CN114137828A - 一种工程机械功率匹配动态pid控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种工程机械功率匹配PID控制方法，包括：获取发动机的理想转速和实际转速；计算理想转速与实际转速之间的转速差和转速差变化率；根据转速差和转速差变化率获得PID控制算法的控制参数调整值；根据控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量以控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。本申请还提供一种工程机械功率匹配动态PID控制系统及存储介质。本申请提供的工程机械功率匹配动态PID控制方法、系统及存储介质，采用动态自适应PID控制，动态地调整PID算法的控制参数，能够更好地实现发动机与液压泵的功率匹配，尤其是当负载突变时，能够有效避免功率浪费或负荷率过高导致发动机失速严重的现象。

Description

一种工程机械功率匹配动态PID控制方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及工程机械领域，尤其是涉及一种工程机械功率匹配动态PID控制方法、系统及存储介质。

背景技术

挖掘机等工程机械在工作时，需要对发动机和液压泵作功率匹配，以避免功率浪费或负荷率过高的情况出现，保证系统具有一定的效率和性能。目前，通常采用静态PID功率控制，可在外界负载突然变大的情况下，部分降低发动机负荷过高的情况。

然而，挖掘机工作过程复杂，负载变化时高时低，同时柴油发动机是大惯性系统且是非线性系统，从柴油发动机的负载变化到引起柴油发动机转速变化有一定延时，因而传统挖掘机建立的静态PID转速感应控制实现转速恒定，希望达到功率匹配并不能取得很好的结果。保证效率则会造成发动机失速严重油耗过高，保证转速恒定则会造成挖机动作过慢效率较低。同时，挖掘机不同单动作和复合动作都是用一样的控制参数，容易造成功率浪费或负荷率过高的现象。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

申请内容

本申请的目的是提供一种工程机械功率匹配动态PID控制方法、系统及存储介质，旨在解决上述背景技术存在的不足，使得发动机和液压泵功率的匹配较好。

本申请提供了一种工程机械功率匹配动态PID控制方法，包括：

获取发动机的理想转速和实际转速；

计算所述理想转速与所述实际转速之间的转速差和转速差变化率；

根据所述转速差和所述转速差变化率获得PID控制算法的控制参数调整值；

根据所述控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量以控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

在一种可实现的方式中，所述转速差为所述实际转速减去所述理想转速的差值；所述转速差变化率为所述转速差对时间求导数。

在一种可实现的方式中，所述根据转速差和转速差变化率计算PID控制算法的控制参数调整值的步骤，包括：

判断所述转速差和所述转速差变化率是否大于0；

根据所述转速差是否大于0，以及所述转速差变化率是否大于0确定PID控制算法的所述控制参数调整值。

在一种可实现的方式中，所述PID控制算法的控制参数包括PID控制算法的比例参数、积分参数和微分参数；所述根据所述转速差是否大于0，以及所述转速差变化率是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值的步骤，包括：

当所述转速差大于0，且所述转速差变化率大于0，或者，当所述转速差小于0，且所述转速差变化率小于0时，所述控制参数调整值的比例参数取原比例参数的负值；当所述转速差小于0，且所述转速差变化率大于0，或者，当所述转速差大于0且所述转速差变化率小于0时，所述控制参数调整值的比例参数取原比例参数的正值。

在一种可实现的方式中，所述根据所述转速差是否大于0，以及所述转速差变化率是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值的步骤，还包括：

在所述转速差大于0，且所述转速差变化率大于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|大于第一预设值，所述比例参数的绝对值取较大值，所述积分参数和所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值，且大于第二预设值，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数的绝对值取较大值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第二预设值，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数保持不变，所述增大微分参数的绝对值；

在所述转速差小于0且所述转速差变化率大于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|值大于所述第一预设值时，所述比例参数的绝对值取较大值，所述积分参数的绝对值取零值或较小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数取小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数值保持不变，增大所述微分参数的绝对值；

在所述转速差小于0且所述转速差变化率小于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|值大于所述第一预设值，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数值取零，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数的绝对值取小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数的绝对值取较大值，增大所述微分参数的绝对值；

在所述转速差大于0且所述转速差变化率小于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|大于所述第一预设值时，所述比例参数的绝对值取较大值，所述积分参数和所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数的绝对值取较大值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|小于所述第二预设值时，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数保持不变，增大所述微分参数的绝对值，使实际转速快速稳定在理想转速；

其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。

在一种可实现的方式中，所述液压泵控制量为液压泵比例阀的比例电流I。

本申请还提供了一种工程机械功率匹配动态PID控制系统，所述工程机械功率匹配动态PID控制系统包括：

获取单元，用于获取发动机的理想转速和实际转速；

计算单元，用于计算所述理想转速与所述实际转速之间的转速差和转速差变化率；

PID控制器，用于根据所述转速差和所述转速差变化率计算PID控制算法的控制参数调整值，并根据所述控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量；

控制模块，用于根据所述液压泵控制量控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

在一种可实现的方式中，所述计算单元用于将所述实际转速减去所述理想转速得到所述转速差；并将所述转速差求导得到所述转速差变化率。

在一种可实现的方式中，所述PID控制算法的控制参数包括PID控制算法的比例参数、积分参数和微分参数；所述PID控制器具体用于判断所述转速差和所述转速差变化率是否大于0，并用于当所述转速差大于0，且所述转速差变化率大于0，或者，当所述转速差小于0，且所述转速差变化率小于0时，将所述控制参数调整值的所述比例参数取原比例参数的负值；当所述转速差小于0，且所述转速差变化率大于0，或者，当所述转速差大于0且所述转速差变化率小于0时，将所述控制参数调整值的所述比例参数取原比例参数的正值；

所述PID控制器还用于在所述转速差小于0且所述转速差变化率大于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|值大于第一预设值时，所述比例参数的绝对值取较大值，所述积分参数的绝对值取零值或较小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数取小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数值保持不变，所述增大微分参数的绝对值；

在所述转速差小于0且所述转速差变化率小于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|值大于所述第一预设值，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数值取零，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数的绝对值取小值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数的绝对值，所述积分参数的绝对值取较大值，增大所述微分参数的绝对值；

在所述转速差大于0且所述转速差变化率小于0的情况下，当所述转速差的绝对值|E|大于所述第一预设值时，所述比例参数的绝对值取较大值，所述积分参数和微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数的绝对值取较大值，所述微分参数保持不变；当所述转速差的绝对值|E|小于所述第二预设值时，所述比例参数的绝对值取较小值，所述积分参数保持不变，所述增大微分参数的绝对值；

其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。

本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法的步骤。

本申请的有益效果：

通过本申请提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制方法、系统及存储介质，采用动态自适应PID控制，能够使正流量工程机械控制系统自适应实际工况，动态地调整PID算法的控制参数，相对于传统的静态PID转速感应控制，能够更好地实现发动机与液压泵的功率匹配，尤其是当负载突变时，能够有效避免功率浪费或负荷率过高导致发动机失速严重的现象。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制的拓扑结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制方法的流程示意图。

图3为本申请实施例提供的根据转速差和转速差变化率获取PID控制算法的控制参数调整值的流程示意图。

图4为本申请实施例提供的根据转速差和转速差变化率获取PID控制算法的控制参数调整值的情形A的速度-时间曲线图。

图5为本申请实施例提供的根据转速差和转速差变化率获取PID控制算法的控制参数调整值的情形B的速度-时间曲线图。

图6为本申请实施例提供的根据转速差和转速差变化率获取PID控制算法的控制参数调整值的情形C的速度-时间曲线图。

图7为本申请实施例提供的根据转速差和转速差变化率获取PID控制算法的控制参数调整值的情形D的速度-时间曲线图。

图8为转速差和转速差变化率的坐标系。

图9为本申请实施例提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。例如，“包括以下至少一个：A、B、C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

需要说明的是，在本文中，采用了诸如S1、S2等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S4后执行S3等，但这些均应在本申请的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。

本发明实施例提供一种工程机械功率匹配动态PID控制方法，如图1所示，将发动机的理想转速n0和发动机的实际转速n之差转速差E以及转速差变化率Ec输入PID控制器中，得到控制量比例电流I，将比例电流I作用于液压泵比例阀，以控制液压泵的排量，液压泵由发动机驱动。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制方法的流程示意图，所述工程机械功率匹配动态PID控制方法包括：

S11，获取发动机的理想转速n0和实际转速n。

S13，计算理想转速n0与实际转速n之间的转速差E和转速差变化率Ec。

S15，根据转速差E和转速差变化率Ec获取PID控制算法的控制参数调整值。

S17，根据控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量以控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

本申请实施例的工程机械功率匹配动态PID控制方法中，采用动态自适应PID控制，能够使正流量工程机械控制系统自适应实际工况，动态地调整PID算法的控制参数，相对于传统的静态PID转速感应控制，能够更好地实现发动机与液压泵的功率匹配，尤其是当负载突变时，能够有效避免功率浪费或负荷率过高导致发动机失速严重的现象。

在本申请的一个实施例中，实际转速n可通过转速传感器测得。理想转速n0为预设，理想转速n0具体可根据发动机特性曲线和液压泵的功率确定，具体地，液压泵的功率应当小于发动机的输出功率。

在本申请的一个实施例中，转速差E为实际转速n减去理想转速n0的差值，即E＝n-n0；转速差变化率Ec为转速差E对时间求导数，即Ec＝d(E)/dt。

在本申请的一个实施例中，PID算法基本公式如下：

u(t)＝Kp·e(t)+Ki∫e(t)dt+Kd·d(e(t)/dt；

其中Kp——比例参数；

Ki——积分参数；

Kd——微分参数；

u(t)——输出信号；

e(t)——给定值与测量值之间的差。

上述PID控制算法的控制参数包括比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd。

在本申请的一个实施例中，图3为根据转速差E和转速差变化率Ec获取PID控制算法的控制参数调整值的流程示意图，具体包括：

S151，判断转速差E和转速差变化率Ec是否大于0。

具体地，根据转速差E和转速差变化率Ec是否大于0可分为情形A、情形B、情形C和情形D。情形A，如图4所示：当E>0且Ec>0时，说明此时发动机实际转速大于理性转速，且转速具有增大的趋势，表明发动机实际转速将增速远离理想转速；情形B，如图5所示：当E<0且Ec>0时，说明此时发动机实际转速小于理性转速，且转速具有增大的趋势，表明发动机实际转速将增速靠近理想转速；情形C，如图6所示：当E<0且Ec<0时，说明此时发动机实际转速小于理性转速，且转速具有减小的趋势，表明发动机实际转速将降速远离理想转速；情形D，如图7所示：当E>0且Ec<0时，说明此时发动机实际转速大于理性转速，且转速具有减小的趋势，表明发动机实际转速将降速靠近理想转速。更具体地，如图8所示，以发动机转速差和转速差变化率建立坐标系，坐标系中转速差E为横坐标，转速差变化率Ec为纵坐标，情形A、情形B、情形C、情形D分别对应坐标系的第一象限I、第二象限II、第三象限III、第四象限IV。

S153，根据转速差E是否大于0，以及转速差变化率Ec是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值。

具体地，根据转速差E的绝对值|E|的大小调整控制参数调整值比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd。

更具体地，情形A时，当|E|值很大时，例如大于第一预设值，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki和微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，例如小于第一预设值，且大于第二预设值，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取较大值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，例如小于第二预设值，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki保持不变，增大微分参数Kd的绝对值，使实际转速稳定在理想转速。情形B时，当|E|值很大时，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki的绝对值取零值或较小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数ki取小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki值保持不变，增大微分参数Kd的绝对值。情形C时，当|E|值很大时，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki值取零，微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取较大值，增大微分参数Kd的绝对值。情形D时，当|E|值很大时，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki和微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki的绝对值取较大值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki保持不变，增大微分参数Kd的绝对值，使实际转速快速稳定在理想转速。其中，第一预设值大于第二预设值。比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd的绝对值取较大值，一般是指其绝对值处于一个较大的数值范围内，例如大于第三预设值，比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd的绝对值取较小值，一般是指其绝对值处于一个较小的数值范围内，例如小于第三预设值，这里数值范围根据经验确定。

在本申请的一个实施例中，液压泵控制量可为液压泵比例阀的比例电流I，即比例阀的控制电流。控制比例阀的控制电流，可控制比例阀的开度，从而控制液压泵的排量。

如图9所示，为本申请实施例提供的一种工程机械功率匹配动态PID控制系统，包括：

获取单元11，用于获取发动机的理想转速n0和实际转速n。

计算单元13，用于计算理想转速n0与实际转速n之间的转速差E和转速差变化率Ec。

PID控制器15，用于根据转速差E和转速差变化率Ec获取PID控制算法的控制参数调整值，并根据控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量。

控制模块17，用于根据液压泵控制量控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

本申请实施例的工程机械功率匹配动态PID控制系统中，采用动态自适应PID控制，能够使正流量工程机械控制系统自适应实际工况，动态地调整PID算法的控制参数，相对于传统的静态PID转速感应控制，能够更好地实现发动机与液压泵的功率匹配，尤其是当负载突变时，能够有效避免功率浪费或负荷率过高导致发动机失速严重的现象。

在本申请的一个实施例中，实际转速n可通过转速传感器测得。理想转速n0为预设，理想转速n0具体可根据发动机特性曲线和液压泵的功率确定，具体地，液压泵的功率应当小于发动机的输出功率。

在本申请的一个实施例中，计算单元13用于将实际转速n减去理想转速n0得到转速差E，即E＝n-n0；并将转速差E对时间求导数得到转速差变化率Ec，即Ec＝d(E)/dt。

在本申请的一个实施例中，PID算法基本公式如下：

u(t)＝Kp·e(t)+Ki∫e(t)dt+Kd·d(e(t)/dt；

其中Kp——比例参数；

Ki——积分参数；

Kd——微分参数；

u(t)——输出信号；

e(t)——给定值与测量值之间的差。

上述PID控制算法的控制参数包括比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd。

在本申请的一个实施例中，PID控制器15具体用于判断转速差E和转速差变化率Ec是否大于0，并根据转速差E是否大于0，以及转速差变化率Ec是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值。

具体地，情形A：当E>0且Ec>0时，说明此时发动机实际转速大于理性转速，且转速具有增大的趋势，表明发动机实际转速将增速远离理想转速；情形B：当E<0且Ec>0时，说明此时发动机实际转速小于理性转速，且转速具有增大的趋势，表明发动机实际转速将增速靠近理想转速；情形C：当E<0且Ec<0时，说明此时发动机实际转速小于理性转速，且转速具有减小的趋势，表明发动机实际转速将降速远离理想转速；情形D：当E>0且Ec<0时，说明此时发动机实际转速大于理性转速，且转速具有减小的趋势，表明发动机实际转速将降速靠近理想转速。更具体地，如图8所示，以发动机转速差和转速差变化率建立坐标系，坐标系中转速差E为横坐标，转速差变化率Ec为纵坐标，情形A、情形B、情形C、情形D分别对应坐标系的第一象限I、第二象限II、第三象限III、第四象限IV。

具体地，PID控制器15具体用于在情形A和情形C时，控制参数调整值的比例参数Kp取原比例参数Kp的负值，在情形B和情形D时，控制参数调整值的比例参数Kp取原比例参数Kp的正值。

具体地，PID控制器15具体用于根据转速差E的绝对值|E|的大小调整控制参数调整值比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd。

具体地，PID控制器15具体用于：当|E|值很大时，例如大于第一预设值，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki和微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，例如小于第一预设值，且大于第二预设值，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取较大值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，例如小于第二预设值，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki保持不变，增大微分参数Kd的绝对值，使实际转速稳定在理想转速。情形B时，当|E|值很大时，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki的绝对值取零值或较小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数ki取小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki值保持不变，增大微分参数Kd的绝对值。情形C时，当|E|值很大时，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki值取零，微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取小值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，减小比例参数Kp的绝对值，积分参数Ki的绝对值取较大值，增大微分参数Kd的绝对值。情形D时，当|E|值很大时，加大比例部分的影响，比例参数Kp的绝对值取较大值，积分参数Ki和微分参数Kd保持不变；当|E|值较小时，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki的绝对值取较大值，微分参数Kd保持不变；当|E|值很小时，比例参数Kp的绝对值取较小值，积分参数Ki保持不变，增大微分参数Kd的绝对值，使实际转速快速稳定在理想转速。其中，第一预设值大于第二预设值。比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd的绝对值取较大值，一般是指其绝对值处于一个较大的数值范围内，例如大于第三预设值，比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd的绝对值取较小值，一般是指其绝对值处于一个较小的数值范围内，例如小于第三预设值，这里数值范围根据经验确定。

本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序代码，当计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如上各种可能的实施方式中的方法。

本申请实施例还提供一种芯片，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有芯片的设备执行如上各种可能的实施方式中的方法。

以上，仅为本申请的具体实施方式，上述场景仅是作为示例，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的应用场景的限定，本申请的技术方案还可应用于其他场景。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

Claims (10)

1.一种工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述工程机械功率匹配动态PID控制方法包括：

获取发动机的理想转速(n0)和实际转速(n)；

计算所述理想转速(n0)与所述实际转速(n)之间的转速差(E)和转速差变化率(Ec)；

根据所述转速差(E)和所述转速差变化率(Ec)获得PID控制算法的控制参数调整值；

根据所述控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量以控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

2.如权利要求1所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述转速差(E)为所述实际转速(n)减去所述理想转速(n0)的差值；所述转速差变化率(Ec)为所述转速差(E)对时间求导数。

3.如权利要求2所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述根据转速差(E)和转速差变化率(Ec)获取PID控制算法的控制参数调整值的步骤，包括：

判断所述转速差(E)和所述转速差变化率(Ec)是否大于0；

根据所述转速差(E)是否大于0，以及所述转速差变化率(Ec)是否大于0确定PID控制算法的所述控制参数调整值。

4.如权利要求3所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述PID控制算法的控制参数包括PID控制算法的比例参数(Kp)、积分参数(Ki)和微分参数(Kd)；所述根据所述转速差(E)是否大于0，以及所述转速差变化率(Ec)是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值的步骤，包括：

当所述转速差(E)大于0，且所述转速差变化率(Ec)大于0，或者，当所述转速差(E)小于0，且所述转速差变化率(Ec)小于0时，所述控制参数调整值的比例参数(Kp)取原比例参数(Kp)的负值；当所述转速差(E)小于0，且所述转速差变化率(Ec)大于0，或者，当所述转速差(E)大于0且所述转速差变化率(Ec)小于0时，所述控制参数调整值的比例参数(Kp)取原比例参数(Kp)的正值。

5.如权利要求4所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述根据所述转速差(E)是否大于0，以及所述转速差变化率(Ec)是否大于0确定PID控制算法的控制参数调整值的步骤，还包括：

在所述转速差(E)大于0，且所述转速差变化率(Ec)大于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|大于第一预设值，所述比例参数(Kp)的绝对值取较大值，所述积分参数(Ki)和所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值，且大于第二预设值，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)的绝对值取较大值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第二预设值，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)保持不变，所述增大微分参数(Kd)的绝对值；

在所述转速差(E)小于0且所述转速差变化率(Ec)大于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|值大于所述第一预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较大值，所述积分参数(Ki)的绝对值取零值或较小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)取小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)值保持不变，增大所述微分参数(Kd)的绝对值；

在所述转速差(E)小于0且所述转速差变化率(Ec)小于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|值大于所述第一预设值，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)值取零，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)的绝对值取小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)的绝对值取较大值，增大所述微分参数(Kd)的绝对值；

在所述转速差(E)大于0且所述转速差变化率(Ec)小于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|大于所述第一预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较大值，所述积分参数(Ki)和所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)的绝对值取较大值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|小于所述第二预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)保持不变，增大所述微分参数(Kd)的绝对值，使实际转速快速稳定在理想转速；

其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。

6.如权利要求5所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法，其特征在于，所述液压泵控制量为液压泵比例阀的比例电流I。

7.一种工程机械功率匹配动态PID控制系统，其特征在于，包括：

获取单元(11)，用于获取发动机的理想转速(n0)和实际转速(n)；

计算单元(13)，用于计算所述理想转速(n0)与所述实际转速(n)之间的转速差(E)和转速差变化率(Ec)；

PID控制器(15)，用于根据所述转速差(E)和所述转速差变化率(Ec)计算PID控制算法的控制参数调整值，并根据所述控制参数调整值更新PID控制算法的控制参数，并利用更新后的控制参数进行PID控制，获得液压泵控制量；

控制模块(17)，用于根据所述液压泵控制量控制液压泵的排量，使液压泵和发动机实现功率匹配。

8.如权利要求7所述的工程机械功率匹配动态PID控制系统，其特征在于，所述计算单元(13)用于将所述实际转速(n)减去所述理想转速(n0)得到所述转速差(E)；并将所述转速差(E)求导得到所述转速差变化率(Ec)。

9.如权利要求8所述的工程机械功率匹配动态PID控制系统，其特征在于，所述PID控制算法的控制参数包括PID控制算法的比例参数(Kp)、积分参数(Ki)和微分参数(Kd)；所述PID控制器(15)具体用于判断所述转速差(E)和所述转速差变化率(Ec)是否大于0，并用于当所述转速差(E)大于0，且所述转速差变化率(Ec)大于0，或者，当所述转速差(E)小于0，且所述转速差变化率(Ec)小于0时，将所述控制参数调整值的所述比例参数(Kp)取原比例参数(Kp)的负值；当所述转速差(E)小于0，且所述转速差变化率(Ec)大于0，或者，当所述转速差(E)大于0且所述转速差变化率(Ec)小于0时，将所述控制参数调整值的所述比例参数(Kp)取原比例参数(Kp)的正值；

所述PID控制器(15)还用于在所述转速差(E)小于0且所述转速差变化率(Ec)大于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|值大于第一预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较大值，所述积分参数(Ki)的绝对值取零值或较小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)取小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)值保持不变，所述增大微分参数(Kd)的绝对值；

在所述转速差(E)小于0且所述转速差变化率(Ec)小于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|值大于所述第一预设值，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)值取零，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)的绝对值取小值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第二预设值时，减小所述比例参数(Kp)的绝对值，所述积分参数(Ki)的绝对值取较大值，增大所述微分参数(Kd)的绝对值；

在所述转速差(E)大于0且所述转速差变化率(Ec)小于0的情况下，当所述转速差(E)的绝对值|E|大于所述第一预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较大值，所述积分参数(Ki)和微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|值小于所述第一预设值且大于所述第二预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)的绝对值取较大值，所述微分参数(Kd)保持不变；当所述转速差(E)的绝对值|E|小于所述第二预设值时，所述比例参数(Kp)的绝对值取较小值，所述积分参数(Ki)保持不变，所述增大微分参数(Kd)的绝对值；

其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的工程机械功率匹配动态PID控制方法的步骤。

Images