本發(fā)明涉及一種基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于大型工程機(jī)械而言，驅(qū)動系統(tǒng)由于負(fù)載高，所消耗的能源基數(shù)大，國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)及企業(yè)均投入巨大的成本在節(jié)能技術(shù)上進(jìn)行研發(fā)試驗。節(jié)能高效驅(qū)動技術(shù)研究方向很廣，混合動力、均質(zhì)壓燃、燃油添加劑、高效傳動系、輕量化車體等。針對不同的使用環(huán)境及特點，不同的產(chǎn)品采用不同的技術(shù)。其中傳動系是動力總成的重要組成部分，提高其工作效率對能耗控制非常重要。
隨著技術(shù)的發(fā)展，不僅發(fā)動機(jī)的控制由傳統(tǒng)的機(jī)械泵噴油方式升級普及至現(xiàn)在的電噴方式，驅(qū)動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也全面實現(xiàn)了電控。液壓驅(qū)動系統(tǒng)的電比例元件的普及以及液力變速箱電控技術(shù)的應(yīng)用，使得驅(qū)動系統(tǒng)可以完全的由電控系統(tǒng)控制。目前的路面機(jī)械傳動系匹配均采用簡單的電傳操作控制，但是沒有在操作機(jī)構(gòu)和驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間構(gòu)建具有實時匹配的控制算法。本研究項目是基于目前的電傳操控硬件基礎(chǔ)和發(fā)動機(jī)所具備的功率曲線切換技術(shù)，將工況判斷、驅(qū)動系統(tǒng)能量流控制等技術(shù)嵌入到傳動系統(tǒng)中，實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的優(yōu)化。
現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利cn203376644u公開了多傳感器智能循跡車模，包括帶車輪的底盤機(jī)構(gòu)及設(shè)置在底盤機(jī)構(gòu)上的行走機(jī)構(gòu)、主控制機(jī)構(gòu)和傳感器機(jī)構(gòu)，該技術(shù)的優(yōu)點是能準(zhǔn)確預(yù)判路徑，提高運行效率?，F(xiàn)在的工程車輛大量采用了can總線技術(shù)和可編程控制器技術(shù)，且發(fā)動機(jī)的燃油系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，給車輛的日常維護(hù)帶來了很大的困難，同時對檢測診斷技術(shù)要求很高。傳統(tǒng)的多傳感器技術(shù)由于大量傳感器的使用，使得車輛布線復(fù)雜、檢測困難，且容日發(fā)生干涉，并且當(dāng)今時代是一個信息化時代，設(shè)備如何更好的接入互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)也是現(xiàn)今需要考慮的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，通過無線傳感器組網(wǎng)，將車輛各個關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)采集到控制器，控制器結(jié)合工況載荷分析模型，輔助駕駛員進(jìn)行檔位控制，并通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺。
技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，其特征在于：包括控制器、車身姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、發(fā)動機(jī)扭矩傳感器、變速箱扭矩傳感器、車速傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，車身姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、發(fā)動機(jī)扭矩傳感器、變速箱扭矩傳感器、車速傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器均與控制器之間通信連接，控制器通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；其中：
車身姿態(tài)傳感器用于采集車輛前后左右的傾角大小，以此來判斷當(dāng)前車輛所處的姿態(tài)是什么樣的；
壓力傳感器用于采集系統(tǒng)關(guān)鍵點的液壓系統(tǒng)壓力大小，用以輔助判斷當(dāng)前車輛系統(tǒng)的載荷情況；
發(fā)動機(jī)扭矩傳感器用于采集當(dāng)前發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，變速箱扭矩傳感器用于采集變速箱的輸出扭矩，該兩點扭矩用于輔助控制器判斷當(dāng)前所處工況；
控制器整合所有輸入信息，并結(jié)合工況載荷分析模型，判斷當(dāng)前車輛工況與駕駛員意圖，輔助駕駛?cè)藛T自動檔位的控制，并將所有數(shù)據(jù)按照時間軸通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺。
所述車身姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、發(fā)動機(jī)扭矩傳感器、變速箱扭矩傳感器、車速傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器均為無線傳感器。
進(jìn)一步的，所述車身姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、發(fā)動機(jī)扭矩傳感器、變速箱扭矩傳感器、車速傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器通過片上通信模塊與控制器之間實現(xiàn)無線通信。
作為優(yōu)選方案，所述的基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，其特征在于：所述工況載荷分析系統(tǒng)還包括行走手柄，行走手柄與控制器連接，用于采集駕駛員意圖。
作為優(yōu)選方案，所述的基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力傳感器采集的系統(tǒng)壓力包括系統(tǒng)總的壓力、變速箱油壓、系統(tǒng)補(bǔ)油壓力、工作裝置壓力和獨立散熱系統(tǒng)壓力。
本發(fā)明還提供所述的基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟a、控制器讀取行走手柄輸入值；
步驟b、控制器讀取車身姿態(tài)傳感器確定當(dāng)前車身姿態(tài)，如果當(dāng)前車身傾角大于α，則跳轉(zhuǎn)步驟d，否則跳轉(zhuǎn)步驟c；
步驟c、初步判斷當(dāng)前駕駛員意圖為需求更高的車速，讀取各系統(tǒng)壓力值及當(dāng)前車速，由行走手柄確定目標(biāo)車速，調(diào)用車速工況模型，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為變速箱所需輸出扭矩，再結(jié)合系統(tǒng)壓力及工作裝置壓力等確定除行走外其他系統(tǒng)所需輸出扭矩，確定當(dāng)前需要發(fā)動機(jī)提供的總扭矩，跳轉(zhuǎn)步驟e；
步驟d、初步判斷當(dāng)前駕駛員處于爬坡狀態(tài)，需要更大的動力，讀取各系統(tǒng)壓力值及當(dāng)前車速，由行走手柄確定目標(biāo)車速，調(diào)用爬坡工況模型，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為變速箱所需輸出扭矩，再結(jié)合系統(tǒng)壓力及工作裝置壓力等確定除行走外其他系統(tǒng)所需輸出扭矩，確定當(dāng)前需要發(fā)動機(jī)提供的總扭矩，跳轉(zhuǎn)步驟e；
步驟e、讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前車速、結(jié)合相應(yīng)模型對變速箱及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，來實現(xiàn)最終的目的。
有益效果：本發(fā)明提供的基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：1、解決驅(qū)動系統(tǒng)動力源（發(fā)動機(jī)）與驅(qū)動執(zhí)行裝置之間最佳匹配控制的核心技術(shù)，為路面機(jī)械提供高效節(jié)能的驅(qū)動解決方案。2、采用無線傳感器組網(wǎng)，減少車輛布線難度，增加車輛系統(tǒng)可靠性與可維修性，且便于直接接入互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程上傳與維護(hù)。3、利用該模型實現(xiàn)對工況載荷實時分析，分析的結(jié)果應(yīng)用于機(jī)械工作裝置的控制，介入到輔助駕駛功能及自動檔位控制功能，實現(xiàn)對機(jī)械操作的簡化，減少操作機(jī)手的勞動強(qiáng)度，同時提高作業(yè)效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，一種基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)，包括控制器、車身姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、發(fā)動機(jī)扭矩傳感器、變速箱扭矩傳感器、車速傳感器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，上述傳感器均為無線傳感器，通過片上通信模塊與控制器之間實現(xiàn)無線通信，控制器通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。其中：
車身姿態(tài)傳感器用于采集車輛前后左右的傾角大小，以此來判斷當(dāng)前車輛所處的姿態(tài)是什么樣的；
壓力傳感器用于采集系統(tǒng)關(guān)鍵點的液壓系統(tǒng)壓力大小，用以輔助判斷當(dāng)前車輛系統(tǒng)的載荷情況；
發(fā)動機(jī)扭矩傳感器用于采集當(dāng)前發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，變速箱扭矩傳感器用于采集變速箱的輸出扭矩，該兩點扭矩用于輔助控制器判斷當(dāng)前所處工況；
控制器整合所有輸入信息，并結(jié)合工況載荷分析模型，判斷當(dāng)前車輛工況與駕駛員意圖，輔助駕駛?cè)藛T自動檔位的控制，并將所有數(shù)據(jù)按照時間軸通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺；
優(yōu)選，還包括行走手柄，行走手柄與控制器直接連接，用于采集駕駛員意圖。
本發(fā)明還提供基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的工況載荷分析系統(tǒng)的分析方法，包括如下步驟：
步驟a、控制器讀取行走手柄輸入值；
步驟b、控制器讀取車身姿態(tài)傳感器確定當(dāng)前車身姿態(tài)，如果當(dāng)前車身傾角大于α，則跳轉(zhuǎn)步驟d，否則跳轉(zhuǎn)步驟c；
步驟c、初步判斷當(dāng)前駕駛員意圖為需求更高的車速，讀取各系統(tǒng)壓力值及當(dāng)前車速，由行走手柄確定目標(biāo)車速，調(diào)用車速工況模型，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為變速箱所需輸出扭矩，再結(jié)合系統(tǒng)壓力及工作裝置壓力等確定除行走外其他系統(tǒng)所需輸出扭矩，確定當(dāng)前需要發(fā)動機(jī)提供的總扭矩，跳轉(zhuǎn)步驟e；
步驟d、初步判斷當(dāng)前駕駛員處于爬坡狀態(tài)，需要更大的動力，讀取各系統(tǒng)壓力值及當(dāng)前車速，由行走手柄確定目標(biāo)車速，調(diào)用爬坡工況模型，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為變速箱所需輸出扭矩，再結(jié)合系統(tǒng)壓力及工作裝置壓力等確定除行走外其他系統(tǒng)所需輸出扭矩，確定當(dāng)前需要發(fā)動機(jī)提供的總扭矩，跳轉(zhuǎn)步驟e；
步驟e、讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前車速、結(jié)合相應(yīng)模型對變速箱及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，來實現(xiàn)最終的目的。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。