CN115264047B - 一种电动装载机的自动换挡方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电动装载机的自动换挡方法、装置、设备和存储介质，涉及电动装载机技术领域。其中，这种自动换挡方法包含步骤S1至步骤S5，以及步骤S7。S1获取电动装载机的实时运行参数。S2根据实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。S3根据实时特征参数，构建待识别矩阵。S4分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和待识别矩阵的加权欧式距离。其中，标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数。S5选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段。S7当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机处于一挡进行工作。本发明的自动换挡方法在铲掘时，始终保持在一挡，保证了铲掘时的动力，同时能够避免循环换挡现象，具有很好的实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及电动装载机技术领域，具体而言，涉及一种电动装载机的自动换挡方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
装载机作为一种常用的土石方工程机械，被广泛应用于建筑、道路施工、矿山等领域，而传统装载机排放大，能源利用率低，亟需通过技术革新来应对环保压力。
因此，在先技术中，出现了电动装载机。如公开号为“CN112572122A”，发明名称为“一种纯电动装载机动力总成”的中国发明专利所公开的“电机控制器再与各自控制的电机相连，前、后轴驱动电机与对应的两挡自动变速器、驱动桥机械连接，传递动力至驱动轮”。
电动装载机配有驱动电机和自动变速器来实现不同的动力以适应不同工况。但是，现有的自动换挡控制方法依据换挡规律往往只考虑车速和油门，装载机在铲掘过程中存在不必要的换挡工作，影响了装载机安全性和加剧了离合器的磨损。
有鉴于此，申请人在研究了现有的技术后特提出本申请。
发明内容
本发明提供了一种电动装载机的自动换挡方法、装置、设备和存储介质，以改善上述技术问题。
第一方面、
本发明实施例提供了一种电动装载机的自动换挡方法，其包含步骤S1至步骤S5，以及步骤S7。
S1、获取电动装载机的实时运行参数。
S2、根据实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。
S3、根据实时特征参数，构建待识别矩阵。
S4、分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和待识别矩阵的加权欧式距离。其中，标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数。
S5、选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段。
S7、当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机处于一挡进行工作。
第二方面、
本发明实施例提供了一种电动装载机的自动换挡装置，其包含：
实时参数获取模块，用于获取电动装载机的实时运行参数。
实时参数计算模块，用于根据实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。
第一矩阵构建模块，用于根据实时特征参数，构建待识别矩阵。
距离计算模块，用于分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和待识别矩阵的加权欧式距离。其中，标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数。
工况认定模块，用于选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段。
挡位控制模块，用于当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机处于一挡进行工作。
第三方面、
本发明实施例提供了一种电动装载机的自动换挡设备，其包括处理器、存储器，以及存储在存储器内的计算机程序。计算机程序能够被处理器执行，以实现如第一方面任意一段所说的电动装载机的自动换挡方法。
第四方面、
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如第一方面任意一段所述电动装载机的自动换挡方法。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
通过本发明实施例的电动装载机的自动换挡方法能够保证电动装载机处于铲掘时，始终保持在一挡，保证了铲掘时的动力，同时能够避免循环换挡现象，具有很好的实际意义。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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是本发明第一实施例提供的自动换挡方法的流程示意图。
图2是电动装载机的五个工况阶段的顺序图。
图3是本发明第一实施例提供的自动换挡方法的原理图。
图4是现有挡位切换方法的最佳换挡规律曲线。
图5是本发明第二实施例提供的自动换挡装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
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”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)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些内容以外的顺序实施。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例一：
请参阅图1至图4，本发明第一实施例提供一种电动装载机的自动换挡方法，其可由电动装载机来执行，特别地，由电动装载机内的一个或多个处理器来执行，以实现步骤S1至步骤S5，以及步骤S7。
S1、获取电动装载机的实时运行参数。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S1具体为：获取电动装载机的车速、行走电机转矩和主泵电机功率。其中，电动装载机能够保存第三时长的实时运行参数信息。优选地，第三时长为5s。
具体的，实时运行参数为预先选取的几个用于判断电动装载机工况的参数。在本实施例中，实时运行参数包括电动装载机的平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率。在其它实施例中，实时运行参数可以为电动装载机的其它参数，本发明对实时运行参数的所包含的具体参数类型不做限定。
在本实施例中，装载机处于自动换挡模式循环作业过程中，实时采集车速、行走电机转矩、主泵电机功率、工作泵压力信号数据并存储到整车VCU中。优选地，数据存储量为5s，超过的数据将从头对历史数据覆盖，能够减小控制器存储的占用。
S2、根据实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。
具体的，直接用实时运行参数来判断电动装载机的工况不够准确，需要将其转化为预设的特征参数，才能够准确的对电动装载机的工况进行识别。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S2具体包括步骤S21和步骤S22。
S21、获取当前时刻之前第四时长内的实时运行参数。其中，第三时长大于等于第四时长。优选地，第四时长为1.5s至3s之间的任意一个时长。
在其它实施例中，第三时长和第四时长可以为其它长度的时长，本发明对此不做具体限定。
S22、根据第四时长内的实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。在本实施例中，实时特征参数包括平均车速、行走电机平均转矩和主泵平均电机功率。在其它实施例中，所述特征参数还可包括其它特征参数，具体根据线下阶段，通过主成分分析得到。本发明对实时特征参数的具体类型不做限定。
S3、根据实时特征参数，构建待识别矩阵。其中，待识别矩阵X为：
式中，vave为平均车速、Txave为行走电机平均转矩、
为主泵电机平均功率、T表示转置矩阵。
具体的，读取当前时刻t到t-Δt之间的数据，Δt的取值取1.5～3s较为合理。特征值的计算利用如下公式：
计算对应特征值并将所求得的特征值构成待识别矩阵
S4、分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和待识别矩阵的加权欧式距离。其中，标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S4具体为：
将待识别矩阵进行归一化处理，分别计算归一化处理后的待识别矩阵和预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段的加权欧式距离。其中，加权欧式距离dist(x,s)为：
式中，n为标准特征的数量、wi为第i个标准特征的权重、xi为第i个标准特征对应的实时特征参数、Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
S5、选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段。
具体的，待识别矩阵到标准矩阵中距离最小对应的类别即为当前装载机所处的工况阶段的识别结果。具体的，加权欧式距离能够用于识别待识别矩阵和标准矩阵中的哪一列更为接近，标准矩阵中的一列代表一个工况阶段，通过加权欧式距离能够从标准矩阵中选出，当前的工况阶段。
S7、当所述当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机处于一挡进行工作。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S6具体为：当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机保持在一挡进行工作，直至当前工况阶段切换至满载后退时，根据现有换挡规律控制电动装载机进行换挡。
在本实施例中，当工况识别结果为铲掘，VCU读取当前挡位信息：
若当前挡位为一挡则保持该挡位行驶至识别结果为满载后退恢复挡位决策模块实现正常升降挡；
若当前挡位不是一挡，则发出请求强制降一挡指令，并将请求信息发送至TCU，变速器执行降挡，直到驶至识别结果为满载后退才执行挡位决策模块的决策结果，实现正常升降挡。
具体的，本发明实施例的电动装载机的自动换挡方法，重点在于判断电动装载机的工况阶段是否处于铲掘。当判断到电动装载机处于铲掘状态时，控制电动装载机始终处于一挡。当电动装载机处于铲掘状态以外的工作状态时，采用现有技术的挡位控制方法来控制电动装载机。从而避免电动装载机在铲掘工况阶段存在不必要的挡位切换的问题。
现有的挡位控制方法(即：现有换挡规律)为：VCU实时获取装载机车速和油门踏板开度并根据制定的最佳换挡规律曲线计算出升降挡车速，最佳换挡规律曲线如图4所示，根据计算出的升降挡车速进行升降挡请求逻辑判断。
若当前挡位为一挡，则判断当前车速与升挡车速关系，大于升挡车速请求升挡指令，否则保持当前挡位指令，并将指令由VCU发送至TCU执行变速器的换挡；
若当前为二挡，则判断当前车速与降挡车速关系，大于降挡车速请求降挡指令，否则保持当前挡位指令，并将指令请求由VCU发送至TCU执行变速器的换挡。
需要说明的是，发明人经过大量的创造性研究发现：如图4所示，现有的自动换挡控制方法依据换挡规律往往只考虑车速和油门开度。
在铲掘阶段由于料堆阻力的存在，车速波动剧烈，高挡位行驶过程中，铲斗碰到料堆由于阻力的存在会使车速快速降低，整车VCU会请求降低挡位保证铲掘的动力性，低挡位的牵引力较大。在克服料堆阻力后会使车速迅速增大，达到升挡条件后整车VCU又会请求升挡。随铲掘的推进，接近结束时车辆会趋于停止，这时候车速的降低又会使车辆降回一挡。
也就是说，在现有技术中的电动装载机在铲掘过程中，经历了降挡、升挡，再降挡，这三个过程。其中，铲掘过程的升挡再降挡为不必要换挡，即为循环换挡。铲掘阶段的循环换挡，影响了装载机安全性和加剧了离合器的磨损。因此，发明人提出了当前的发明专利。
本发明实施例通过构建各个工况状态的标准矩阵和电动装载机的实时工况的待识别矩阵，通过加权欧氏距离来判断电动装载机的实施工况。当判断到电动装载机处于铲掘工况阶段时，控制电动装载机始终保持在一挡进行作业，避免了不必要的换挡，使得工作过程整车舒适性更好，并且延长了离合器的使用寿命，具有很好的实际意义。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，步骤S7之前还包括步骤S6：
S6、对当前工况阶段进行二次识别。可选地，在一个可选的实施例中，步骤S6具体包括步骤S61至步骤S64。
S61、获取电动装载机在当前时段的前一个时段所处的历史工况阶段，并判断前进后退挡是否发生切换。
S62、当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为空载前进，且当前工况阶段不是不是空载前进或铲掘时，将当前工况阶段修正为空载前进。
S63、当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段和历史工况阶段不同时，将当前工况阶段修正为历史工况阶段。
S64、当判断到前进后退挡发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段不是j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段时，将当前工况阶段修正为j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段。
具体的，根据作业阶段识别结果，进行识别结果二次判别，防止工况间跳变，同时可提高工况识别准确度。二次判别原理根据装载机的循环作业工况为空载前进、铲掘、满载后退、满载前进、空载后退五个阶段，且每个工况之间有严格的顺序性，作业时在这五个阶段之间重复循环。如图2所示，除空载前进进入到铲掘不需要切换FR挡位(前进后退挡)，其他工况的进入会切换一次FR挡位(前进后退挡)。因此可以结合上述两个原理对识别结果进行二次判别。当二次判别出现如下情况时进行修正：
若上一个识别结果为空载前进，在该阶段间FR挡位未发生变化且当前识别结果不是空载前进或铲掘，则将当前识别结果修正为空载前进。
若上一个识别结果为铲掘，在该阶段间FR挡位未发生变化且当前识别结果不是铲掘，则将当前识别结果修正为铲掘；该阶段间FR挡位发生变化且当前识别结果不是满载后退，则修正为满载后退。
若上一个识别结果为满载后退，在该阶段间FR挡位未发生变化且当前识别结果不是满载后退，则将当前识别结果修正为满载后退；该阶段间FR挡位发生变化且当前识别结果不是满载前进，则修正为满载前进。
若上一个识别结果为满载前进，在该阶段间FR挡位未发生变化且当前识别结果不是满载前进，则将当前识别结果修正为满载前进；该阶段间FR挡位发生变化且当前识别结果不是空载后退，则修正为空载后退。
若上一个识别结果为空载后退，在该阶段间FR挡位未发生变化且当前识别结果不是满载后退，则将当前识别结果修正为空载后退；
该阶段间FR挡位发生变化且当前识别结果不是空载前进，则修正为空载前进。
综上所述，本发明基于离线数据集构建工况标准矩阵，对整车的作业工况实时识别，将识别结果做二次判别后，基于工况的识别结果为铲掘时，对该阶段的换挡控制方法进行修正，强制降挡并保持一挡行驶，直至工况识别结果切换至满载后退执行挡位决策模块的决策结果，从而有效的避免了铲掘过程中挡位的不必要切换，具有很好的实际意义。
可以理解的是，步骤S1至步骤S7，均是在电动装载机中实时运行的。在执行上述步骤之前，在电动装载机中需要预先存储标准矩阵。标准矩阵可以是针对每一台电动装载机分别进行构建，也可以是构建之后重复使用一个型号通用一个，本发明对此不做具体限定。在本实施例中，标准矩阵根据步骤A1至步骤A5在线下阶段进行构建。
A1、获取原始数据。其中，原始数据为人工操作电动装载机循环重复实施j个工况阶段时电动装载机的历史运行参数。
具体的，以“V”型循环作业方式，采集电动装载机实际作业的信号数据。试验提前确定好起始点和运输车的位置并规定好运输路线，由多名操作熟练的驾驶员按照规范操作进行，减少不同驾驶员的操作误差，每人连续操作20次循环作业。
为了有效采集数据，减少外界干扰导致的误差，采用CAN通讯的方式将数据实时传至上位机并进行采集。采集：车速、挡位、行走电机转速转矩和功率、主泵电机转速转矩和功率、工作泵压力信号数据。
A2、预处理原始数据，并将预处理后的原始数据划分为j个工况阶段，然后分别计算j个工况阶段的多个特征参数。优选地，步骤A2具体包括步骤A21和步骤A23。
A21、将原始数据中，第一时长以上数据为0的数据异常区间进行剔除，第二时长以下的丢失数据进行线性插值处理，不能代表完整一个循环作业的数据进行剔除，然后进行滤波处理，获得预处理后的原始数据。
在本实施例中，第一时长为5s。第二时长为1s。在其它实施例中可以采用其它时长，本发明对此不做具体限定。
A22、根据挡位信息，将预处理后的原始数据中的每组循环数据划分为j-1个工况阶段。
A23、根据最高车速和工作泵压力变化率，将每组循环数据的第一个工况阶段划分为两个工况阶段，获取j个工况阶段。
首先，对原始数据进行预处理包括：1、对长时间(5s以上)数据为0的数据异常区间进行剔除；2、对短暂时间(1s内)的丢失数据进行线性插值处理。3、人工对不能代表完整一个循环作业的数据给以剔除；4、进行滤波处理。
然后，对预处理后的数据运动学片段划分。如图2所示，装载机作业具有循环性，作业工况分为空载前进、铲掘、满载后退、满载前进、空载后退五个阶段。在一个完整循环中，车辆由前进到后退再到前进后退，利用挡位信号(前进后退挡位)将单个循环的数据划分为四个运动学片段。在此基础上提取每个循环划分后的第一个片段，利用最高车速点和工作泵压力变化率对该片段划分为两个小片段。因此，每个循环的数据被划分为五个运动学片段。
在本实施例中，如图2所示，j个工况阶段按顺序依次为：空载前进、铲掘、满载后退、满载前进、空载后退五个工况阶段，在其它实施例中，可以将几个工况阶段合并，从而减少工况阶段的数量，或者对部分工况阶段进行细分而增加工况阶段的数量，本发明对工况阶段的具体数量不做限定。
最后，对划分完的运动学片段进行特征参数计算，多个特征参数包括：平均车速、最高车速、行走电机平均转速、行走电机平均转矩、主泵电机平均转速、主泵电机平均转矩、工作泵平均压力、工作泵最大压力、行走电机平均功率、主泵电机平均功率。
A3、对多个特征参数进行主成分分析，并根据分析结果，筛选出特征值大于第一预设值的i个标准特征。优选地，第一预设值为1。i个标准特征包括：平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率。在其它实施例中，标准特征，还可以为其它特征参数，本发明对此不做具体限定。
具体的，对计算完的所有特征参数主成分分析去除冗余数据实现降维，根据主成分分析结果，筛选出特征值大于1的标准特征，所选出的成分参数能表征绝大部分信息，降低了计算量提高了速度。其中，主成分分析为现有技术，本发明对此不再赘述。
A4、根据j个工况阶段和i个标准特征对应的特征参数，通过聚类算法，获取各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数。
在本实施例中，聚类算法为K-means聚类算法，在其它实施例中聚类算法可以采用其它现有的聚类算法，本发明对此不做具体限定。具体的，编写K-means聚类算法将所选取特征参数对应的全部特征值分为五类，得到每一类的聚类中心点。
A5、根据各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数Sij，构建标准矩阵。
具体的，将每一类的中心点构成工况标准矩阵Sij，(i为第i个选取的特征参数，j为第j类)并归一化处理。标准矩阵为：
式中，Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
通过上述步骤，能够获得电动装载机的各个工况的标准特征参数，用于装载机运行过程中判断装载机实时的工况阶段，以准确的判断电动装载机是否处于铲掘工况阶段，从而在判断到电动装载机处于铲掘状态时，控制电动装载机始终处于一挡状态进行运行，具有很好的实际意义。
实施例二、
请参阅图5，本发明实施例提供了一种电动装载机的自动换挡装置，其包含：
实时参数获取模块1，用于获取电动装载机的实时运行参数。
实时参数计算模块2，用于根据实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。
第一矩阵构建模块3，用于根据实时特征参数，构建待识别矩阵。
距离计算模块4，用于分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和待识别矩阵的加权欧式距离。其中，标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数。
工况认定模块5，用于选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段。
挡位控制模块7，用于当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机处于一挡进行工作。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，在所述实时参数获取模块1，具体用于获取电动装载机的车速、行走电机转矩和主泵电机功率。其中，电动装载机能够保存第三时长的实时运行参数信息。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，实时参数计算模块2，具体包括：
实时参数获取单元，用于获取当前时刻之前第四时长内的实时运行参数。其中，第三时长大于等于第四时长。第三时长为5s，第四时长为1.5s至3s之间的任意一个时长。
实时参数计算单元，用于根据第四时长内的实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数。其中，实时特征参数包括平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，距离计算模块4，具体用于将待识别矩阵进行归一化处理，分别计算归一化处理后的待识别矩阵和预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段的加权欧式距离。其中，加权欧式距离dist(x,s)为
式中，n为标准特征的数量、wi为第i个标准特征的权重、xi为第i个标准特征对应的实时特征参数、sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，电动装载机的自动换挡装置还包括二次识别模块。
所述二次识别模块，用于对当前工况阶段进行二次识别。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，所述二次识别模块，具体包括：
历史获取单元，用于获取电动装载机在当前时段的前一个时段所处的历史工况阶段，并判断前进后退挡是否发生切换。
第一判断单元，用于当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为空载前进，且当前工况阶段不是空载前进或铲掘时，将当前工况阶段修正为空载前进。
第二判断单元，用于当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段和历史工况阶段不同时，将当前工况阶段修正为历史工况阶段。
第三判断单元，用于当判断到前进后退挡发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段不是j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段时，将当前工况阶段修正为j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，挡位控制模块7，具体用于当当前工况阶段为铲掘时，控制电动装载机保持在一挡进行工作，直至当前工况阶段切换至满载后退时，根据现有换挡规律控制电动装载机进行换挡。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，电动装载机的自动换挡装置还包括标准矩阵构建模块。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，标准矩阵构建模块，具体包括：
原始数据获取单元，用于获取原始数据。其中，原始数据为人工操作电动装载机重复实施j个工况阶段时电动装载机的历史运行参数。
原始数据预处理单元，用于预处理原始数据，并将预处理后的原始数据划分为j个工况阶段，然后分别计算j个工况阶段的多个特征参数。
主成分分析单元，用于对多个特征参数进行主成分分析，并根据分析结果，筛选出特征值大于第一预设值的i个标准特征。
标准特征参数获取单元，用于根据j个工况阶段和i个标准特征对应的特征参数，通过聚类算法，获取各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数。
标准矩阵构建单元，用于根据各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数Sij，构建标准矩阵。其中，标准矩阵为：
Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
在上述实施例的基础上，本发明的一个可选地实施例中，原始数据预处理单元，具体包括：
预处理子单元，用于将原始数据中，第一时长以上数据为0的数据异常区间进行剔除，第二时长以下的丢失数据进行线性插值处理，不能代表完整一个循环作业的数据进行剔除，然后进行滤波处理，获得预处理后的原始数据。
第一划分子单元，用于根据挡位信息，将预处理后的原始数据，划分为j-1个工况阶段。
第二划分子单元，用于根据最高车速和工作泵压力变化率，将第一个工况阶段划分为两个工况阶段，获取j个工况阶段。
实施例三、
本发明实施例提供了一种电动装载机的自动换挡设备，其包括处理器、存储器，以及存储在存储器内的计算机程序。计算机程序能够被处理器执行，以实现如实施例一中的任意一段所说的电动装载机的自动换挡方法。
实施例四、
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如实施例一任意一段所说电动装载机的自动换挡方法。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (8)
1.一种电动装载机的自动换挡方法，其特征在于，包含：
获取电动装载机的实时运行参数；
根据所述实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数；
根据所述实时特征参数，构建待识别矩阵；
分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和所述待识别矩阵的加权欧式距离；其中，所述标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数；
选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段；
当所述当前工况阶段为铲掘时，控制所述电动装载机处于一挡进行工作；
获取电动装载机的实时运行参数，具体包括：
获取电动装载机的车速、行走电机转矩和主泵电机功率；其中，电动装载机能够保存第三时长的实时运行参数信息；
根据所述运行参数信息，计算电动装载机的实时特征参数，具体包括：
获取当前时刻之前第四时长内的实时运行参数；其中，所述第三时长大于等于所述第四时长；所述第三时长为5s，所述第四时长为1.5s至3s之间的任意一个时长；
根据所述第四时长内的实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数；其中，所述实时特征参数包括平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率；
所述待识别矩阵X为
式中，vave为平均车速、Txave为行走电机平均转矩、
为主泵电机平均功率、T表示转置矩阵；
分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和所述待识别矩阵的加权欧式距离，具体包括：
将所述待识别矩阵进行归一化处理，分别计算归一化处理后的待识别矩阵和预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段的加权欧式距离；其中，所述加权欧式距离dist(x,s)为
式中，n为标准特征的数量、wi为第i个标准特征的权重、xi为第i个标准特征对应的实时特征参数、Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数；
所述标准矩阵根据以下步骤构建：
获取原始数据；其中，所述原始数据为人工操作电动装载机重复实施所述j个工况阶段时电动装载机的历史运行参数；
预处理所述原始数据，并将预处理后的原始数据划分为j个工况阶段，然后分别计算j个工况阶段的多个特征参数；
对所述多个特征参数进行主成分分析，并根据分析结果，筛选出特征值大于第一预设值的i个标准特征；
根据所述j个工况阶段和所述i个标准特征对应的特征参数，通过聚类算法，获取各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数；
根据各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数Sij，构建标准矩阵；其中，所述标准矩阵为：
Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
2.根据权利要求1所述的电动装载机的自动换挡方法，其特征在于，预处理所述原始数据，并将预处理后的原始数据划分为j个工况阶段，具体包括：
将所述原始数据中，第一时长以上数据为0的数据异常区间进行剔除，第二时长以下的丢失数据进行线性插值处理，不能代表完整一个循环作业的数据进行剔除，然后进行滤波处理，获得预处理后的原始数据；
根据挡位信息，将所述预处理后的原始数据中的每组循环数据划分为j-1个工况阶段；
根据最高车速和工作泵压力变化率，将每组循环数据的第一个工况阶段划分为两个工况阶段，获取j个工况阶段。
3.根据权利要求2所述的电动装载机的自动换挡方法，其特征在于，
所述第一时长为5s；
所述第二时长为1s；
所述多个特征参数包括：平均车速、最高车速、行走电机平均转速、行走电机平均转矩、主泵电机平均转速、主泵电机平均转矩、工作泵平均压力、工作泵最大压力、行走电机平均功率、主泵电机平均功率；
所述第一预设值为1；
所述i个标准特征包括：平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的电动装载机的自动换挡方法，其特征在于，所述j个工况阶段按顺序依次为：空载前进、铲掘、满载后退、满载前进、空载后退；
当所述当前工况阶段为铲掘时，控制所述电动装载机处于一挡进行工作之前，还包括：对所述当前工况阶段进行二次识别；
对所述当前工况阶段进行二次识别，具体包括：
获取电动装载机在当前时段的前一个时段所处的历史工况阶段，并判断前进后退挡是否发生切换；
当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为空载前进，且当前工况阶段不是空载前进或铲掘时，将当前工况阶段修正为空载前进；
当判断到前进后退挡没有发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段和历史工况阶段不同时，将当前工况阶段修正为历史工况阶段；
当判断到前进后退挡发生切换、历史工况阶段为铲掘、满载后退、满载前进或空载后退，且当前工况阶段不是j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段时，将当前工况阶段修正为j个工况阶段中历史工况阶段的下一个工况阶段。
5.根据权利要求3所述的电动装载机的自动换挡方法，其特征在于，当所述当前工况阶段为铲掘时，控制所述电动装载机处于一挡进行工作，具体包括：
当所述当前工况阶段为铲掘时，控制所述电动装载机保持在一挡进行工作，直至当前工况阶段切换至满载后退时，根据现有换挡规律控制电动装载机进行换挡。
6.一种电动装载机的自动换挡装置，其特征在于，包含：
实时参数获取模块，用于获取电动装载机的实时运行参数；
实时参数计算模块，用于根据所述实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数；
第一矩阵构建模块，用于根据所述实时特征参数，构建待识别矩阵；
距离计算模块，用于分别计算预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段和所述待识别矩阵的加权欧式距离；其中，所述标准矩阵包括j个工况阶段的标准特征参数；
工况认定模块，用于选取加权欧式距离最小的工况阶段作为当前工况阶段；
挡位控制模块，用于当所述当前工况阶段为铲掘时，控制所述电动装载机处于一挡进行工作；
所述实时参数获取模块，具体用于获取电动装载机的车速、行走电机转矩和主泵电机功率；其中，电动装载机能够保存第三时长的实时运行参数信息；
实时参数计算模块，具体包括：
实时参数获取单元，用于获取当前时刻之前第四时长内的实时运行参数；其中，第三时长大于等于第四时长；第三时长为5s，第四时长为1.5s至3s之间的任意一个时长；
实时参数计算单元，用于根据第四时长内的实时运行参数，计算电动装载机的实时特征参数；其中，实时特征参数包括平均车速、行走电机平均转矩和主泵电机平均功率；
所述待识别矩阵X为
式中，vave为平均车速、Txave为行走电机平均转矩、
为主泵电机平均功率、T表示转置矩阵；
距离计算模块，具体用于将待识别矩阵进行归一化处理，分别计算归一化处理后的待识别矩阵和预先存储的标准矩阵中的j个工况阶段的加权欧式距离；其中，加权欧式距离dist(x,s)为
式中，n为标准特征的数量、wi为第i个标准特征的权重、xi为第i个标准特征对应的实时特征参数、sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数；
电动装载机的自动换挡装置还包括标准矩阵构建模块；标准矩阵构建模块，具体包括：
原始数据获取单元，用于获取原始数据；其中，原始数据为人工操作电动装载机重复实施j个工况阶段时电动装载机的历史运行参数；
原始数据预处理单元，用于预处理原始数据，并将预处理后的原始数据划分为j个工况阶段，然后分别计算j个工况阶段的多个特征参数；
主成分分析单元，用于对多个特征参数进行主成分分析，并根据分析结果，筛选出特征值大于第一预设值的i个标准特征；
标准特征参数获取单元，用于根据j个工况阶段和i个标准特征对应的特征参数，通过聚类算法，获取各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数；
标准矩阵构建单元，用于根据各个工况阶段的i个标准特征的标准特征参数Sij，构建标准矩阵；其中，所述标准矩阵为：
Sij表示第j个工况阶段的第i个标准特征的标准特征参数。
7.一种电动装载机的自动换挡设备，其特征在于，包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器内的计算机程序；所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如权利要求1至4任意一项所述的电动装载机的自动换挡方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至4任意一项所述的电动装载机的自动换挡方法。
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