挖掘机动力总成模拟控制方法、装置、设备及存储介质与流程

[0001]
本发明实施例涉及挖掘机控制技术，尤其涉及一种挖掘机动力总成模拟控制方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

[0002]
在当今市场上，新型挖掘机层出不穷，因此挖掘机的测试方法和测试装置备受瞩目。
[0003]
目前挖掘机的性能试验都是在整车上进行的实地测试，这种测试方法存在的缺陷有以下几点：
[0004]
一、耗费人力、物力较多，该方法通常需要至少三人配合可完成试验，且驾驶员劳动强度大。
[0005]
二、影响实验结果的因素多，例如不同驾驶员的不同操作习惯、同一驾驶员多组测试时疲劳程度、物料的干湿程度等因素均会导致数据及试验结果失真。
[0006]
三、试验效率低，由于试验受到多种因素影响，故需做多组试验取平均值以减小影响。


技术实现要素：

[0007]
本发明实施例提供一种挖掘机动力总成模拟控制方法、装置、设备及存储介质，通过试验台架实现挖掘机性能试验，以解决现有实地进行性能试验的弊端，具有节省人力、方便控制变量、以及试验效率高的特点。
[0008]
第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机动力总成模拟控制方法，其中利用挖掘机动力总成试验台架模拟挖掘机工作过程，所述挖掘机动力总成试验台架包括挖掘机动力总成、负载加载系统以及数据采集系统，所述挖掘机动力总成模拟控制方法包括，采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱；所述负载加载系统根据所述载荷谱，向所述挖掘机动力总成施加负载，并驱动所述挖掘机动力总成运行；所述数据采集系统采集所述挖掘机动力总成运行时的试验数据。
[0009]
可选的，所述挖掘机动力总成包括发动机、液压泵、多个油缸以及马达，所述负载加载系统包括与所述油缸一一对应的加载油缸以及与所述马达对应的加载马达，所述负载加载系统向所述挖掘机动力总成施加负载包括，所述加载油缸的活塞杆通过与所述油缸的活塞杆对顶的方式模拟负载，所述加载马达通过与所述马达对顶的方式模拟负载。
[0010]
可选的，多个所述油缸包括动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸，所述负载加载系统驱动所述挖掘机动力总成运行包括，所述动臂油缸、所述斗杆油缸和所述铲斗油缸分别用于驱动挖掘机的动臂、斗杆和铲斗产生位移，所述马达用于驱动挖掘机的铲斗旋转。
[0011]
可选的，所述试验数据包括所述动臂油缸、所述斗杆油缸和所述铲斗油缸的活塞杆的位移以及所述马达驱动挖掘机铲斗旋转的角度。
[0012]
可选的，所述挖掘机动力总成还包括多路阀和液压先导阀，所述多路阀用于驱动
多个所述油缸工作，所述负载加载系统根据所述载荷谱形成先导信号控制所述液压先导阀开启或关闭，所述液压先导阀用于驱动所述多路阀开启或关闭。
[0013]
可选的，所述负载加载系统通过开环控制方式输出先导信号控制所述液压先导阀开启或关闭。
[0014]
可选的，所述液压先导阀的关闭信号根据下式确定：
[0015]
s
judge
＝s
start
+(s
end-s
start
)
×
(1-a％
×
b％)；
[0016]
其中，s
judge
表示所述液压先导阀关闭时的油缸位置，s
start
表示油缸起始位置，由所述载荷谱中取得，s
end
表示油缸终止位置，由所述载荷谱中取得，a％表示位移辅助修正系数，根据所述挖掘机动力总成试验台架实际情况调试得出，b％表示速度辅助修正系数，由油缸单程稳态速度决定；
[0017]
b％＝k*v；
[0018]
k表示油缸速度影响因子，v表示油缸单程运行过程中的稳态速度。
[0019]
第二方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机动力总成模拟控制装置，其中包括，载荷谱生产模块，用于采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱；
[0020]
控制模块，用于控制负载加载系统根据所述载荷谱，向挖掘机动力总成施加负载，并驱动所述挖掘机动力总成运行；还用于控制数据采集系统采集所述挖掘机动力总成运行时的试验数据。
[0021]
第三方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机动力总成模拟控制设备，包括：
[0022]
一个或多个处理器；
[0023]
存储器，用于存储一个或多个程序，
[0024]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一所述的挖掘机动力总成模拟控制方法。
[0025]
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的挖掘机动力总成模拟控制方法。
[0026]
本发明实施例利用挖掘机动力总成试验台架模拟挖掘机工作过程，减少了干扰变量，动力总成试验台架的搭建可实现室内较小空间内的挖机动力总成性能试验代替整车实地试验，且便于实现各油缸复合控制；通过先采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱；然后通过负载加载系统根据载荷谱，向挖掘机动力总成施加负载，并驱动挖掘机动力总成运行；通过数据采集系统采集挖掘机动力总成运行时的试验数据，无需多次试验取平均值，因此降低了试验次数；并且相比实地测试，大大减少了燃油等消耗，降低了试验成本；试验台仅需一人即可进行实验，因此具有节省人力的效果。
附图说明
[0027]
图1为本发明实施例提供的一种挖掘机动力总成模拟控制方法的流程示意图；
[0028]
图2为本发明实施例提供的一种挖掘机动力总成模试验台架的结构示意图；
[0029]
图3为本发明实施例提供的一种加载油缸与被测油缸连接结构示意图；
[0030]
图4为本发明实施例提供的一种加载马达与被测马达连接结构示意图；
[0031]
图5为本发明实施例提供的一种挖掘机整车试验时的一种位移路谱图；
[0032]
图6为本发明实施例提供的一种挖掘机动力总成模拟控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0034]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]
图1所示为本发明实施例提供的一种挖掘机动力总成模拟控制方法的流程示意图，图2所示为本发明实施例提供的一种挖掘机动力总成模试验台架的结构示意图，该挖掘机动力总成模拟控制方法可以利用挖掘机动力总成试验台架模拟挖掘机工作过程，参考图2，挖掘机动力总成试验台架包括挖掘机动力总成10、负载加载系统20以及数据采集系统30，参考图1，本实施例提供的挖掘机动力总成模拟控制方法包括：
[0036]
步骤s110、采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱。
[0037]
其中，挖掘机动力总成一般可以包括发动机、液压泵、多路阀、油缸及马达等，本实施例通过设置于实际挖掘机相同的元件进行相关功能测试。在测试之前，通过采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，例如挖掘机动臂、斗杆、铲斗等结构的位移，根据各项参数数据形成载荷谱。
[0038]
步骤s120、负载加载系统根据载荷谱，向挖掘机动力总成施加负载，并驱动挖掘机动力总成运行。
[0039]
可选的，挖掘机动力总成包括发动机、液压泵、多个油缸以及马达，负载加载系统包括与油缸一一对应的加载油缸以及与马达对应的加载马达，负载加载系统向挖掘机动力总成施加负载包括：
[0040]
加载油缸的活塞杆通过与油缸的活塞杆对顶的方式模拟负载，加载马达通过与马达对顶的方式模拟负载。
[0041]
其中，加载油缸和加载马达可以分别由对应的伺服阀控制。示例性的，图3所示为本发明实施例提供的一种加载油缸与被测油缸连接结构示意图，图4所示为本发明实施例提供的一种加载马达与被测马达连接结构示意图，其中，对顶结构可以是如图3和图4所示的结构，在其他实施例中，负载加载的方式可以是对拉，本发明实施例对此不作限定。
[0042]
可选的，多个油缸可以包括动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸，负载加载系统驱动挖掘机动力总成运行包括：
[0043]
动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸分别用于驱动挖掘机的动臂、斗杆和铲斗产生位移，马达用于驱动挖掘机的铲斗旋转。本实施例中的模拟控制方法可以应用在上述三种油缸和马达的检测过程中。
[0044]
步骤s130、数据采集系统采集挖掘机动力总成运行时的试验数据。
[0045]
其中，试验数据可以包括动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的活塞杆的位移以及马达驱动挖掘机铲斗旋转的角度。
[0046]
本发明实施例的技术方案，利用挖掘机动力总成试验台架模拟挖掘机工作过程，减少了干扰变量，动力总成试验台架的搭建可实现室内较小空间内的挖机动力总成性能试验代替整车实地试验，且便于实现各油缸复合控制；通过先采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱；然后通过负载加载系统根据载荷谱，向挖掘机动力总成施加负载，并驱动挖掘机动力总成运行；通过数据采集系统采集挖掘机动力总成运行时的试验数据，无需多次试验取平均值，因此降低了试验次数；并且相比实地测试，大大减少了燃油等消耗，降低了试验成本；试验台仅需一人即可进行实验，因此具有节省人力的效果。
[0047]
在上述实施例的基础上，可选的，挖掘机动力总成还包括多路阀和液压先导阀，多路阀用于驱动多个油缸工作，负载加载系统根据载荷谱形成先导信号控制液压先导阀开启或关闭，液压先导阀用于驱动多路阀开启或关闭。
[0048]
可以理解的是，多路阀的每一路输出端与一个油缸连接，哪路开启，则驱动这一路对应的油缸工作，而多路阀的开启受液压先导阀的控制。在具体实施时，可选的，负载加载系统通过开环控制方式输出先导信号控制液压先导阀开启或关闭。
[0049]
其中，在位移控制过程中，首先确定了路谱提供的各个关键位置的数据，以各个位移节点为判断条件对先导进行开启及关闭操作从而使得油缸可按设定运行至所需的位置点。
[0050]
可选的，液压先导阀的关闭信号可以根据下式确定：
[0051]
s
judge
＝s
start
+(s
end-s
start
)
×
(1-a％
×
b％)；
[0052]
其中，s
judge
表示液压先导阀关闭时的油缸位置，s
start
表示油缸起始位置，由载荷谱中取得，s
end
表示油缸终止位置，由载荷谱中取得，a％表示位移辅助修正系数，根据挖掘机动力总成试验台架实际情况调试得出，b％表示速度辅助修正系数，由油缸单程稳态速度决定；
[0053]
b％＝k*v；
[0054]
k表示油缸速度影响因子，v表示油缸单程运行过程中的稳态速度。
[0055]
具体a％和b％的值可以根据实际情况确定，例如在某一实施例中，a％可以为25％～40％，b％可以为25％，运用此修正方式可在位移开环控制过程中实现位移的准确控制。
[0056]
图5为本发明实施例提供的一种挖掘机整车试验时的一种位移路谱图，位移控制方案设定为行程域控制，即以各个油缸的位移值作为液压先导阀开启或关闭的条件。为方便控制，本发明实施例采用分阶段控制的方式来模拟整车挖掘动作。如图5所示测试过程分解为0-6共7状态，根据各个油缸设定的起始位置、平台位置，最大位置、结束位置等位移结点，测试过程根据边界条件进行状态切换。
[0057]
位移控制过程包括：
[0058]
状态0：动臂、斗杆、铲斗等油缸活塞杆回到起始位置，无边界条件直接进入状态1；
[0059]
状态1：动臂、斗杆和铲斗等油缸活塞杆一起伸出，当动臂位移达到平台位置后，进入状态2；
[0060]
状态2：动臂动作停止，斗杆和铲斗油缸活塞杆继续伸出，当斗杆和铲斗油缸活塞杆到达最大位置后，进入状态3；
[0061]
状态3：斗杆和铲斗动作停止，动臂油缸活塞杆开始伸出，回转马达开始正向转动，动臂到达最大位置，回转达到指定角度(例如90
°
)，进入状态4；
[0062]
状态4：铲斗油缸活塞杆开始回收，活塞杆达到结束位置，进入状态5；
[0063]
状态5：铲斗停止，动臂和铲斗开始回收，回转开始反向转动，动臂和铲斗到达最终位置，回转达到指定角度，进入状态6；
[0064]
状态6：动臂、斗杆和铲斗停止，单个测试过程结束，进入状态0。
[0065]
图6所示为本实施例提供一种挖掘机动力总成模拟控制装置的结构示意图，本实施例提供的挖掘机动力总成模拟控制装置可以执行上述实施例提供的任意一种挖掘机动力总成模拟控制方法，该控制装置可配置于挖掘机动力总成试验台架中，参考图6，该挖掘机动力总成模拟控制装置包括：
[0066]
载荷谱生成模块610，用于采集挖掘机整车试验过程中的各项参数数据，形成载荷谱；控制模块620，用于控制负载加载系统根据载荷谱，向挖掘机动力总成施加负载，并驱动挖掘机动力总成运行；还用于控制数据采集系统采集挖掘机动力总成运行时的试验数据。
[0067]
本发明实施例所提供的挖掘机动力总成模拟控制装置可执行本发明任意实施例所提供的挖掘机动力总成模拟控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0068]
本实施例提供一种挖掘机动力总成模拟控制设备，其中，包括：
[0069]
一个或多个处理器；
[0070]
存储器，用于存储一个或多个程序，
[0071]
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的挖掘机动力总成模拟控制方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现本发明实施例所提供的挖掘机动力总成模拟控制方法。
[0072]
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0073]
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种挖掘机动力总成模拟控制方法。
[0074]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。