CN114592560A - 一种挖掘机及其行走智能控制自适应系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机及其行走智能控制自适应系统、方法，包括控制器、行走编码器、行走主泵压力传感器、行走主泵、行走电磁阀、行走平衡阀、行走马达、行走高低速电磁阀、行走减速机、电脚踏、发动机控制器；所述行走主泵、行走平衡阀和行走马达通过供油管理连接；所述行走马达和行走减速机通过花键连接；所述行走主泵压力传感器、行走编码器、电脚踏、发动机控制器均通过CAN线和控制器连接；所述行走电磁阀、行走高低速电磁阀通过电气线路与控制器连接。控制器根据电脚踏信号和行走主泵压力信号判断液压挖掘机行走状态，根据对应的状态实现不同工况下行走的智能控制，并根据行走编码器计算出挖掘机行驶里程。

Description

一种挖掘机及其行走智能控制自适应系统、方法

技术领域

本发明涉及挖掘机行走智能控制自适应系统及方法，属于工程机械领域。

背景技术

目前液压挖掘机行走多采用手动切换高低速的方式来改变行走方式，在复杂工况下手动切换高低速会提高操作强度，降低行走马达使用寿命；也有部分车型实现了高低速的自动切换，但在自动切换高低速的控制逻辑中，高低速之间直接切换，且只有高速和低速两种转速，造成切换时冲击较大，且转速不满足实际工况的使用，行走的自动化控制程度不高。

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，提供挖掘机行走智能控制自适应系统及方法，实现行走的智能控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明公开了一种挖掘机行走智能控制自适应方法，该自适应方法如下：

行走主泵、行走平衡阀和行走马达通过供油管理连接；行走马达和行走减速机通过花键连接；行走主泵压力传感器、行走编码器、电脚踏、发动机控制器均通过CAN线与控制器连接；行走电磁阀、行走高低速电磁阀通过电气线路与控制器连接；控制器根据电脚踏信号和行走主泵压力信号判断液压挖掘机行走状态，根据对应的状态实现不同工况下行走的智能控制，并根据行走编码器计算出挖掘机行驶里程。

进一步的方案：当挖掘机低速行走时，若控制器采集的两个行走主泵压力值均低于第一设定压力值且该时间持续T1秒，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将高低速电磁阀自动切换为高速工作状态。

进一步的方案：当控制器将低速切换为高速后，持续检测行走主泵压力传感器数值，若两个行走主泵压力持续T2秒的时间低于第二设定压力值，且第二设定压力值小于第一设定压力值，控制器发送命令至发动机控制器，缓慢提高发动机转速至第一目标转速以提高行走速度；若发动机目标转速提升至第一目标转速后，检测到两个行走主泵压力逐渐升高，升高值在高于第一设定压力值和第二设定压力值的差值的a%时，控制器将向发动机控制器发送指令，缓慢降低发动机转速至正常转速。

进一步的方案：当挖掘机高速行走时，控制器检测到两个行走主泵压力均高于第三设定压力值时且小于第四设定压力值时，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将控制高低速电磁阀自动切换为低速工作状态，缓慢的将当前行走主泵流量提升至第一目标流量，以减少切换过程中产生的冲击；若控制器检测两个行走主泵压力均高于第四设定压力值时，控制器将自动开启增压功能提高系统压力，以提高行走的通过性。

进一步的方案：在高速行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号绝对差值在第二信号差值区域范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力绝对差值大于第五设定压力值，控制器判断挖掘机处于打滑状态，控制器将会向行走主泵压力值低的一侧发送高低速电磁阀切换指令，将该侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，且控制器将调节两个行走主泵至第一目标流量值。

进一步的方案：在两个行走主泵均调整至第一目标流量后，两个行走主泵压力绝对差值大于第六设定压力值，控制器将会开启增压功能，控制器继续检测两个行走主泵压力，当两个行走主泵压力绝对差值小于第七设定压力值时，控制器将会把流量从第一目标值缓慢恢复至当前压力下所需流量，将低工作状态的高低速电磁阀切换为高工作状态，关闭增压功能。

进一步的方案：在行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号差值在第三信号区域差值范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力值均达到系统最大压力的b%时，控制器判断挖掘机处于大负荷双边回转状态，控制器将左右两侧行走电磁阀均切换为低速工作状态，当两个行走主泵压力继续升高超过系统最大压力的c%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向的能力。

进一步的方案：在行走过程中，当控制器采集到一个电脚踏信号超过信号全行程的d%，另一个电脚踏信号低于信号全行程的e%，且控制器采集到的两个行走主泵压力其中一个大于系统最大压力的f%，另一行走主泵压力低于系统压力的g%时，控制器判断挖掘机处于大负荷单边回转状态，控制器将行走主泵压力高的一侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，若该行走主泵压力持续升高，且大于系统最大压力h%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向能力。

进一步的方案：在左纵梁的驱动轮座上和右纵梁的驱动轮座上分别安装行走编码器来获得驱动轮的工作圈数，根据驱动轮旋转圈数和分度圆之间的关系计算出挖掘机左履带和右履带的行驶里程。

本发明还公开了一种挖掘机行走智能控制自适应系统，包括控制器、行走编码器、行走主泵压力传感器、行走主泵、行走电磁阀、行走平衡阀、行走马达、行走高低速电磁阀、行走减速机、电脚踏、发动机控制器；所述行走主泵、行走平衡阀和行走马达通过供油管理连接；所述行走马达和行走减速机通过花键连接；所述行走主泵压力传感器、行走编码器、电脚踏、发动机控制器均通过CAN线和控制器连接；所述行走电磁阀、行走高低速电磁阀通过电气线路与控制器连接。

进一步的方案：所述行走编码器由左行走编码器和右行走编码器构成；所述行走主泵压力传感器由左行走主泵压力传感器和右行走主泵压力传感器构成；所述行走主泵由左行走主泵和右行走主泵构成；所述行走电磁阀由左行走电磁阀和由行走电磁阀构成；所述行走平衡阀由左行走平衡阀和右行走平衡阀构成；所述行走马达由左行走马达和右行走马达构成；所述行走高低速电磁阀由左行走高低速电磁阀和右行走高低速电磁阀构成；所述行走减速机由左行走减速机和右行走减速机构成。

本发明还公开了一种挖掘机，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述挖掘机行走智能控制自适应方法的步骤。

本发明有益效果：

本发明与现有技术相比，提高了行走的自动化控制程度和行走的通过能力，降低了挖掘机操作人员在复杂工况下的操作强度，并降低了对行走马达的损伤。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。

在附图中：

图1为本发明的挖掘机行走智能控制自适应系统原理图；

图2为本发明的挖掘机行走智能控制自适应方法流程图；

图3为本发明的行走编码器安装在纵梁驱动轮座的位置。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种挖掘机行走智能控制自适应系统，包括控制器1、左行走编码器2、左行走主泵压力传感器3、左行走主泵4、左行走电磁阀5、左行走平衡阀6、左行走马达7、左行走高低速电磁阀8、左行走减速机9、右行走减速机10、右行走高低速电磁阀11、右行走马达12、右行走平衡阀13、右行走电磁阀14、右行走主泵15、右行走主泵压力传感器16、电脚踏17、右行走编码器18、发动机控制器19；左行走主泵4、左行走平衡阀6和左行走马达7通过供油管理连接；右行走主泵15、右行走平衡阀13和右行走马达12通过供油管理连接；左行走马达7和左行走减速机9、右行走马达12和右行走减速机10分别通过花键连接；左行走主泵压力传感器3、右行走主泵压力传感器16、左行走编码器2、右行走编码器18、电脚踏17和发动机控制器19通过CAN线和控制器1连接；左行走电磁阀5、右行走电磁阀14、左行走高低速电磁阀8、右行走高低速电磁阀10通过电气线路与控制器1连接。

如图2所示，一种挖掘机行走智能控制自适应方法，该自适应方法如下：

当挖掘机低速行走时，若控制器采集的两个行走主泵压力值均低于第一设定压力值且该时间持续T1秒，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将高低速电磁阀自动切换为高速工作状态。 当控制器将低速切换为高速后，持续检测行走主泵压力传感器数值，若两个行走主泵压力持续T2秒的时间低于第二设定压力值，且第二设定压力值小于第一设定压力值，控制器发送命令至发动机控制器，缓慢提高发动机转速至第一目标转速以提高行走速度；若发动机目标转速提升至第一目标转速后，检测到两个行走主泵压力逐渐升高，升高值在高于第一设定压力值和第二设定压力值的差值的a%时，控制器将向发动机控制器发送指令，缓慢降低发动机转速至正常转速。

当挖掘机高速行走时，控制器检测到两个行走主泵压力均高于第三设定压力值时且小于第四设定压力值时，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将控制高低速电磁阀自动切换为低速工作状态，缓慢的将当前行走主泵流量提升至第一目标流量，以减少切换过程中产生的冲击；若控制器检测两个行走主泵压力均高于第四设定压力值时，控制器将自动开启增压功能提高系统压力，以提高行走的通过性。

在高速行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号绝对差值在第二信号差值区域范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力绝对差值大于第五设定压力值，控制器判断挖掘机处于打滑状态，控制器将会向行走主泵压力值低的一侧发送高低速电磁阀切换指令，将该侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，且控制器将调节两个行走主泵至第一目标流量值。在两个行走主泵均调整至第一目标流量后，两个行走主泵压力绝对差值大于第六设定压力值，控制器将会开启增压功能，控制器继续检测两个行走主泵压力，当两个行走主泵压力绝对差值小于第七设定压力值时，控制器将会把流量从第一目标值缓慢恢复至当前压力下所需流量，将低工作状态的高低速电磁阀切换为高工作状态，关闭增压功能。

在行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号差值在第三信号区域差值范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力值均达到系统最大压力的b%时，控制器判断挖掘机处于大负荷双边回转状态，控制器将左右两侧行走电磁阀均切换为低速工作状态，当两个行走主泵压力继续升高超过系统最大压力的c%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向的能力。

在行走过程中，当控制器采集到一个电脚踏信号超过信号全行程的d%，另一个电脚踏信号低于信号全行程的e%，且控制器采集到的两个行走主泵压力其中一个大于系统最大压力的f%，另一行走主泵压力低于系统压力的g%时，控制器判断挖掘机处于大负荷单边回转状态，控制器将行走主泵压力高的一侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，若该行走主泵压力持续升高，且大于系统最大压力h%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向能力。

如图3所示，在左纵梁的驱动轮座上和右纵梁的驱动轮座上分别安装行走编码器来获得驱动轮的工作圈数，根据驱动轮旋转圈数和分度圆之间的关系计算出挖掘机左履带和右履带的行驶里程。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本申请所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (12)

1.一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

行走主泵、行走平衡阀和行走马达通过供油管理连接；

行走马达和行走减速机通过花键连接；

行走主泵压力传感器、行走编码器、电脚踏、发动机控制器均通过CAN线与控制器连接；

行走电磁阀、行走高低速电磁阀通过电气线路与控制器连接；

控制器根据电脚踏信号和行走主泵压力信号判断液压挖掘机行走状态，根据对应的状态实现不同工况下行走的智能控制，并根据行走编码器计算出挖掘机行驶里程。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

当挖掘机低速行走时，若控制器采集的两个行走主泵压力值均低于第一设定压力值且该时间持续T1秒，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将高低速电磁阀自动切换为高速工作状态。

3.根据权利要求2所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

当控制器将低速切换为高速后，持续检测行走主泵压力传感器数值，若两个行走主泵压力持续T2秒的时间低于第二设定压力值，且第二设定压力值小于第一设定压力值，控制器发送命令至发动机控制器，缓慢提高发动机转速至第一目标转速以提高行走速度；

若发动机目标转速提升至第一目标转速后，检测到两个行走主泵压力逐渐升高，升高值在高于第一设定压力值和第二设定压力值的差值的a%时，控制器将向发动机控制器发送指令，缓慢降低发动机转速至正常转速。

4.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

当挖掘机高速行走时，控制器检测到两个行走主泵压力均高于第三设定压力值时且小于第四设定压力值时，两个电脚踏信号绝对差值在第一信号差值区域范围内，控制器将控制高低速电磁阀自动切换为低速工作状态，缓慢的将当前行走主泵流量提升至第一目标流量，以减少切换过程中产生的冲击；

若控制器检测两个行走主泵压力均高于第四设定压力值时，控制器将自动开启增压功能提高系统压力，以提高行走的通过性。

5.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

在高速行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号绝对差值在第二信号差值区域范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力绝对差值大于第五设定压力值，控制器判断挖掘机处于打滑状态，控制器将会向行走主泵压力值低的一侧发送高低速电磁阀切换指令，将该侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，且控制器将调节两个行走主泵至第一目标流量值。

6.根据权利要求5所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

在两个行走主泵均调整至第一目标流量后，两个行走主泵压力绝对差值大于第六设定压力值，控制器将会开启增压功能，控制器继续检测两个行走主泵压力，当两个行走主泵压力绝对差值小于第七设定压力值时，控制器将会把流量从第一目标值缓慢恢复至当前压力下所需流量，将低工作状态的高低速电磁阀切换为高工作状态，关闭增压功能。

7.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

在行走时，当控制器采集到两个电脚踏信号差值在第三信号区域差值范围内，且控制器采集到的两个行走主泵压力值均达到系统最大压力的b%时，控制器判断挖掘机处于大负荷双边回转状态，控制器将左右两侧行走电磁阀均切换为低速工作状态，当两个行走主泵压力继续升高超过系统最大压力的c%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向的能力。

8.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

在行走过程中，当控制器采集到一个电脚踏信号超过信号全行程的d%，另一个电脚踏信号低于信号全行程的e%，且控制器采集到的两个行走主泵压力其中一个大于系统最大压力的f%，另一行走主泵压力低于系统压力的g%时，控制器判断挖掘机处于大负荷单边回转状态，控制器将行走主泵压力高的一侧高低速电磁阀切换为低速工作状态，若该行走主泵压力持续升高，且大于系统最大压力h%时，控制器将会开启增压功能，以提高挖掘机掉转方向能力。

9.根据权利要求1所述的一种挖掘机行走智能控制自适应方法，其特征在于：

在左纵梁的驱动轮座上和右纵梁的驱动轮座上分别安装行走编码器来获得驱动轮的工作圈数，根据驱动轮旋转圈数和分度圆之间的关系计算出挖掘机左履带和右履带的行驶里程。

10.一种挖掘机行走智能控制自适应系统，其特征在于：

包括控制器、行走编码器、行走主泵压力传感器、行走主泵、行走电磁阀、行走平衡阀、行走马达、行走高低速电磁阀、行走减速机、电脚踏、发动机控制器；

所述行走主泵、行走平衡阀和行走马达通过供油管理连接；

所述行走马达和行走减速机通过花键连接；

所述行走主泵压力传感器、行走编码器、电脚踏、发动机控制器均通过CAN线和控制器连接；

所述行走电磁阀、行走高低速电磁阀通过电气线路与控制器连接。

11.根据权利要求10所述的一种挖掘机行走智能控制自适应系统，其特征在于：

所述行走编码器由左行走编码器和右行走编码器构成；

所述行走主泵压力传感器由左行走主泵压力传感器和右行走主泵压力传感器构成；

所述行走主泵由左行走主泵和右行走主泵构成；

所述行走电磁阀由左行走电磁阀和由行走电磁阀构成；

所述行走平衡阀由左行走平衡阀和右行走平衡阀构成；

所述行走马达由左行走马达和右行走马达构成；

所述行走高低速电磁阀由左行走高低速电磁阀和右行走高低速电磁阀构成；

所述行走减速机由左行走减速机和右行走减速机构成。

12.一种挖掘机，包括存储器和处理器，其特征在于：

所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至9中任一项权利要求所述挖掘机行走智能控制自适应方法的步骤。

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