CN112520615B - 一种巡航调控方法、装置和工程车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种巡航调控方法、装置和工程车辆，该巡航调控方法包括：当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；基于当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的参数进行调节，以使下一时刻的实际卷扬速度与目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。本申请的技术方案通过在巡航过程中对卷扬速度进行实时监测并利用闭环反馈控制对卷扬调控组件的相关参数进行调节，以实现卷扬速度的及时调整，保证其速度恒定，避免因如控制阀件等不稳定因素对其稳定性造成不利影响等。

Description

一种巡航调控方法、装置和工程车辆

技术领域

本申请涉及工程控制技术领域，尤其涉及一种巡航调控方法、装置和工程车辆。

背景技术

理想状态下，在卷扬钢丝绳的提拉下，挖掘组件(即钢丝绳负载)做匀速运动对主机系统各模块的工作稳定性是比较有利的。但是，实际施工过程中，往往会因为一些因素，比如控制阀件不稳定等而引起挖掘组件的速度难以恒定，此时可能会对主机产生不利影响，甚至还可能出现组件的磨损或损坏等。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种巡航调控方法、装置和工程车辆。

本申请的一实施例提供一种巡航调控方法，包括：

当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；

基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节，以使下一时刻的实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

在一种实施例中，该巡航调控方法还包括：

若检测到巡航停止信号，则退出所述巡航模式并切换到人工操控模式。

在一种实施例中，所述获取当前时刻的卷扬速度之前，该巡航调控方法还包括：

当检测到巡航启动信号时，获取对应的卷扬动作、在指定时间段内的多组卷扬速度和所述卷扬调控组件在所述指定时间段内的多组控制参数；其中，所述指定时间段包括检测到所述巡航启动信号之前的预设时间段；

根据所述多组卷扬速度计算对应的速度均值，根据所述多组控制参数计算对应的控制参数均值，将所述控制参数均值作为巡航初始设置数据，将所述速度均值作为所述目标卷扬速度；

依据所述巡航初始设置数据对所述卷扬调控组件的初始量进行设定，以执行所述卷扬动作的巡航操作。

在一种实施例中，所述基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节包括：

根据当前时刻的卷扬速度和所述目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于所述卷扬调控组件的控制参数所需的调整量；

基于所述调整量在所述卷扬调控组件的当前控制量的基础上进行所述控制参数的调整；

在所述卷扬调控组件进行调整后，将调整后的实际卷扬速度进行反馈以用于判断与所述目标卷扬速度之间的差值是否在预设误差范围内。

在一种实施例中，所述卷扬调控组件包括用于卷扬操作控制的先导手柄，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述先导手柄处施加的输入量。

在一种实施例中，若所述卷扬调控组件包括至少两种，所述基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节包括：

按照预设优先级选取规则从所述至少两种卷扬调控组件中选取出优先级最高的作为第一被调对象，并根据所述当前时刻的卷扬速度和所述目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于所述第一被调对象的控制参数所需的调整量；

若计算到的所述调整量超过所述第一被调对象的最大调控范围或调控精度，则选取优先级为次之的第二被调对象，并对所述第一被调对象进行调节后对所述第二被调对象的控制参数进行调节。

在一种实施例中，所述卷扬调控组件包括用于卷扬操作控制的先导手柄，以及卷扬用驱动装置和/或用于控制卷扬机构所需油量的主泵，其中，若所述卷扬用驱动装置作为被调对象，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述卷扬用驱动装置的排量；若所述主泵作为被调对象，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述主泵的输出油量。

本申请的另一实施例提供一种巡航调控装置，包括：

获取模块，用于当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；

闭环调节模块，用于基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节，以使下一时刻的实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

本申请的又一实施例提供一种工程车辆，所述工程车辆包括卷扬机构，所述卷扬机构采用上述的巡航调控方法进行巡航控制。

在一种实施例中，所述工程车辆为连续墙抓斗机、旋挖钻机或螺旋钻机。

本申请的实施例具有如下优点：

本申请的巡航调控方法通过在巡航过程中对卷扬负载的速度进行实时监测，并利用闭环反馈控制方式对卷扬调控组件的相关参数进行调节，不仅可减轻操作者的劳动强度；还同时对卷扬速度的及时调整，保证其速度恒定，可避免因如控制阀件等不稳定因素对其稳定性造成不利影响，从而提高主机的工作稳定性等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例的巡航调控方法的流程示意图；

图2示出了本申请实施例的巡航调控方法的获取巡航初始设置数据的流程示意图；

图3示出了本申请实施例的巡航调控方法的基于先导手柄的PID调节的应用示意图；

图4示出了本申请实施例的巡航调控方法的存在多个卷扬调控对象的流程示意图；

图5示出了本申请实施例的巡航调控方法的基于先导手柄和主泵的PID调节的应用示意图；

图6示出了本申请实施例的巡航调控方法的基于先导手柄和驱动马达的PID调节的应用示意图；

图7出了本申请实施例的巡航调控方法的基于先导手柄、驱动马达和主泵的PID调节的应用示意图；

图8示出了本申请实施例的巡航调控装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

实施例1

请参照图1，本实施例提出一种巡航调控方法，可应用于含卷扬机构的工程车辆中，如连续墙抓斗机、旋挖钻机、起重机等，通过该巡航调控方法不仅可以实现卷扬机构的自动巡航功能，而且在巡航过程中，还可以实现卷扬负载的匀速运动，提高了工程车辆的工作稳定性等。

通常地，卷扬机构包括卷筒、钢丝绳和与钢丝绳连接的负载(也称卷扬负载)，其中，可通过相应的控制器控制驱动组件来使卷筒卷绕钢丝绳，从而实现负载的上提或下降操作。本实施例中，该控制器可以是指位于卷扬机构中的控制器，也可以是工程车辆主机的控制器等。

下面对该巡航调控方法进行详细说明。

步骤S10，当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度。

示范性地，当卷扬机构进入了巡航模式后，实时采集该卷扬机构中负载的速度，以进一步判断实际的卷扬速度是否与预先存储的目标卷扬速度始终相等。示范性地，可通过卷绕速度等获取到卷扬负载的上提速度或下放速度。若相等，则表明该卷扬负载处于匀速运动状态；若不相等，则表明该卷扬负载的速度不恒定。当速度不恒定时，此时将需要进行卷扬调整，使之速度恒定。当然，若是处于匀速运动状态，则只需要按照当前的控制参数进行继续控制即可。

其中，巡航模式是一种自定义控制模式，在该模式下，卷扬机构将由控制器自动控制以实现上提或下降操作，而不需要由人工进行控制操作。通常地，当操作者凭借经验感觉某一时刻的卷扬速度比较适合时，可以通过一键式按键等开启巡航模式，进而实现卷扬机构的自动上提或下放操作，以减轻操作者的劳动强度等。

在一种实施例中，对卷扬速度进行调节之前，该工程车辆还包括在进入巡航模式时，确定巡航时所需的控制数据，其中包括匀速巡航时的目标卷扬速度。示范性地，如图2所示，该巡航调控方法还包括：

步骤S101，当检测到巡航启动信号时，获取对应的卷扬动作、在指定时间段内的多组卷扬速度和卷扬调控组件在指定时间段内的多组控制参数。

由于巡航启动信号通常是由操作者在判断出卷扬速度合适时才发出的，也就意味着检测到巡航启动信号时的邻近时间段的速度是比较理想的，因此，可将这一时间段内的速度作为目标卷扬速度，即卷扬负载始终按照该目标卷扬速度作匀速运动。本实施例中，该指定时间段主要是指在检测到巡航启动信号之前的预设时间段，例如，可以是1min、2min等，当然也可以是以秒为计算单位的一段时间，具体可根据实际情况进行设定。

步骤S102，根据多组卷扬速度计算对应的速度均值，根据多组控制参数计算对应的控制参数均值，将该控制参数均值作为巡航初始设置数据，将该速度均值作为目标卷扬速度。

由于预设时间段内将获取到多组的卷扬速度数据，本实施例将利用这些卷扬速度数据来计算得到目标卷扬速度。示范性地，可对这些卷扬速度数据进行几何平均值或解析平均值求解，从而得到速度均值，该速度均值将作为本次巡航的目标卷扬速度。同样，在该预设时间段内，将根据采集到的卷扬调控组件的多组控制参数来求解对应的参数传均值，然后将求解到的控制参数的均值作为巡航时的初始设置数据。可以理解，该卷扬调控组件作为与卷扬控制相关的组件，其设定的控制参数能够影响卷扬负载的速度。

本实施例中，通过将指定时间段内的多组数据进行均值求解，尤其是当巡航启动之前的某一时刻的速度由于受到外界因素影响而发生了变化时，可以避免将巡航启动之前的该偏小或偏大的速度作为目标卷扬速度，这样可以减少与理想速度的偏差。此外，本实施例的方法还通过现场巡航数据学习来设置初始数据，相比预先存储并在卷扬巡航启动后直接调用的方式，实时性好，可适用于不同的场合等。

步骤S103，依据该巡航初始设置数据对卷扬调控组件的初始量进行设定，以执行所述卷扬动作的巡航操作。

示范性地，获取到巡航用数据后，将根据计算得到的巡航初始设置数据对相应的卷扬调控组件进行初始参数的设定，进而使得卷扬机构自动执行巡航启动前相同的卷扬动作。

在一种实施方式中，若该卷扬调控组件为用于卷扬操作控制的先导手柄，则该巡航初始设置数据为先导手柄的施加输入量，例如，若为电控型先导手柄，则施加的输入量通常为电流或电压信号；若为液压型先导手柄，则施加的输入量通常为压力信号等。

考虑到在实际施工过程中，往往会存在一些其他因素，例如控制阀不稳定等，导致卷扬负载的速度可发生变化，为此，进入巡航模式后，将实时监测巡航过程中的卷扬速度，并当该卷扬速度与目标卷扬速度发生偏离时将对其进行调节，以保证卷扬负载的匀速运动。

步骤S20，基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节，以使下一时刻的实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

示范性地，将通过闭环控制调节方式来实现卷扬速度的调节，在一种实施方式中，将通过PID(比例-积分-微分)调节器进行控制。示范性地，对于步骤S20，包括：根据当前时刻的卷扬速度和目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于卷扬调控组件的控制参数所需的调整量；进而，基于该调整量在卷扬调控组件的当前控制量的基础上进行控制参数的调整。最后，在对该卷扬调控组件进行调整后，将调整后的实际卷扬速度进行反馈，以用于判断与目标卷扬速度之间的差值是否在预设误差范围内，如此循环，从而形成一个闭环控制。

例如，以上述的先导手柄的施加控制量F为例，如图3所示，若当前时刻的卷扬速度为v₁，目标卷扬速度为v₀，则可根据两个速度的差值Δv(Δv＝v₀-v₁)来计算该先导手柄处的调节量ΔF，进而在当前量F₀的基础上进行ΔF的反馈调节。可知，调节后的卷扬速度将发生变化，通常地，变化后的速度将与目标卷扬速度相等或者两者之间的偏差值将在允许的误差范围内。其中，预设误差范围可根据实际的精度来选取。

作为一种可选的实施例，该巡航调控方法还包括：若检测到巡航停止信号，则退出巡航模式并切换到人工操控模式。

示范性地，该巡航停止信号可以是由操作者在巡航模式下输入的任何一种操作产生，例如，可以是直接对巡航键的关闭操作，也可以是对先导手柄的施加量的手动控制操作等。例如，如图3所示，当检测到巡航停止信号时，则立即切换到人工操控模式。可以理解，该人工操控模式下，卷扬机构将完全由操作者进行手动控制，即根据操作指令进行响应。通过允许随时退出巡航模式，尤其是在一些突发情况下，可以实现较好的响应，从而进一步保证工作的安全性等。

本实施例的巡航调控方法在巡航过程中，可实现卷扬机构的自动下放和/或上提负载的操作，不需要人为推动手柄或者点击按键，达到降低工人的劳动强度，减少人为事故发生；同时，通过在实现对卷扬速度进行实时监测及PID反馈调节，可以较好地保证卷扬负载的速度恒定，进而提高了主机的稳定性。此外，由于各组件处于较稳定的工作状态，从长期来看也可以延长各部件的使用寿命等。

实施例2

请参照图4，本实施例提出一种巡航调控方法，与上述实施例1的不同之处在于，由于能够影响卷扬速度的组件有多种，本实施例的卷扬调控组件将包括两种或两种以上，例如，除了考虑上述的先导手柄外，还可以包括用于驱动卷扬机构中的卷筒的驱动装置，如马达等；以及，用于为卷扬机构提供能量的主泵，如液压泵等。其中，若该卷扬用驱动装置作为被调对象，其控制参数可包括该驱动装置的排量；若主泵作为被调对象，其控制参数包括该主泵的输出油量等。

示范性地，如图4所示，对于上述步骤S20，包括：

步骤S210，按照预设优先级选取规则从至少两种卷扬调控组件中选取出优先级最高的作为第一被调对象，并根据当前时刻的卷扬速度和目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于该第一被调对象的控制参数所需的调整量。

例如，以先导手柄和上述的驱动装置为例，该预设优先级选取规则可为：先导手柄的优先级最高，其次为驱动装置。又或者，以先导手柄、上述的驱动装置和主泵为例，该预设优先级选取规则可为：先导手柄的优先级最高，主泵其次，驱动装置的优先级最低等。当然，该优先级选取规则具体可根据实际的影响程度及应用场合来确定。

示范性地，当需要进行速度调节时，可先选取出优先级最高的作为第一被调对象，并根据采集到的当前时刻的卷扬速度与目标卷扬速度之间的偏差值来计算该第一被调对象的控制参数所需的调节量以用于一级调节。

步骤S220，若计算到的调整量超过该第一被调对象的最大调控范围或调控精度，则选取优先级为次之的第二被调对象，并对第一被调对象进行调节后对该第二被调对象的控制参数进行调节。

在一种实施例中，若该调整量超过了该第一被调对象的最大调控范围，也可以理解为是最大控制量程，则可选取优先级排其次的第二被调对象进行进一步调节。示范性地，可在对第一被调对象进行调节后，对第二被调对象进行相应参数调节。在另一种实施方式中，若该调整量超过了该第一被调对象的调控精度，可以理解为该第一被调对象的精度达不到所需调整量的精度，则可选取第二被调对象进行进一步调节。

例如，以液压型的先导手柄施加的压力值为例，可根据该偏差值计算出所需的压力值，进而在该先导手柄当前施加的压力值的基础上进行压力值调节。若根据速度的差值计算得到的所需的压力值调节量为ΔF，由于先导手柄当前施加的压力值已经趋近于最大压力阈值F_max，若再加上ΔF，将超过该最大压力阈值F_max，即意味着在调节该先导手柄后仍无法达到使实际卷扬速度与目标卷扬速度在预设误差范围内。此时，可通过选取优先级为其次的第二被调对象作进一步的辅助调节。

由于不同的调控组件对卷扬操作的控制精度或影响程度可能不同，本实施例将对这些卷扬调控组件进行优先级设定，这样可以在速度调节时，可防止仅通过一个被调对象的调节无法实现所需的调节量，因此，通过第二个被调对象进行进一步辅助调节，一是可实现所需的调节目的，二是可实现更精准的调节效果等。通常地，采用两级调节往往就可以达到所需的调节效果，当然，三级调节的原理类似，在此不再展开描述。例如，图5示出了当卷扬调控组件包括先导手柄和卷扬用驱动马达时的基于PID控制的巡航调控方法的流程图；图6示出了当卷扬调控组件包括先导手柄和卷扬用主泵时的基于PID控制的巡航调控方法的流程图；图7示出了当卷扬调控组件包括先导手柄、卷扬用驱动马达和卷扬用主泵时的基于PID控制的巡航调控方法的流程图。

实施例3

请参照图8，基于上述实施例1的方法，本实施例提出一种巡航调控装置10，包括：

获取模块110，用于当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；

调节模块120，用于基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节，以使下一时刻的实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

可以理解，本实施例的各模块对应于上述实施例的方法步骤，上述实施例中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再详述。

本申请还提供一种工程车辆，其中，该工程车辆包括卷扬机构，该卷扬机构将采用上述实施例的巡航调控方法进行巡航调控。示范性地，工程车辆可包括但不限于为连续墙抓斗机、旋挖钻机或螺旋钻机等。

本申请还提出一种可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被执行时实施上述实施例的巡航调控方法。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种巡航调控方法，其特征在于，包括：

当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；

当检测到巡航启动信号时，获取对应的卷扬动作、在指定时间段内的多组卷扬速度和卷扬调控组件在所述指定时间段内的多组控制参数；其中，所述指定时间段包括检测到所述巡航启动信号之前的预设时间段；

根据所述多组卷扬速度计算对应的速度均值，根据所述多组控制参数计算对应的控制参数均值，将所述控制参数均值作为巡航初始设置数据，将所述速度均值作为目标卷扬速度；

依据所述巡航初始设置数据对所述卷扬调控组件的初始量进行设定，以执行所述卷扬动作的巡航操作；

基于所述当前时刻的卷扬速度与所述目标卷扬速度利用闭环控制调节对所述卷扬调控组件的控制参数进行调节，并将调整后的实际卷扬速度进行反馈，以使调整后的所述实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

2.根据权利要求1所述的巡航调控方法，其特征在于，还包括：

若检测到巡航停止信号，则退出所述巡航模式并切换到人工操控模式。

3.根据权利要求1所述的巡航调控方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对所述卷扬调控组件的控制参数进行调节包括：

根据当前时刻的卷扬速度和所述目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于所述卷扬调控组件的控制参数所需的调整量；

基于所述调整量在所述卷扬调控组件的当前控制量的基础上进行所述控制参数的调整：

在所述卷扬调控组件进行调整后，将调整后的实际卷扬速度进行反馈以用于判断与所述目标卷扬速度之间的差值是否在预设误差范围内。

4.根据权利要求3所述的巡航调控方法，其特征在于，所述卷扬调控组件包括用于卷扬操作控制的先导手柄，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述先导手柄处施加的控制量。

5.根据权利要求1所述的巡航调控方法，其特征在于，若所述卷扬调控组件包括至少两种，所述基于所述当前时刻的卷扬速度与存储的目标卷扬速度利用闭环控制调节对卷扬调控组件的控制参数进行调节包括：

按照预设优先级选取规则从所述至少两种卷扬调控组件中选取出优先级最高的作为第一被调对象，并根据所述当前时刻的卷扬速度和所述目标卷扬速度之间的偏差值计算对应于所述第一被调对象的控制参数所需的调整量；

若计算到的所述调整量超过所述第一被调对象的最大调控范围或调控精度，则选取优先级为次之的第二被调对象，并对所述第一被调对象进行调节后对所述第二被调对象的控制参数进行调节。

6.根据权利要求5所述的巡航调控方法，其特征在于，所述卷扬调控组件包括用于卷扬操作控制的先导手柄，以及卷扬用驱动装置和/或用于控制卷扬机构所需油量的主泵，其中，若所述卷扬用驱动装置作为被调对象，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述卷扬用驱动装置的排量；若所述主泵作为被调对象，所述卷扬调控组件的控制参数包括所述主泵的输出油量。

7.一种巡航调控装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于当处于巡航模式时，获取卷扬机构当前时刻的卷扬速度；当检测到巡航启动信号时，获取对应的卷扬动作、在指定时间段内的多组卷扬速度和卷扬调控组件在所述指定时间段内的多组控制参数；其中，所述指定时间段包括检测到所述巡航启动信号之前的预设时间段；根据所述多组卷扬速度计算对应的速度均值，根据所述多组控制参数计算对应的控制参数均值，将所述控制参数均值作为巡航初始设置数据，将所述速度均值作为目标卷扬速度；依据所述巡航初始设置数据对所述卷扬调控组件的初始量进行设定，以执行所述卷扬动作的巡航操作；

闭环调节模块，用于基于所述当前时刻的卷扬速度与所述目标卷扬速度利用闭环控制调节对所述卷扬调控组件的控制参数进行调节，并将调整后的实际卷扬速度进行反馈，以使调整后的所述实际卷扬速度与所述目标卷扬速度之间的差值在预设误差范围内。

8.一种工程车辆，其特征在于，所述工程车辆包括卷扬机构，所述卷扬机构采用如权利要求1-6中任一项所述的巡航调控方法进行巡航控制。

9.根据权利要求8所述的工程车辆，其特征在于，所述工程车辆为连续墙抓斗机、旋挖钻机或螺旋钻机。

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