CN102337976B - 多发动机的控制方法和装置及机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多发动机的控制方法和装置及机器。该控制方法包括：获取多发动机控制变量；根据控制变量计算各个发动机的转速；以及控制各个发动机按照转速进行转动。通过本发明，能够满足机器的超大功率需求。

Description

多发动机的控制方法和装置及机器

技术领域

本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种多发动机的控制方法和装置及机器。

背景技术

目前起重机机构的动作都是由一个发动机提供动力源，在操纵室内由一个油门踏板控制一个发动机的转速，油门踏板的输出信号直接接到发动机的控制器，由发动机的控制器根据接收到的油门踏板信号而控制发动机的转速，控制方式简单，操作方便。

但随着产品吨位越来越大，功率需求越来越大，特别是超大吨位的履带起重机，通常使用超大功率发动机提供动力源，但是超大功率发动机的成本高，技术不成熟，在实际使用时易出故障；而且，在超大功率发动机中广泛应用闭式液压系统，由于闭式液压系统的液压泵的数量多，其分动箱的输出口数量多，导致液压泵的体积庞大，安装不方便；此外，单个发动机输出功率越大，产量越小，噪音越大。综上所述，具有单个发动机的起重机无法满足超大功率的需求。

除起重机之外的其他机器也存在类似的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多发动机的控制方法和装置及机器，以解决机器难以满足超大功率需求的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多发动机的控制方法。

根据本发明的多发动机的控制方法包括：获取多发动机的控制变量；根据控制变量计算各个发动机的转速；以及控制各个发动机按照转速进行转动。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种多发动机的控制装置。

根据本发明的多发动机的控制装置包括：获取设备，用于获取多发动机的控制变量；计算设备，用于根据控制变量计算各个发动机的转速；以及控制设备，用于控制各个发动机按照转速进行转动。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种机器。

该机器包括多个发动机和本发明提供的任意一种多发动机的控制装置。

通过本发明，采用包括以下步骤的多发动机的控制方法：获取多发动机的控制变量；根据控制变量计算各个发动机的转速；以及控制各个发动机按照转速进行转动，解决了机器难以满足超大功率需求的问题，进而达到了满足机器的超大功率需求的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的机器的框图；

图2是根据本发明第一实施例的多发动机的控制装置的框图；

图3是根据本发明第二实施例的多发动机的控制装置的框图；

图4是根据本发明第一实施例的多发动机的控制方法的流程图；

图5是根据本发明第二实施例的多发动机的控制方法的流程图；

图6是根据本发明第三实施例的多发动机的控制方法的流程图；以及

图7是根据本发明第四实施例的多发动机的控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的机器的框图，如图1所示，根据本发明的机器的动力源装置A包括n个发动机：发动机1、发动机2......发动机n，以及控制多个发动机的控制装置B。

由多个发动机同时提供动力源的机器，能够满足超大吨位机器的大功率需求，但是具有多个发动机的机器无法采用具有单个发动机的机器的控制装置来控制，因此，本发明的技术方案根据多个发动机的特点设计控制装置B，使得多个发动机的转速在操纵室内同时得到控制。

该机器可以为采用发动机提供动力源的任何机器，例如起重机，装载机，挖掘机等。

根据本发明的具有多个发动机的控制装置的具体实施方式描述如下。

图2是根据本发明第一实施例的多发动机的控制装置的框图，如图2所示，控制装置包括：获取设备10，用于获取多发动机的控制变量；计算设备20，用于根据控制变量计算各个发动机的转速；以及控制设备30，用于控制各个发动机按照转速进行转动。

在该实施例中，首先通过获取设备10获取多发动机的控制变量，然后计算设备20根据获取的控制变量计算各发动机的转速，由于各个发动机的额定参数不同，计算得到的转速也不同，最后控制设备30控制各发动机按照各自的转速进行转动，使得多个发动机的转速同时得到控制，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

优选地，控制设备30通过CAN总线控制机器的各个发动机按照转速进行转动。在控制设备30控制机器的各个发动机按照各自的转速进行转动时，通过CAN总线控制使得各控制信号之间无影响，从而避免了由发动机转速抖动或不稳导致的机构故障，通过CAN总线控制不需要在硬件上设置多个控制开关，节省了成本，且较好的实现多发动机转速的分别控制。

优选地，获取设备10包括第一获取子设备，计算设备20包括第一计算子设备，其中，第一获取子设备用于获取控制机构的实际位置，其中，用户通过控制机构来控制多发动机；第一计算子设备用于采用以下公式进行计算：

N3＝{N1/0.125+(N2/0.125-N1/0.125)*[(P3-P1)/(P2-P1)]}*0.125

其中，N3为发动机转速，N1为发动机的实际怠速，N2为发动机的实际最大转速，P1为控制机构的最小位置，P2为控制机构的最大位置以及P3为控制机构的实际位置。

在该实施例中，获取设备10首先获取机器的控制机构的实际位置，该控制机构包括油门踏板和/或手柄。

以油门踏板为例，然后根据油门踏板的实际位置计算各发动机的转速，此处的油门包括手动油门、自动油门、脚踏油门、点动油门等，是一种工作电压5V，输出能够提供0.5V～4.5V线性变化的模拟量信号装置。在计算各发动机的转速时，采用同一个油门踏板的实际位置，但由于各发动机怠速和最大转速不同，因此计算所得的各发动机的转速也不相同。并且在计算公式中所需的参数，如发动机的怠速和最大转速，油门踏板的最小和最大位置均为已知的常量，可以预设在第一计算子设备内，仅需第一获取子设备获取油门踏板的实际位置便可计算得到发动机转速，算法简单。采用本实施例的控制装置，不需要对多个发动机分别设置油门踏板，使得机器能够利用同一个油门踏板控制多个发动机按照不同的转速进行转动，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

以手柄为例，获取设备10首先获取机器的手柄的实际位置，然后根据机构操作手柄位置计算各发动机的转速。在计算公式中所需的参数，如发动机的怠速、最大转速，手柄的最大位置以及最小位置均为已知的常量，可以预设在第二计算子设备内，仅需第二获取子设备获取手柄的实际位置便可计算得到发动机转速，算法简单。采用本实施例的控制装置，可以通过手柄实时调整各发动机的转速，使得各发动机更好的满足实际需要，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

优选地，，获取设备10包括第二获取子设备，计算设备20包括第二计算子设备，其中，第热三获取子设备用于获取各个发动机的控制变量泵的实际电流；第二计算子设备用于采用以下公式进行计算：

T＝(P/(20*π*n))*Vgmax*((I-Imin)/(Imax-Imin))

N3＝{N1/0.125+[(N2/0.125-N1/0.125)*(Tmax-Tmin)]/(T-Tmin)}*0.125

其中，T为发动机的扭矩，P为发动机的控制变量泵的压差，n为控制变量泵的机械液压效率，Vgmax为发动机的控制变量泵的每转最大几何排量，I为控制变量泵的实际电流，Imax为控制变量泵的最大电流，Imin为控制变量泵的最小电流，N3为发动机的转速，N1为发动机的怠速，N2为发动机的最大转速，Tmax为发动机的最大输出扭矩以及Tmin为发动机的最小输出扭矩。

在该实施例中，获取设备10首先获取机器的各发动机的控制变量泵的实际电流，该实际电流可以通过获取机器的实际载荷得到，此处由于各发动机的控制变量泵的实际电流不同，因此获取设备10获取的是多个，然后根据各发动机的控制变量泵的实际电流先计算各发动机的扭矩，根据计算所得的扭矩进一步计算各发动机的转速。在计算公式中所需的参数，如发动机的控制变量泵的压差、机械液压效率、每转最大几何排量、最大电流以及最小电流，发动机的怠速、最大转速、最大输出扭矩以及最小输出扭矩均为已知的常量，可以预设在第二计算子设备内，仅需第二获取子设备获取各发动机的控制变量泵的实际电流便可计算得到发动机转速，算法简单。采用本实施例的控制装置，可以根据各个发动机的实际载荷实时调整各发动机的转速，使得各发动机更好的满足实际需要，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

图3是根据本发明第二实施例的多发动机的控制装置的框图，如图3所示，手动油门、自动油门、脚踏油门、点动油门等油门踏板信号传送给中央控制器(CPU)，中央控制器由PLC控制器实现，PLC控制器对模拟信号进行识别，并对信号进行A/D转换。根据油门踏板位置信号按给定的转速计算公式动态的计算转速大小，同时对计算出的转速大小根据需要，通过CAN总线输送至各个发动机，能够通过一个油门踏板同时对多个发动机的转速稳定控制；根据机构操作手柄的实际位置的，按给定的转速计算公式动态的计算转速大小，同时对计算出的转速大小根据需要，通过CAN总线输送至各个发动机，能够通过机构操作手柄对多个发动机的转速稳定控制；同时，在机器的工作过程中，通过获取实际载荷，按给定的转速计算公式动态的计算转速大小，同时对计算出的转速大小根据需要，通过CAN总线输送至各个发动机，通过获取实际载荷实时自动调整。通过以上三种方法，输出相应的转速控制各发动机，实现对发动机转速不同的控制。

根据本发明的具有多个发动机的控制方法的具体实施方式描述如下。

图4是根据本发明第一实施例的多发动机的控制方法的流程图，如图4所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S106：

步骤S102，获取多发动机的控制变量。

步骤S104，根据控制变量计算各个发动机的转速。

步骤S106，控制各个发动机按照转速进行转动。

在该实施例中，首先获取多发动机的的控制变量，然后根据获取的控制变量计算各发动机的转速，由于各个发动机的额定参数不同，计算得到的转速也不同，最后控制各发动机按照各自的转速进行转动，使得多个发动机的转速同时得到控制，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

优选地，通过CAN总线控制机器的各个发动机按照转速进行转动。在控制机器的各个发动机按照各自的转速进行转动时，通过CAN总线控制使得各控制信号之间无影响，从而避免了由发动机转速抖动或不稳导致的机构故障，通过CAN总线控制不需要在硬件上设置多个控制开关，节省了成本，且较好的实现多发动机转速的分别控制。

在图4所示的实施例中控制变量可以为控制机构的实际位置，其中，用户通过控制机构来控制多发动机。该控制机构包括油门踏板和/或手柄。

图5是根据本发明第二实施例的多发动机的控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下的步骤S202至步骤S206：

步骤S202，获取油门踏板的实际位置。

此处的油门包括手动油门、自动油门、脚踏油门、点动油门等。

步骤S204，根据油门踏板的实际位置计算各个发动机的转速。

采用以下公式进行计算：

N3＝{N1/0.125+(N2/0.125-N1/0.125)*[(P3-P1)/(P2-P1)]}*0.125

其中，N3为发动机转速，N1为发动机的实际怠速，N2为发动机的实际最大转速，P1为油门踏板的最小位置，P2为油门踏板的最大位置以及P3为油门踏板的实际位置。

在计算各发动机的转速时，采用同一个油门踏板的实际位置，但由于各发动机怠速和最大转速不同，因此计算所得的各发动机的转速也不相同。并且在计算公式中所需的参数，如发动机的怠速和最大转速，油门踏板的最小和最大位置均为已知的常量，仅需第一获取子设备获取油门踏板的实际位置便可计算得到发动机转速，算法简单。

步骤S206，控制机器的各个发动机按照转速进行转动。

采用本实施例的控制方法，不需要对多个发动机分别设置油门踏板，使得机器能够利用同一个油门踏板控制多个发动机按照不同的转速进行转动，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

图6是根据本发明第三实施例的多发动机的控制方法的流程图，如图6所示，该方法包括如下的步骤S302至步骤S306：

步骤S302，获取手柄的实际位置。

步骤S304，根据手柄的实际位置计算各个发动机的转速。

采用以下公式进行计算：

N3＝{N1/0.125+[(N2/0.125-N1/0.125)*(S1-S3)]/(S2-S3)}*0.125

其中，N3为发动机的转速，N1为发动机的怠速，N2为发动机的最大转速，所述S1为手柄的实际位置，所述S2为手柄的最大位置，所述S3为手柄的最小位置。

在计算公式中所需的参数，如发动机的怠速、最大转速，手柄的最大位置以及最小位置均为已知的常量，仅需第一获取子设备获取手柄的实际位置便可计算得到发动机转速，算法简单。

步骤S306，控制机器的各个发动机按照转速进行转动。

采用本实施例的控制方法，可以根据手柄的实际位置实时调整各发动机的转速，使得各发动机更好的满足实际需要，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

图7是根据本发明第四实施例的多发动机的控制方法的流程图，如图7所示，该方法包括如下的步骤S402至步骤S408：

步骤S402，获取各个发动机的控制变量泵的实际电流。

该实际电流可以通过获取各发动机的机构操作手柄位置信号得到，此处由于各发动机的控制变量泵的实际电流不同，因此获取的是多个值。

步骤S404，根据控制变量泵的实际电流计算各个发动机扭矩。

采用以下公式进行计算：

T＝(P/(20*π*n))*Vgmax*((I-Imin)/(Imax-Imin))

其中，T为发动机的扭矩，P为发动机的控制变量泵的压差，n为控制变量泵的机械液压效率，Vgmax为发动机的控制变量泵的每转最大几何排量，I为控制变量泵的实际电流，Imax为控制变量泵的最大电流，Imin为控制变量泵的最小电流，

步骤S406，根据各个发动机扭矩计算各个发动机的转速。

采用以下公式进行计算：

N3＝{N1/0.125+[(N2/0.125-N1/0.125)*(Tmax-Tmin)]/(T-Tmin)}*0.125

N3为发动机的转速，N1为发动机的怠速，N2为发动机的最大转速，Tmax为发动机的最大输出扭矩以及Tmin为发动机的最小输出扭矩。

根据各发动机的控制变量泵的实际电流首先计算各发动机的扭矩，根据计算所得的扭矩进一步计算各发动机的转速。在计算公式中所需的参数，如发动机的控制变量泵的压差、机械液压效率、每转最大几何排量、最大电流以及最小电流，发动机的怠速、最大转速、最大输出扭矩以及最小输出扭矩均为已知的常量，仅需获取各发动机的控制变量泵的实际电流便可计算得到发动机转速，算法简单。

步骤S408，控制各个发动机按照转速进行转动。

采用本实施例的控制方法，可以根据各个发动机的控制变量泵的实际电流实时调整各发动机的转速，使得各发动机更好的满足实际需要，共同为机器提供动力源，从而满足了机器的超大功率需求。

从以上的描述中，可以看出，采用本发明的多个发动机的控制方法，使得机器的各个发动机在操纵室内同时得到控制，实现对发动机的不同转速分别控制，进而各个发动机共同为机器提供动力源，满足了机器的超大功率需求。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多发动机的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述多发动机的控制变量，其中，所述控制变量为各个发动机的控制变量泵的实际电流；

根据所述控制变量计算各个发动机的转速；以及

控制各个发动机按照所述转速进行转动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过CAN总线控制各个发动机按照所述转速进行转动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制变量为控制机构的实际位置，其中，用户通过所述控制机构来控制所述多发动机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述控制变量计算各个发动机的转速包括采用以下公式进行计算：

N3={N1/0.125+(N2/0.125-N1/0.125)*[(P3-P1)/(P2-P1)]}*0.125

其中，所述N3为发动机转速，所述N1为所述发动机的实际怠速，所述N2为所述发动机的实际最大转速，所述P1为所述控制机构的最小位置，所述P2为所述控制机构的最大位置，以及所述P3为所述控制机构的实际位置。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述控制机构为油门踏板和/或手柄。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述控制变量计算各个发动机的转速包括采用以下公式进行计算：

T=(P/(20*π*n))*Vgmax*((I-Imin)/(Imax-Imin))

N3={N1/0.125+[(N2/0.125-N1/0.125)*(Tmax-Tmin)]/(T-Tmin)}*0.125

其中，所述T为发动机的扭矩，所述P为所述发动机的控制变量泵的压差，所述n为所述控制变量泵的机械液压效率，所述Vgmax为所述发动机的控制变量泵的每转最大几何排量，所述I为所述控制变量泵的实际电流，所述Imax为所述控制变量泵的最大电流，所述Imin为所述控制变量泵的最小电流，所述N3为发动机的转速，所述N1为所述发动机的怠速，所述N2为所述发动机的最大转速，所述Tmax为所述发动机的最大输出扭矩，以及所述Tmin为发动机的最小输出扭矩。

7.一种多发动机的控制装置，其特征在于，包括：

获取设备，用于获取所述多发动机的控制变量，其中，所述控制变量为各个发动机的控制变量泵的实际电流；

计算设备，用于根据所述控制变量计算各个发动机的转速；以及

控制设备，用于控制各个发动机按照所述转速进行转动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制设备通过CAN总线控制各个发动机按照所述转速进行转动。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取设备包括第一获取子设备，所述计算设备包括第一计算子设备，其中，

所述第一获取子设备用于获取控制机构的实际位置，其中，用户通过所述控制机构来控制所述多发动机；

所述第一计算子设备用于采用以下公式进行计算：

N3={N1/0.125+(N2/0.125-N1/0.125)*[(P3-P1)/(P2-P1)]}*0.125

其中，所述N3为发动机转速，所述N1为所述发动机的实际怠速，所述N2为所述发动机的实际最大转速，所述P1为所述控制机构的最小位置，所述P2为所述控制机构的最大位置，以及所述P3为所控制机构的实际位置。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制机构包括油门踏板和/或手柄。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取设备包括第二获取子设备，

所述计算设备包括第二计算子设备，其中，

所述第三获取子设备用于获取各个发动机的控制变量泵的实际电流；

所述第三计算子设备用于采用以下公式进行计算：

T=(P/(20*π*n))*Vgmax*((I-Imin)/(Imax-Imin))

N3={N1/0.125+[(N2/0.125-N1/0.125)*(Tmax-Tmin)]/(T-Tmin)}*0.125

其中，所述T为发动机的扭矩，所述P为所述发动机的控制变量泵的压差，所述n为所述控制变量泵的机械液压效率，所述Vgmax为所述发动机的控制变量泵的每转最大几何排量，所述I为所述控制变量泵的实际电流，所述Imax为所述控制变量泵的最大电流，所述Imin为所述控制变量泵的最小电流，所述N3为发动机的转速，所述N1为所述发动机的怠速，所述N2为所述发动机的最大转速，所述Tmax为所述发动机的最大输出扭矩，以及所述Tmin为发动机的最小输出扭矩。

12.一种采用发动机提供动力源的机器，其特征在于，包括多个发动机和权利要求7至11中任意一项所述的多发动机的控制装置。

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