主栗壓力信號、所述主栗流量信號、所述先導壓力信號進行信號處理，得到主栗壓力參數、先導壓力參數、主栗流量參數；
[0008]根據主栗壓力參數、先導壓力參數、主栗流量參數對所述挖掘機的發動機和主栗進行控制。
[0009]優選的，所述控制方法中:
[0010]根據所述主栗壓力參數和先導壓力參數確定所述挖掘機的負載為重載或輕載以及重載或輕載所對應的目標功率。
[0011 ] 優選的，所述控制方法中:
[0012]所述重載為所述挖掘機在挖掘動作狀態下工作；所述輕載為所述挖掘機在卸載或回轉動作狀態下工作。
[0013]優選的，所述控制方法中:
[0014]當識別到所述挖掘機的負載為重載時，控制所述發動機的目標轉速和目標功率在經濟油耗區。
[0015]優選的，所述控制方法中:
[0016]當識別到所述挖掘機的負載為輕載時，控制所述發動機的目標轉速和目標功率在低油耗區。
[0017]優選的，所述控制方法中:
[0018]根據所述主栗壓力參數和主栗流量參數確定所述挖掘機的實測功率；以及
[0019]根據所述實測功率與給定的所述目標功率確定主栗的恒功率。
[0020]優選的，所述控制方法中:
[0021 ] 根據所述恒功率控制主栗比例閥的開度。
[0022]優選的，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/或計算。
[0024]—種挖掘機的控制系統，所述控制系統包括:
[0025]信號采集模塊，采集所述挖掘機的發動機轉速信號、主栗壓力信號、主栗流量信號、先導壓力信號；
[0026]信號處理模塊，與所述信號采集模塊連接，對所述發動機轉速信號、所述主栗壓力信號、所述主栗流量信號、所述先導壓力信號進行信號處理，得到主栗壓力參數、先導壓力參數、主栗流量參數；
[0027]負載識別模塊，與所述信號處理模塊連接，根據所述主栗壓力參數和先導壓力參數確定所述挖掘機的負載為重載或輕載以及重載或輕載所對應的目標功率；
[0028]功率計算模塊，與所述信號處理模塊連接，根據所述主栗壓力參數和主栗流量參數確定所述挖掘機的實測功率。
[0029]優選的，所述控制系統還包括:
[0030]轉速控制模塊，與所述負載識別模塊連接，根據確定的重載或輕載對應的目標轉速控制所述發動機的轉速。
[0031]恒功率模塊，分別與所述功率計算模塊和所述負載識別模塊連接，根據所述實測功率與給定的所述目標功率確定主栗的恒功率，并根據所述恒功率控制主栗比例閥的開度。
[0032]本發明的有益效果是:
[0033]本發明提出的方法及系統結合發動機萬有特性曲線，把負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的效率和節能，所以必須有較高的燃油利用率，發動機的目標工作點在經濟油耗區，在輕載情況下確保挖掘機的節能，該情況下節能優先效率次之，所以不一定有較高的燃油利用率，確定兩種負載下發動機的目標工作點，采用恒功率控制方法，實現節能的目的。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明的控制系統實現的過程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術方案，技術特征之間可以相互組合。
[0036]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的說明:
[0037]本發明把負載分為輕載和重載兩種情況，結合發動機萬有特性曲線，確定兩種負載下發動機的目標工作點(目標轉速和目標功率)，采用恒功率控制方法，實現節能的目的。把負載分為輕重載兩種情況，而不是多種或曲線形式，避免過多的發動機目標工作點，使發動機偏離經濟油耗區，達不到節能的目的。
[0038]實施例一
[0039]如圖1所示，本實施例提供了一種挖掘機的控制方法，該方法主要包括:首先采集發動機的轉速信號，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)，先導壓力信號，經過濾波、限幅、計算等信號處理，得出控制輸入參數，其中輸入參數可以包括先導壓力參數、變量栗壓力(主栗壓力參數)和變量栗流量(主栗流量參數)；然后根據變量栗主壓和先導壓力參數，區分輕重負載和確定輕重負載分別對應的發動機目標工作點，其中目標工作點可以包括目標轉速和目標功率，最后根據恒功率PID控制變量栗(主栗)比例閥的開度，根據目標轉速控制發動機的轉速，此外如果是機械發動機可以通過控制油門電機實現，電噴發動機可以通過控制噴油量實現。
[0040]進一步的，根據變量栗壓力和先導壓力確定負載的情況，也可以根據工作油缸的壓力或工作裝置的姿態來確定負載情況。
[0041 ] 進一步的，本實施例中的負載識別過程包括:挖掘機在整個工作過程中，包括挖掘動作(鏟斗挖掘，斗桿挖掘，動臂提升)，卸載動作(鏟斗卸載，斗桿卸載，動臂下降)，回轉等動作。首先設定一個變量栗主壓