本發(fā)明屬于工程機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種工程機(jī)械控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、工程機(jī)械在現(xiàn)代化建設(shè)中扮演著不可或缺的角色，工程機(jī)械廣泛應(yīng)用于石油鉆井、地質(zhì)勘探、煤礦開采等領(lǐng)域，工程機(jī)械的動力來自發(fā)動機(jī)，而發(fā)動機(jī)的動力控制，首要任務(wù)就是油門的控制，然后就是發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。

2、由于這類設(shè)備多在戶外并常常位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，其運行往往受到復(fù)雜多變的地理環(huán)境的影響和限制，發(fā)動機(jī)控制不便，存在轉(zhuǎn)速控制忽高忽低、發(fā)動機(jī)抖動震動大的問題，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很難達(dá)到平穩(wěn)高效運行，油耗高，不僅降低機(jī)械效率，還會縮短使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種工程機(jī)械控制方法及控制系統(tǒng)，能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉鎖精細(xì)化控制，使得轉(zhuǎn)速平穩(wěn)高效運行，解決發(fā)動機(jī)抖動震動大的問題，同時降低油耗，提高機(jī)械效率，延長使用壽命。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：

3、一種工程機(jī)械控制方法，包括以下內(nèi)容：

4、a、獲取油門開度信號，確認(rèn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

5、b、實時獲取發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速并計算轉(zhuǎn)速偏差，轉(zhuǎn)速偏差轉(zhuǎn)換為扭矩，扭矩轉(zhuǎn)換為油量，油量噴射，使得實際轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速，以此循環(huán)往復(fù)，形成閉環(huán)。

6、優(yōu)選地，一種工程機(jī)械控制方法，包括以下內(nèi)容：

7、①獲取油門開度信號，依據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速需求曲線確認(rèn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，目標(biāo)轉(zhuǎn)速與油門開度成正比。

8、②通過pid控制算法將轉(zhuǎn)速偏差轉(zhuǎn)換為扭矩；發(fā)動機(jī)的最大扭矩為扭矩限值，取扭矩的絕對值與扭矩限值比較，取較小值通過轉(zhuǎn)速、扭矩、油量的三維map得出油量，油量增加或減少，然后再次獲取實際轉(zhuǎn)速，計算轉(zhuǎn)速偏差，轉(zhuǎn)換成扭矩，與扭矩限值比較，獲取油量，油量增加或減少，以此循環(huán)往復(fù)，形成對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的pid閉環(huán)控制系統(tǒng)，將實際轉(zhuǎn)速控制在允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)。

9、優(yōu)選地，內(nèi)容①具體為：油門切換開關(guān)在遠(yuǎn)程油門和近程油門之間進(jìn)行切換，油門切換開關(guān)傳遞開關(guān)狀態(tài)信號，明確油門位置后等待接收油門開度信號；獲取油門開度信號后依據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速需求曲線確認(rèn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，目標(biāo)轉(zhuǎn)速與油門開度成正比。

10、在目標(biāo)轉(zhuǎn)速與油門開度的正比關(guān)系中，隨著油門開度的增加，發(fā)動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速也相應(yīng)增加，使得發(fā)動機(jī)能夠迅速響應(yīng)駕駛員的加速需求，優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)駕駛員的操作體驗；在不同的駕駛條件下，都能提供合適的轉(zhuǎn)速響應(yīng)，在各種工況下，發(fā)動機(jī)都能保持穩(wěn)定運行，不會出現(xiàn)因轉(zhuǎn)速過低或過高導(dǎo)致的動力不足或過熱問題，適用于不同工況。

11、上述提到的遠(yuǎn)程油門、近程油門以及油門切換開關(guān)為現(xiàn)有技術(shù)中已有的內(nèi)容，油門切換開關(guān)在遠(yuǎn)程油門和近程油門之間切換也是現(xiàn)有技術(shù)中已有的內(nèi)容。

12、優(yōu)選地，內(nèi)容①中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速需求曲線圖中的曲線斜率可以根據(jù)實際應(yīng)用來調(diào)整，以調(diào)整最低最高轉(zhuǎn)速。

13、優(yōu)選地，內(nèi)容②中轉(zhuǎn)速偏差的計算公式為：，其中為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，為實際轉(zhuǎn)速，為轉(zhuǎn)速偏差。

14、優(yōu)選地，內(nèi)容②中通過pid控制算法將轉(zhuǎn)速偏差轉(zhuǎn)換為扭矩，公式為：，其中為偏差轉(zhuǎn)速，和為計算參數(shù)，為扭矩，計算參數(shù)可根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差調(diào)整優(yōu)化。

15、如果和值很大，轉(zhuǎn)速會升的很高，超過目標(biāo)轉(zhuǎn)速，如果和值很小，轉(zhuǎn)速升高很小，遠(yuǎn)低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，因此需要將和參數(shù)調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)。和參數(shù)可以通過具體的實驗來確定，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力確定合適的和參數(shù)。

16、轉(zhuǎn)速偏差會有正負(fù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差為正時，扭矩為正，此時油量增加，提高實際轉(zhuǎn)速；當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差為負(fù)時，扭矩為負(fù)，此時油量也相應(yīng)減少，降低實際轉(zhuǎn)速，進(jìn)而使得實際轉(zhuǎn)速控制在允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)。

17、優(yōu)選地，內(nèi)容②中計算所得的扭矩帶入轉(zhuǎn)速、扭矩、油量的三維map，得出對應(yīng)的油量，油量轉(zhuǎn)換為脈寬信號并輸出給噴油器，噴油器通過調(diào)整開啟時間控制實際噴油量，使得實際轉(zhuǎn)速控制在允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)。

18、優(yōu)選地，內(nèi)容④中獲取發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行處理，這一處理過程包括對信號的濾波、去噪和放大，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

19、一種利用上述方法對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉鎖控制的工程機(jī)械控制系統(tǒng)，包括以下部分：

20、①油門開關(guān)；

21、②ecu控制模塊，用于接收油門開關(guān)發(fā)送的油門開度信號，根據(jù)油門開度確認(rèn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速；同時實時接收實際轉(zhuǎn)速信號，得出轉(zhuǎn)速偏差，計算扭矩和油量，發(fā)送噴油信號；

22、③發(fā)動機(jī)，接收ecu控制模塊的噴油信號，按照噴油信號噴射油量，發(fā)動機(jī)燃燒做功，輸出動力；

23、④工程機(jī)械，接收發(fā)動機(jī)輸出的動力進(jìn)行機(jī)械操作。

24、優(yōu)選地，還包括遠(yuǎn)程油門和近程油門以及油門切換開關(guān)，所述油門切換開關(guān)和近程油門設(shè)在發(fā)動機(jī)控制盒內(nèi)，所述遠(yuǎn)程油門設(shè)在工程機(jī)械的遠(yuǎn)處，遠(yuǎn)程油門和近程油門并聯(lián)接入油門切換開關(guān)，油門切換開關(guān)在遠(yuǎn)程油門和近程油門之間進(jìn)行切換，油門切換開關(guān)與ecu控制模塊通過硬線連接，向ecu控制模塊發(fā)送開關(guān)狀態(tài)信號，ecu控制模塊接收開關(guān)狀態(tài)信號以明確油門位置。

25、具體來說，油門切換開關(guān)在遠(yuǎn)程油門和近程油門之間進(jìn)行切換，油門切換開關(guān)向ecu控制模塊傳遞開關(guān)狀態(tài)信號，明確油門位置后等待接收油門開度信號；ecu控制模塊獲取油門開度信號后依據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速需求曲線確認(rèn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，目標(biāo)轉(zhuǎn)速與油門開度成正比。

26、ecu轉(zhuǎn)速控制模塊實時獲取發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，與目標(biāo)轉(zhuǎn)速比較，實時計算轉(zhuǎn)速偏差；通過pid控制算法將轉(zhuǎn)速偏差轉(zhuǎn)換為扭矩，扭矩受到扭矩限值的限制，扭矩限值為發(fā)動機(jī)最大扭矩，發(fā)動機(jī)的最大扭矩為扭矩限值，取扭矩的絕對值與扭矩限值比較，取較小值通過轉(zhuǎn)速、扭矩、油量的三維map得出油量，油量增加或減少，然后再次獲取實際轉(zhuǎn)速，計算轉(zhuǎn)速偏差，轉(zhuǎn)換成扭矩，與扭矩限值比較，獲取油量，油量增加或減少，以此循環(huán)往復(fù)，持續(xù)動態(tài)控制發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，將實際轉(zhuǎn)速控制在允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)，形成對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的pid閉環(huán)控制系統(tǒng)。

27、轉(zhuǎn)速偏差會有正負(fù)，當(dāng)實際轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速偏差為正，扭矩為正，此時油量增加，提高實際轉(zhuǎn)速；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速偏差為負(fù)，扭矩為負(fù)，此時油量也相應(yīng)減少，降低實際轉(zhuǎn)速，進(jìn)而使得實際轉(zhuǎn)速控制在允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)。

28、假設(shè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速為1500rpm，發(fā)動機(jī)著車后怠速750rpm，實際轉(zhuǎn)速為750rpm，算出轉(zhuǎn)速偏差為750rpm；pid控制算法中為5nm/rpm，為0，算出扭矩為3750nm，但是扭矩限值即發(fā)動機(jī)最大扭矩為2800?nm，則取2800?nm對應(yīng)的油量噴射燃燒，燃燒后，發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速會得到一定提升，轉(zhuǎn)速偏差會減小，計算得出的扭矩也會相應(yīng)減??；隨著計算的往復(fù)進(jìn)行，扭矩逐漸減小，直至實際轉(zhuǎn)速進(jìn)入允許的轉(zhuǎn)速偏差范圍內(nèi)。

29、本發(fā)明有益效果在于：

30、本發(fā)明通過對實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時獲取，與目標(biāo)轉(zhuǎn)速比較，計算轉(zhuǎn)速偏差，得出扭矩和油量，使實際轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方式能夠?qū)嶋H轉(zhuǎn)速控制在運行的轉(zhuǎn)速偏差內(nèi)，實現(xiàn)了對實際轉(zhuǎn)速的閉鎖精細(xì)控制。

31、本發(fā)明通過對實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行直接調(diào)整，大幅提高實際轉(zhuǎn)速的響應(yīng)速度，使得實際轉(zhuǎn)速快速接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速，提高實際轉(zhuǎn)速的匹配效率，降低油耗。

32、本發(fā)明通過根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差調(diào)整計算參數(shù)，使得調(diào)速更加精細(xì)化，精準(zhǔn)化，促使實際轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速吻合。

33、本發(fā)明通過設(shè)置遠(yuǎn)程油門和近程油門和油門切換開關(guān)，以遠(yuǎn)程油門和近程油門相結(jié)合的方式操控發(fā)動機(jī)油門，能夠顯著提高操作便利性、安全性和工作效率。

34、采用上述方案，本發(fā)明能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉鎖精細(xì)化控制，使得轉(zhuǎn)速平穩(wěn)高效運行，解決了發(fā)動機(jī)抖動震動大的問題，同時大幅提高了實際轉(zhuǎn)速向目標(biāo)轉(zhuǎn)速的匹配速度，降低了油耗，提高了機(jī)械效率，延長了發(fā)動機(jī)乃至工程機(jī)械的使用壽命。