工程车及其自动优化控制系统的制作方法

1.本发明涉及工程车控制技术领域，具体涉及一种工程车的自动优化控制系统和一种工程车。


背景技术：

2.传统的推土机等工程车的作业效率及操控的平稳性等经常受制于操作者的熟练程度与驾驶技能，由于人为操作的误差，相同机器的作业质量差异明显。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述技术问题，提供了一种工程车及其自动优化控制系统，能够自动、不断地对功率匹配控制参数进行优化，从而不断改善工程车的作业质量。
4.本发明采用的技术方案如下：一种工程车的自动优化控制系统，包括监视器、操作部件、发动机控制器、液压传感部件、液压控制部件、执行部件、主控制器，所述主控制器分别与所述监视器、所述操作部件、所述发动机控制器、所述液压传感部件、所述液压控制部件、所述执行部件相连，所述监视器用于接收用户选择的工作模式，所述操作部件用于根据用户操作向所述工程车发出操作指令，所述主控制器用于根据所述操作指令控制所述执行部件执行工程作业，并通过所述发动机控制器获取所述工程车的发动机参数和通过所述液压传感部件获取所述工程车的液压参数，以及通过用户选择的工作模式所对应的功率匹配控制程序，根据所述发动机参数和所述液压参数对所述液压控制部件进行控制，以实现发动机与液压系统的功率匹配，所述工程车的自动优化控制系统还包括数据处理及存储器，所述数据处理及存储器用于将用户选择的工作模式、该工作模式下的操作指令、发动机参数、液压参数、经济数据、功率匹配控制程序中的功率匹配控制参数进行收集和存储，并在一段时间的收集和存储后，筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数，所述监视器还用于在所述数据处理及存储器筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数后，显示升级选项，并接收用户的升级指令，所述主控制器还用于根据所述升级指令，以最优的经济数据对应的功率匹配控制参数对所述功率匹配控制程序进行升级优化。
5.所述数据处理及存储器还用于将筛选出的最优的经济数据对应的操作指令、发动机参数、液压参数存储为自适应工作模式下的控制数据，所述监视器还用于显示自适应工作模式选择选项，并接收用户的自适应工作模式选择指令，所述主控制器还用于根据所述自适应工作模式选择指令，以自适应工作模式下的控制数据对所述工程车进行自动控制。
6.所述的工程车的自动优化控制系统还包括作业轨迹重复快捷键，所述作业轨迹重复快捷键与所述主控制器相连，所述主控制器还用于根据所述操作部件的动作状态判断出所述工程车的作业轨迹，所述数据处理及存储器还用于对所述工程车的作业轨迹进行存储，所述作业轨迹重复快捷键用于接收用户的作业轨迹重复指令，所述主控制器还用于根据所述作业轨迹重复指令调用所述数据处理及存储器中存储的所述作业轨迹，以控制所述
工程车重复所述作业轨迹。
7.所述的工程车的自动优化控制系统还包括车载用电设备、电源管理模块、集成式总线开关单元、车速传感部件、油传感部件，所述车载用电设备和所述集成式总线开关单元分别与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块、所述集成式总线开关单元、所述车速传感部件和所述油传感部件分别与所述主控制器相连，所述主控制器还用于通过所述电源管理模块获取所述车载用电设备的工作状态，通过所述集成式总线开关单元获取所述车载用电设备的开关状态和故障状态，通过所述车速传感部件获取所述工程车的行走转向速度，通过所述油传感部件获取所述工程车的动力油温和燃油液位，并根据所述车载用电设备的工作状态、开关状态、故障状态及所述工程车的行走转向速度、所述工程车的动力油温和燃油液位、所述操作指令、所述执行部件的作业状态、发动机参数、液压参数生成所述工程车的健康报告。
8.所述的工程车的自动优化控制系统还包括云平台，所述云平台与所述主控制器进行通信连接，所述云平台用于接收所述工程车的健康报告，并根据所述工程车的健康报告向所述主控制器发送维护提醒，以便通过所述监视器显示所述维护提醒，或者，将所述健康报告发送至用户的移动终端。
9.所述云平台还用于接收升级优化后的功率匹配控制程序，并发送人工再优化的功率匹配控制程序存储于所述数据处理及存储器，以便所述主控制器根据所述升级指令对功率匹配控制程序进行再次升级优化。
10.所述的工程车的自动优化控制系统还包括车载智能终端，所述车载智能终端分别与所述主控制器、所述监视器、所述数据处理及存储器相连，并与所述云平台进行无线通信连接。
11.所述工程车为推土机。
12.所述操作部件包括行走电控手柄和工作电控手柄。
13.所述液压控制部件包括液压泵比例电磁阀，所述执行部件包括行走马达比例阀、铲刀倾斜比例阀和铲刀上下比例阀。
14.所述发动机参数包括发动机功率、扭矩、转速，所述液压参数包括功率、扭矩、压力，所述经济数据包括油耗、工作效率、掉速率。
15.一种工程车，包括上述工程车的自动优化控制系统。
16.本发明的有益效果：本发明通过设置数据处理及存储器对工程车的相关数据进行收集和存储，并筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数，以升级功率匹配控制程序，由此，能够自动、不断地对功率匹配控制参数进行优化，从而不断改善工程车的作业质量。
附图说明
17.图1为本发明实施例的工程车的自动优化控制系统的方框示意图；图2为本发明一个具体实施例的工程车的自动优化控制系统的结构示意图。
18.附图标记：监视器10、操作部件20、发动机控制器30、液压传感部件40、液压控制部件50、执行部件60、主控制器70、数据处理及存储器80、车载智能终端90、作业轨迹重复快捷键100、车
载用电设备110、电源管理模块120、集成式总线开关单元130、车速传感部件140、油传感部件150、云端服务器160、数据中心170；行走电控手柄21、工作电控手柄22、主压力传感器41、控制压力传感器42、走马达比例阀61、铲刀倾斜比例阀62、铲刀上下比例阀63。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1所示，本发明实施例的工程车的自动优化控制系统包括监视器10、操作部件20、发动机控制器30、液压传感部件40、液压控制部件50、执行部件60、主控制器70，主控制器70分别与监视器10、操作部件20、发动机控制器30、液压传感部件40、液压控制部件50、执行部件60相连，监视器10用于接收用户选择的工作模式，操作部件20用于根据用户操作向工程车发出操作指令，主控制器70用于根据操作指令控制执行部件60执行工程作业，并通过发动机控制器30获取工程车的发动机参数和通过液压传感部件40获取工程车的液压参数，以及通过用户选择的工作模式所对应的功率匹配控制程序，根据发动机参数和液压参数对液压控制部件50进行控制，以实现发动机与液压系统的功率匹配。如图1所示，工程车的自动优化控制系统还包括数据处理及存储器80，数据处理及存储器80分别与主控制器70和监视器10相连，数据处理及存储器80用于将用户选择的工作模式、该工作模式下的操作指令、发动机参数、液压参数、经济数据、功率匹配控制程序中的功率匹配控制参数进行收集和存储，并在一段时间的收集和存储后，筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数，监视器10还用于在数据处理及存储器80筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数后，显示升级选项，并接收用户的升级指令，主控制器70还用于根据升级指令，以最优的经济数据对应的功率匹配控制参数对功率匹配控制程序进行升级优化。
21.在本发明的一个实施例中，工程车可为推土机。如图2所示，操作部件20可包括行走电控手柄21和工作电控手柄22，液压传感部件40可包括用于采集液压泵工作压力的主压力传感器41和用于采集整个液压系统工作压力的控制压力传感器42，液压控制部件50可为液压泵比例电磁阀，执行部件60可包括行走马达比例阀61、铲刀倾斜比例阀62和铲刀上下比例阀63。在本发明的一个具体实施例中，行走电控手柄21、工作电控手柄22和发动机控制器30均可通过can（controller area network，控制器局域网络）总线与主控制器70相连。
22.在本发明的一个实施例中，发动机参数可包括发动机功率、扭矩、转速、负荷率、工作时长、怠速时间等，液压参数可包括液压泵的功率、扭矩及液压系统的压力等。经济数据包括油耗、工作效率、掉速率等，经济数据可来自发动机控制器30，或基于来自发动机控制器30等的数据计算得到。
23.在本发明的一个实施例中，如图2所示，工程车的自动优化控制系统还可包括车载智能终端90，即tbox（telematics box），车载智能终端90分别与主控制器70、监视器10、数据处理及存储器80相连，以实现主控制器70与监视器10和数据处理及存储器80之间的数据传输。在本发明的一个具体实施例中，监视器10和数据处理及存储器80均可通过can总线与
车载智能终端90相连，此外，监视器10与发动机控制器30、数据处理及存储器80与发动机控制器、监视器10与数据处理及存储器80也可通过can总线相连。
24.监视器10可提供人机交互界面，其可从发动机控制器30获取一些需要实时呈现给用户的发动机参数，如发动机转速、扭矩、负荷率等，并显示。监视器10还可供用户选择工程车的工作模式，例如可选择重载模式、常规模式、轻载模式等。在用户选定了工作模式后，用户操作行走电控手柄21和工作电控手柄22，主控制器70的控制目的便是要使执行部件60响应行走电控手柄21和工作电控手柄22的操作，使工程车达到相应的动作，而控制过程中，需要根据发动机参数和液压参数进行实时的功率匹配。在本发明的一个实施例中，进行功率匹配所用到的发动机参数可以为发动机的功率和扭矩，所用到的液压参数可以为功率、压力和扭矩，所采用的功率匹配控制程序可执行诸如pid（比例积分微分）算法等功率匹配控制算法。应当理解的是，对于不同的工作模式，功率匹配控制算法的功率匹配控制参数是不同的，例如有不同的比例系数、积分系数和微分系数，也就是说不同的工作模式对应不同的功率匹配控制程序。
25.在进行发动机与液压系统的功率匹配的过程中，数据处理及存储器80通过与主控制器70、发动机控制器30的连接，实时收集当前的工作模式、该工作模式下的操作指令、发动机参数、液压参数、经济数据、功率匹配控制参数等数据。待数据处理及存储器80中的上述数据累积预设的一段时间时，例如累积了100个小时的上述数据后，可筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数，例如油耗最低时的功率匹配控制参数、工作效率最高时的功率匹配控制参数，或者掉速率最低时的功率匹配控制参数等。
26.在筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数后，可将其作为优化数据存储于数据处理及存储器80中。待工程车停机再次开机时，可通过监视器显示升级选项，若用户选择升级，则以最优的经济数据对应的功率匹配控制参数更新替代功率匹配控制程序中的原功率匹配控制参数，实现功率匹配控制程序的升级优化。这样在工程车再次工作时，会以新的功率匹配控制参数去进行发动机与液压系统的功率匹配，能够达到所想要的优化了的经济数据，例如更低的油耗、更高的工作效率或更低的掉速率。
27.根据本发明实施例的工程车的自动优化控制系统，通过设置数据处理及存储器对工程车的相关数据进行收集和存储，并筛选出最优的经济数据对应的功率匹配控制参数，以升级功率匹配控制程序，由此，能够自动、不断地对功率匹配控制参数进行优化，从而不断改善工程车的作业质量。
28.此外，在本发明的一个实施例中，数据处理及存储器80还可将筛选出的最优的经济数据对应的操作指令、发动机参数、液压参数存储为自适应工作模式下的控制数据，监视器10还可显示自适应工作模式选择选项，并接收用户的自适应工作模式选择指令，主控制器70还可根据自适应工作模式选择指令，以自适应工作模式下的控制数据对工程车进行自动控制。由此，工程车能够实现自适应工作模式，工程车在该模式下运行数据时也能够达到所想要的优化了的经济数据，例如更低的油耗、更高的工作效率或更低的掉速率。
29.进一步地，如图2所示，工程车的自动优化控制系统还可包括作业轨迹重复快捷键100，作业轨迹重复快捷键100与主控制器70相连。主控制器70还可根据操作部件20的动作状态判断出工程车的作业轨迹，数据处理及存储器80还可对工程车的作业轨迹进行存储，作业轨迹重复快捷键100可接收用户的作业轨迹重复指令，主控制器70还可根据作业轨迹
重复指令调用数据处理及存储器80中存储的作业轨迹，以控制工程车重复作业轨迹。
30.具体地，行走电控手柄21和工作电控手柄22的动作状态对应着工程车的前进、后退、转向、行走速度以及铲刀上升、下降、左倾、右倾等细微动作的变化。主控制器70根据行走电控手柄21和工作电控手柄22动作的幅度、方向和持续时间可判断出某段时间内工程车的作业轨迹，并传输至数据处理及存储器80中进行存储。在本发明的一个实施例中，用户通过点击作业轨迹重复快捷键100，即可控制工程车重复上一作业轨迹。在本发明的另一个实施例中，工程车的作业轨迹可以有专用的编号和名称，例如1号轨迹为满油门低速推土、2号轨迹为原地回转等，用户点击作业轨迹重复快捷键100时，主控制器70可控制监视器10显示轨迹重复界面，用户通过轨迹重复界面选择相应编号或名称的作业轨迹，即可控制工程车重复该作业轨迹。
31.由此，能够使工程车自动重复此前完成的动作，大大提高了操控方便性。
32.进一步地，如图2所示，工程车的自动优化控制系统还可包括车载用电设备110、电源管理模块120、集成式总线开关单元130、车速传感部件140、油传感部件150。车载用电设备110和集成式总线开关单元130分别与电源管理模块120相连，电源管理模块120、集成式总线开关单元130、车速传感部件140和油传感部件150分别与主控制器70相连。在本发明的一个具体实施例中，电源管理模块120、集成式总线开关单元130与主控制器70两两之间均可通过can总线相连。主控制器70还可通过电源管理模块120获取车载用电设备110的工作状态，通过集成式总线开关单元130获取车载用电设备110的开关状态和故障状态，通过车速传感部件140获取工程车的行走转向速度，通过油传感部件150获取工程车的动力油温和燃油液位，并根据车载用电设备110的工作状态、开关状态、故障状态及工程车的行走转向速度、工程车的动力油温和燃油液位、操作指令、执行部件的作业状态、发动机参数、液压参数生成工程车的健康报告。
33.具体地，车载用电设备110可包括雨刮器、音响、照明灯、空调、燃油泵、暖风机等，车载用电设备110的工作状态可包括实时电功率、用电负荷率和持续开启时间等，车载用电设备110的开关状态除了包括各设备的开启和关闭状态外，还可包括开度等信息，例如空调的风量档位、制冷/制热模式及音响的音量档位、播放模式等。用以生成健康报告的发动机参数可包括发动机负荷率、功率、扭矩、掉速率、转速、燃油消耗以及发动机工作小时、怠速时间、开工情况以及发动机实时故障报警等，液压参数可包括液压泵工作压力、整个液压系统工作压力、液压泵的功率、扭矩等。主控制器70在获取上述信息后，可整理生成工程车的健康报告，健康报告可包括以下四个方面：1）各用电设备负荷率及运行状态，包括每天使用情况、故障信息和故障解析、平均无故障时间、与理论寿命的差异分析等；2）机器运行时油温、冷却液温、机油压力、燃油液位、系统电压、工作小时、工作档位、作业负荷、燃油消耗、负载率、出勤率、作业范围、行走速度、施工作业时间、等待时间、施工工况、施工范围、工作时间等统计报表，该报表会对各指标运行状态、异常值及正常区间做详细说明；3）整机保养情况以及故障报警记录等；4）根据前三个方面的统计信息生成机器运行综合情况报告，对机器在统计阶段健康情况做综合结论性评价，并根据使用频率和故障率、保养情况给用户以处理提示。
34.在本发明的一个实施例中，主控制器70所生成的健康报告可传输至数据处理及存储器80，从而可通过监视器10从数据处理及存储器80中调用健康报告并显示，以供用户查
看。
35.在本发明的另一个实施例中，工程车的自动优化控制系统还可包括云平台，云平台与车载智能终端90进行无线通信连接，从而实现与主控制器70的通信连接，云平台可接收工程车的健康报告，并根据工程车的健康报告向主控制器70发送维护提醒，以便通过监视器10显示维护提醒，或者，将健康报告发送至用户的移动终端。如图2所示，云平台可包括云端服务器160和数据中心170，车载智能终端90通过天线（例如4g天线等）与云端服务器160进行无线通信，云端服务器160可用于暂存交互数据，数据中心170主要执行相关的运算处理工作。
36.由此，通过自动生成工程车的健康报告，能够实现对工程车健康状态的有效监测，给工程车的保养维修带来便利，保障工程车的可靠性和稳定性。
37.进一步地，云平台还可接收升级优化后的功率匹配控制程序，并发送人工再优化的功率匹配控制程序存储于数据处理及存储器80，以便主控制器70根据升级指令对功率匹配控制程序进行再次升级优化。
38.具体地，在功率匹配控制程序每次完成升级优化后，数据处理及存储器80可通过车载智能终端90将打包的功率匹配控制程序发送至云平台。研发人员可结合云平台中的功率匹配控制程序及健康报告，进行数据分析，对功率匹配控制程序进行再次优化。举例而言，原功率匹配控制程序仅基于发动机参数和液压参数进行功率匹配，而本发明实施例中由于还对车载用电设备110的用电负荷情况进行获取并体现在健康报告中，因此在此还可结合车载用电设备110的用电负荷情况重新进行功率匹配，此时所得到的功率匹配控制程序更加符合工程车整车的功率产生和消耗情况。
39.然后，由云平台通过车载智能终端90将再优化的功率匹配控制程序发送至数据处理及存储器80，覆盖再优化前的功率匹配控制程序。在覆盖完成后，可通过监视器10通知用户，并显示升级选项。若用户选择升级，则将功率匹配控制程序升级为再优化的功率匹配控制程序。
40.由此，可结合工程车的健康报告实现功率匹配控制程序的远程动态优化，进一步改善工程车的作业质量。
41.基于上述的工程车的自动优化控制系统，本发明还提出一种工程车。
42.本发明实施例的工程车，包括本发明上述任一实施例的工程车的自动优化控制系统，其具体实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。
43.根据本发明实施例的工程车，能够自动、不断地对功率匹配控制参数进行优化，从而不断改善作业质量。
44.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。