CN115419581A - 动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械 - Google Patents

动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械 Download PDF

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CN115419581A CN202210969586.7A CN202210969586A CN115419581A CN 115419581 A CN115419581 A CN 115419581A CN 202210969586 A CN202210969586 A CN 202210969586A CN 115419581 A CN115419581 A CN 115419581A
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Abstract

本申请公开了一种动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械。该方法包括：获取发动机的目标转速和实际转速，并根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度，根据实际转速确定发动机的实际加速度。进一步地，根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值，根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值，从而根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。本申请能够提高工程机械在动态负载下匹配发动机与泵的功率的效率，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。

Description

动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械
技术领域
本申请涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械。
背景技术
目前，现有技术普遍采用全程调速器，通过转速PID控制方式动态调整油门开度，抗衡负载，以保持实际作业工况下的发动机转速恒定，保证作业过程中的稳定性。同时，现有技术区分极限载荷工况及经济油耗工况，以应对不同作业需求。在极限载荷工况下，采用转速感应控制方式，使发动机工作点尽可能逼近外特性曲线。并且通过油门旋钮选取发动机目标工作点转速，将发动机目标工作点转速与发动机实际转速进行差值计算，从而以电子功率控制泵的功率控制电流为控制对象进行转速PID控制，降低动态负载。
但是，转速的波动并不能直接反映发动机过载情况，具有一定的滞后性，在调控前发动机实际已经过载，容易造成不必要的油耗。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种动态功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械，用以解决现有技术中在动态负载下发动机转速响应滞后的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种动态功率匹配的方法，应用于工程机械，工程机械包括发动机和泵，该方法包括：
获取发动机的目标转速和实际转速；
根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
根据实际转速确定发动机的实际加速度；
根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值；
根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值；
根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
在本申请实施例中，根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值包括：
确定目标转速与实际转速的第一差值；
根据第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值。
在本申请实施例中，根据第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值包括：
获取发动机的空燃比；
根据空燃比确定最佳扭矩上升速率裕度；
根据最佳扭矩上升速率裕度确定与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线；
根据最佳扭矩上升速率裕度曲线确定差值增益系数；
根据第一差值、差值增益系数和第一控制参数确定转速闭环输出值。
在本申请实施例中，第一控制参数包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数，转速闭环输出值满足公式(1)：
Figure BDA0003796021690000021
其中，Out1(t)为转速闭环输出值，fs(x)为差值增益系数，Kp1为转速闭环比例系数，KI1为转速闭环积分系数，
Figure BDA0003796021690000022
为第一差值。
在本申请实施例中，根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值包括：
确定目标加速度与实际加速度的第二差值；
根据第二差值和第二控制参数确定加速度闭环输出值。
在本申请实施例中，第二控制参数包括加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数，加速度闭环输出值满足公式(2)：
Out2(t)＝Kp2fE_a(t)+KI2∫fE_a(t)； (2)
其中，Out2(t)为加速度闭环输出值，Kp2为加速度闭环比例系数，KI2为加速度闭环积分系数，fE_a(t)为第二差值。
在本申请实施例中，根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度包括：
根据调速率特性曲线获取发动机的调速斜率；
根据发动机的扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据实际扭矩与采样周期确定实际扭矩曲线；
根据万有特性曲线和目标转速确定目标扭矩；
根据调速斜率、实际扭矩曲线和目标扭矩确定目标加速度。
在本申请实施例中，目标加速度满足公式(3)：
Figure BDA0003796021690000031
其中，f(t)为目标加速度，Kn为调速斜率，Mn(t)为发动机的实际扭矩曲线，M0为发动机的目标扭矩。
本申请第二方面提供一种动态功率匹配的装置，包括：
转速获取模块，被配置成获取发动机的目标转速和实际转速；
目标加速度确定模块，被配置成根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
实际加速度确定模块，被配置成根据实际转速确定发动机的实际加速度；
转速闭环输出确定模块，被配置成根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值；
加速度闭环输出确定模块，被配置成根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值；
流量控制模块，被配置成根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现根据上述的动态功率匹配的方法。
本申请第四方面提供一种工程机械，包括：
发动机，用于为工程机械提供动力；
泵，用于输送流体；以及
上述的电子设备。
通过上述技术方案，获取发动机的目标转速和实际转速，根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度，再根据实际转速确定发动机的实际加速度，进一步地，处理器可以确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，从而根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值可以控制泵的需求流量。本申请基于发动机的转速和加速度确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，并结合转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量，能够提高工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种动态功率匹配的方法的流程图；
图2示意性示出了根据本申请一实施例的一种确定目标加速度的策略框图；
图3示意性示出了根据本申请实施例的一种动态功率匹配的装置的结构图；
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种动态功率匹配的方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供一种动态功率匹配的方法，该方法可以包括下列步骤。
步骤101、获取发动机的目标转速和实际转速；
步骤102、根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
步骤103、根据实际转速确定发动机的实际加速度；
步骤104、根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值。
步骤105、根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值；
步骤106、根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
现有技术通常对发动机的转速进行控制，通过保证发动机在实际作业工况下的转速恒定，以满足挖掘过程中稳定作业的需求。但是，由于存在发动机转速响应滞后的问题，现有技术难以达到稳定作业的目的。本申请实施例通过转速闭环和加速度闭环进行全局控制，可以减弱动态负载的干扰，提升转速控制的稳定性，减少工程机械的油耗，避免在低负载情况下因瞬间加载导致的掉速、熄火。
下文将主要以处理器作为执行主体为例，对本申请实施例提供的动态功率匹配的方法进行说明。
在本申请实施例中，为了提高发动机转速的响应速度，处理器可以通过目标加速度和实际加速度进行加速度闭环控制，以得到加速度闭环输出值，同时，通过目标转速和实际转速进行转速闭环控制，以得到转速闭环输出值，进而结合加速度闭环输出值和转速闭环输出值对泵的需求流量进行控制。因此，处理器需要获取目标转速和实际转速。处理器可以通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线获取发动机当前的实际转速。处理器可以根据油门旋钮选取的档位获取发动机的目标转速。油门旋钮是用于控制油门开度的装置。调速率特性曲线通常用于表征发动机在外部载荷发生变化时，发动机转速相对于目标转速的波动情况。根据调速率特性曲线可以确定发动机的目标加速度。
在一些实施方式中，处理器可以根据实际转速确定发动机的实际加速度。首先，处理器可以对实际转速进行滤波，减少干扰信号，提高数据的可靠性。处理器对滤波后的实际转速微分，以得到发动机的实际加速度。在一些示例中，滤波后的实际转速满足公式(4)：
Figure BDA0003796021690000071
其中，filterspeed(t)为滤波后的实际转速，N为低通截止频率，Ts为时间常数，fspeed(t)为实际转速，filterspeed(t-1)为上一采样周期滤波后的实际转速。
在本申请实施例中，处理器可以根据第一控制参数、差值增益系数、发动机的实际转速与目标转速确定转速闭环输出值，根据第二控制参数、实际加速度和目标加速度可以确定加速度闭环输出值。
在本申请实施例中，处理器可以获取泵阀流量匹配策略的输出值，并根据泵阀流量匹配策略的输出值、转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。泵阀流量匹配策略是指根据手柄的开度，确定泵的需求流量，进而通过主阀芯对泵的流量进行分配的策略。手柄是用于控制泵的需求流量的装置。处理器根据手柄的开度信号可以确定泵阀流量匹配策略的输出值。进一步地，处理器可以将泵阀流量匹配策略的输出值、转速闭环输出值和加速度闭环输出值相加以得到泵的需求流量。在确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值的情况下，处理器可以结合泵阀流量匹配策略的输出值控制泵的需求流量，从而提高工程机械在动态负载过程中功率匹配的效率。
通过上述技术方案，获取发动机的目标转速和实际转速，根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度，再根据实际转速确定发动机的实际加速度，进一步地，处理器可以确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，从而根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值可以控制泵的需求流量。本申请基于发动机的转速和加速度确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，并结合转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量，能够提高工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。
在本申请实施例中，步骤104、根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值可以包括：
确定目标转速与实际转速的第一差值；
根据第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值。
具体地，为了避免在低负载情况下因瞬间加载导致的掉速、熄火，处理器可以通过目标转速和实际转速确定转速闭环输出值，进而控制泵的需求流量。处理器根据油门旋钮选取的档位可以获取发动机的目标转速。油门旋钮是用于控制油门开度的装置。发动机的实际转速可以通过CAN总线获取。在获取目标转速和实际转速的情况下，根据目标转速和实际转速，处理器可以确定第一差值。结合第一控制参数与第一差值可以确定转速闭环输出值。第一控制参数可以包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数。通过确定转速闭环输出值以调整泵的需求流量，可以稳定动态负载中泵的吸收扭矩，提高工程机械在功率匹配过程中的效率。
在本申请实施例中，根据第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值可以包括：
获取发动机的空燃比；
根据空燃比确定最佳扭矩上升速率裕度；
根据最佳扭矩上升速率裕度确定与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线；
根据最佳扭矩上升速率裕度曲线确定差值增益系数；
根据第一差值、差值增益系数和第一控制参数确定转速闭环输出值。
具体地，处理器可以根据发动机的空燃比确定差值增益系数。空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。差值增益系数是指工程机械在功率匹配过程中的差值放大倍数。为了确定转速闭环输出值，首先，处理器可以基于扭矩确定差值增益系数。处理器根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩。万有特性曲线用于反映不同的发动机转速和负荷特性下的油耗率。处理器可以事先获取工程机械的万有特性曲线。由于在不同工况下，发动机的目标转速对应的目标扭矩不同，因此，本申请实施例可以采用分工况功率匹配策略。工程机械设有重载工作模式和经济油耗工作模式。基于发动机万有特性曲线可以确定发动机的经济油耗扭矩曲线和发动机的重载扭矩曲线。根据发动机的经济油耗扭矩曲线和发动机的重载扭矩曲线，结合发动机的目标转速可以确定当前工作模式和档位下的发动机的目标扭矩。通过CAN总线获取发动机扭矩百分比或负荷率。发动机扭矩百分比为发动机实际扭矩与发动机额定扭矩的比值。负荷率为发动机实际扭矩与当前档位下的最大扭矩的比值。在获取发动机扭矩百分比或负荷率的情况下，处理器可以进一步确定发动机的实际扭矩，从而确定扭矩比值。根据扭矩比值，处理器可以确定当前实际转速下的扭矩上升速率裕度。发动机额定扭矩是发动机可以达到的最大扭矩，由发动机自身的性能决定。
在本申请实施例中，扭矩比值满足公式(5)：
Figure BDA0003796021690000091
其中，x为扭矩比值。
根据扭矩比值，可以确定发动机的扭矩裕度。发动机的扭矩裕度满足公式(6)：
ax(t)＝1-x(t)； (6)
其中，x(t)为动态负载下的扭矩比值，ax(t)为发动机的扭矩裕度。
处理器对发动机的扭矩裕度微分，可以得到发动机的扭矩上升速率裕度。进一步地，处理器可以选取空燃比变化最佳时的扭矩上升速率裕度作为当前实际转速下的最佳扭矩上升速率裕度。在确定最佳扭矩上升速率裕度的情况下，处理器可以获取与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线。根据最佳扭矩上升速率裕度与第一预设系数可以确定差值增益系数。第一预设系数需要根据实际情况设置。在确定第一差值、差值增益系数和第一控制参数的情况下，处理器可以根据第一差值、差值增益系数和第一控制参数确定转速闭环输出值。通过结合差值增益系数确定转速闭环输出值，能够提高调整泵的需求流量过程中的准确度，减少油耗。
在本申请实施例中，第一控制参数包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数，转速闭环输出值满足公式(1)：
Figure BDA0003796021690000101
其中，Out1(t)为转速闭环输出值，fs(x)为差值增益系数，Kp1为转速闭环比例系数，KI1为转速闭环积分系数，
Figure BDA0003796021690000102
为第一差值。
具体地，处理器可以根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值。处理器根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，并根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩，从而可以确定扭矩比值。根据扭矩比值，处理器可以确定当前实际转速下的扭矩上升速率裕度。进一步地，处理器可以选取空燃比变化最佳时的扭矩上升速率裕度作为当前实际转速下的最佳扭矩上升速率裕度。在确定最佳扭矩上升速率裕度的情况下，处理器可以获取与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线。根据最佳扭矩上升速率裕度与第一预设系数可以确定差值增益系数。第一预设系数需要根据实际情况设置。
第一控制参数包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数。通过分段的比例积分微分控制可以确定转速闭环比例系数和转速闭环积分系数。在本申请实施例中，处理器可以事先对工程机械进行测试，以获取不同转速差值区间下的转速闭环比例系数和转速闭环积分系数，并制定增益表。在工程机械的实际使用过程中，可以通过查询增益表获取转速闭环比例系数和转速闭环积分系数的值。
在确定第一差值、差值增益系数、转速闭环比例系数和转速闭环积分系数的情况下，处理器可以根据第一差值、差值增益系数、转速闭环比例系数和转速闭环积分系数确定转速闭环输出值。由此，能够提高调整泵的需求流量过程中的准确度，减少油耗。
在本申请实施例中，步骤105、根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值可以包括：
确定目标加速度与实际加速度的第二差值；
根据第二差值和第二控制参数确定加速度闭环输出值。
具体地，为了提高发动机转速的响应速度，处理器可以对泵的需求流量进行加速度闭环控制。加速度闭环控制是基于发动机的目标加速度和实际加速度控制泵的需求流量的控制方式。根据调速率特性曲线可以确定发动机的目标加速度。处理器可以根据实际转速确定发动机的实际加速度。首先，处理器可以对实际转速进行滤波，以减少干扰信号，提高实际转速数据的可靠性，进而得到滤波后的实际转速。对滤波后的实际转速微分，可以得到发动机的实际加速度。根据目标加速度和实际加速度，处理器可以确定目标加速度与实际加速度的第二差值。根据第二控制参数和第二差值，处理器可以得到加速度闭环输出值。通过确定加速度闭环输出值以调整泵的需求流量，可以稳定动态负载中泵的吸收扭矩，提高工程机械在功率匹配过程中的效率，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。
在本申请实施例中，第二控制参数包括加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数，加速度闭环输出值满足公式(2)：
Out2(t)＝Kp2fE_a(t)+KI2∫fE_a(t)； (2)
其中，Out2(t)为加速度闭环输出值，Kp2为加速度闭环比例系数，KI2为加速度闭环积分系数，fE_a(t)为第二差值。
具体地，处理器可以根据目标加速度和实际加速度确定加速度闭环输出值。第二控制参数包括加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数。通过分段的比例积分微分控制可以确定加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数。在本申请实施例中，处理器可以事先对工程机械进行测试，以获取不同加速度差值区间下的加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数，并制定增益表。在工程机械的实际使用过程中，可以通过查询增益表获取加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数的值。在确定第二差值、加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数的情况下，处理器可以根据第二差值、加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数确定加速度闭环输出值。由此，能够提高功率匹配过程中发动机转速的响应速率。
在本申请实施例中，步骤102、根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度可以包括：
根据调速率特性曲线获取发动机的调速斜率；
根据发动机的扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据实际扭矩与采样周期确定实际扭矩曲线；
根据万有特性曲线和目标转速确定目标扭矩；
根据调速斜率、实际扭矩曲线和目标扭矩确定目标加速度。
具体地，在一个示例中，处理器可以基于调速率特性曲线确定发动机的目标加速度。在本申请实施例中，处理器获取发动机的调速斜率，即发动机的调速率特性曲线的斜率。处理器可以通过CAN总线获取发动机扭矩百分比或负荷率，并且可以通过油门旋钮选取的档位确定发动机的目标转速。在获取发动机扭矩百分比或负荷率的情况下，处理器可以进一步确定发动机的实际扭矩。由于工程机械处于动态负载的状态下，发动机的实际扭矩会随着负载的变化而变化，在不同的采样周期发动机的实际扭矩取不同的值。因此，处理器可以根据实际扭矩和采样周期确定实际扭矩曲线。
根据万有特性曲线和目标转速，处理器可以确定目标扭矩。处理器可以事先获取工程机械的万有特性曲线。由于在不同工况下发动机的目标转速对应的目标扭矩不同，因此，本申请采用分工况功率匹配策略。工程机械设有重载工作模式和经济油耗工作模式。基于发动机万有特性曲线可以确定发动机的经济油耗扭矩曲线和发动机的重载扭矩曲线。根据发动机的经济油耗扭矩曲线和发动机的重载扭矩曲线，结合发动机的目标转速可以确定当前工作模式和档位下的发动机的目标扭矩。从而，根据调速斜率、实际扭矩曲线和目标扭矩可以确定目标加速度。
图2示意性示出了根据本申请一实施例的一种确定目标加速度的策略框图。如图2所示，在另一个示例中，处理器可以事先对工程机械进行测试，获取油门开度、实际转速以及目标转速，从而确定相对应的目标加速度，并对样本数据进行拟合，以得到目标加速度参数表。在控制泵的需求流量的过程中，可以通过查询目标加速度参数表的方式确定目标加速度。通过确定发动机的目标加速度，以便根据目标加速度和实际加速度确定加速度闭环输出值，从而控制泵的需求流量。
在本申请实施例中，目标加速度满足公式(3)：
Figure BDA0003796021690000131
其中，f(t)为目标加速度函数，Kn为调速斜率，Mn(t)为发动机的实际扭矩曲线，M0为发动机的目标扭矩。
具体地，处理器可以根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度。调速斜率是调速率特性曲线的斜率。处理器可以通过CAN总线获取发动机扭矩百分比或负荷率，并通过油门旋钮选取的档位确定发动机的目标转速。根据万有特性曲线和目标转速，处理器可以确定目标扭矩。在获取发动机扭矩百分比或负荷率的情况下，处理器可以进一步确定发动机的实际扭矩。由于工程机械处于动态负载的状态下，发动机的实际扭矩会随着负载的变化而变化，在不同的采样周期发动机的实际扭矩取不同的值。因此，处理器可以根据实际扭矩和采样周期确定实际扭矩曲线。根据调速斜率、实际扭矩曲线和目标扭矩，处理器可以确定目标加速度函数。目标加速度函数反映在不同采样周期下的目标加速度，因此，根据目标加速度函数可以确定发动机的目标加速度。通过确定发动机的目标加速度，以便根据目标加速度和实际加速度确定加速度闭环输出值，从而控制泵的需求流量。
本申请实施例提供一种动态功率匹配的装置，可以包括：
转速获取模块310，被配置成获取发动机的目标转速和实际转速；
目标加速度确定模块320，被配置成根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
实际加速度确定模块330，被配置成根据实际转速确定发动机的实际加速度；
转速闭环输出确定模块340，被配置成根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值；
加速度闭环输出确定模块350，被配置成根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值；
流量控制模块360，被配置成根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
具体地，转速获取模块310可以通过CAN总线获取发动机当前的实际转速，并根据油门旋钮选取的档位获取发动机的目标转速。由此，转速闭环输出确定模块340可以根据第一控制参数、差值增益系数、发动机的实际转速与目标转速确定转速闭环输出值。目标加速度确定模块320根据调速率特性曲线可以确定发动机的目标加速度。实际加速度确定模块330可以根据实际转速确定发动机的实际加速度。首先，实际加速度确定模块330可以对实际转速进行滤波，以减少干扰信号。实际加速度确定模块330对滤波后的实际转速微分，可以得到发动机的实际加速度。加速度闭环输出确定模块350根据第二控制参数、实际加速度和目标加速度可以确定加速度闭环输出值。
在本申请实施例中，流量控制模块360可以获取泵阀流量匹配策略的输出值，并结合泵阀流量匹配策略的输出值、转速闭环输出值和加速度闭环输出值，以控制泵的需求流量。流量控制模块360获取手柄的开度信号，从而可以确定泵阀流量匹配策略的输出值。流量控制模块360可以将泵阀流量匹配策略的输出值、转速闭环输出值和加速度闭环输出值相加以得到泵的需求流量。在确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值的情况下，可以结合泵阀流量匹配策略的输出值控制泵的需求流量，从而提高发动机转速的响应速度以及工程机械在动态负载过程中功率匹配的效率。
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种电子设备的结构框图。如图4所示，本申请实施例提供一种电子设备，可以包括：
存储器410，被配置成存储指令；以及
处理器420，被配置成从存储器410调用指令以及在执行指令时能够实现上述的动态功率匹配的方法。
本申请实施例中，电子设备可以是工控机或者平板电脑等，此处不做一一举例说明。
具体地，在本申请实施例中，处理器420可以被配置成：
获取发动机的目标转速和实际转速；
根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
根据实际转速确定发动机的实际加速度；
根据目标转速和实际转速确定转速闭环输出值；
根据实际加速度和目标加速度确定加速度闭环输出值；
根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
进一步地，处理器420还可以被配置成：
确定目标转速与实际转速的第一差值；
根据第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值。
进一步地，处理器420还可以被配置成：
获取发动机的空燃比；
根据空燃比确定最佳扭矩上升速率裕度；
根据最佳扭矩上升速率裕度确定与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线；
根据最佳扭矩上升速率裕度曲线确定差值增益系数；
根据第一差值、差值增益系数和第一控制参数确定转速闭环输出值。
在本申请实施例中，第一控制参数包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数，转速闭环输出值满足公式(1)：
Figure BDA0003796021690000161
其中，Out1(t)为转速闭环输出值，fs(x)为差值增益系数，Kp1为转速闭环比例系数，KI1为转速闭环积分系数，
Figure BDA0003796021690000162
为第一差值。
进一步地，处理器420还可以被配置成：
确定目标加速度与实际加速度的第二差值；
根据第二差值和第二控制参数确定加速度闭环输出值。
在本申请实施例中，第二控制参数包括加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数，加速度闭环输出值满足公式(2)：
Out2(t)＝Kp2fE_a(t)+KI2∫fE_a(t)； (2)
其中，Out2(t)为加速度闭环输出值，Kp2为加速度闭环比例系数，KI2为加速度闭环积分系数，fE_a(t)为第二差值。
进一步地，处理器420还可以被配置成：
根据调速率特性曲线获取发动机的调速斜率；
根据发动机的扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据实际扭矩与采样周期确定实际扭矩曲线；
根据万有特性曲线和目标转速确定目标扭矩；
根据调速斜率、实际扭矩曲线和目标扭矩确定目标加速度。
在本申请实施例中，目标加速度满足公式(3)：
Figure BDA0003796021690000171
其中，f(t)为目标加速度，Kn为调速斜率，Mn(t)为发动机的实际扭矩曲线，M0为发动机的目标扭矩。
通过上述技术方案，获取发动机的目标转速和实际转速，根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度，再根据实际转速确定发动机的实际加速度，进一步地，处理器可以确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，从而根据转速闭环输出值和加速度闭环输出值可以控制泵的需求流量。本申请基于发动机的转速和加速度确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值，并结合转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制泵的需求流量，能够提高工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。
本申请实施例还提供一种工程机械，可以包括：
发动机，用于为工程机械提供动力；
泵，用于输送流体；以及
上述的电子设备。
具体地，发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，用于为工程机械提供动力。泵是输送流体或者使流体增压的机械。发动机可以作为泵的动力源，用于驱动泵。通过上述装置，可以使得工程机械在作业过程中能够通过确定转速闭环输出值和加速度闭环输出值控制工程机械的泵的需求流量，提高发动机和泵功率匹配的效率，降低工程机械在动态负载过程中的油耗，减少因发动机响应滞后而发生的掉速、熄火等异常现象。
本申请实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的动态功率匹配的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种动态功率匹配的方法，其特征在于，应用于工程机械，所述工程机械包括发动机和泵，所述方法包括：
获取所述发动机的目标转速和实际转速；
根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
根据所述实际转速确定发动机的实际加速度；
根据所述目标转速和所述实际转速确定转速闭环输出值；
根据所述实际加速度和所述目标加速度确定加速度闭环输出值；
根据所述转速闭环输出值和所述加速度闭环输出值控制所述泵的需求流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标转速和所述实际转速确定转速闭环输出值包括：
确定所述目标转速与所述实际转速的第一差值；
根据所述第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一差值和第一控制参数确定转速闭环输出值包括：
获取所述发动机的空燃比；
根据所述空燃比确定最佳扭矩上升速率裕度；
根据所述最佳扭矩上升速率裕度确定与负载对应的最佳扭矩上升速率裕度曲线；
根据所述最佳扭矩上升速率裕度曲线确定差值增益系数；
根据所述第一差值、所述差值增益系数和第一控制参数确定转速闭环输出值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一控制参数包括转速闭环比例系数和转速闭环积分系数，所述转速闭环输出值满足公式(1)：
Figure FDA0003796021680000021
其中，Out1(t)为转速闭环输出值，fs(x)为所述差值增益系数，Kp1为所述转速闭环比例系数，KI1为所述转速闭环积分系数，
Figure FDA0003796021680000022
为所述第一差值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际加速度和所述目标加速度确定加速度闭环输出值包括：
确定所述目标加速度与所述实际加速度的第二差值；
根据所述第二差值和第二控制参数确定加速度闭环输出值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二控制参数包括加速度闭环比例系数和加速度闭环积分系数，所述加速度闭环输出值满足公式(2)：
Out2(t)＝Kp2fE_a(t)+KI2∫fE_a(t)； (2)
其中，Out2(t)为加速度闭环输出值，Kp2为所述加速度闭环比例系数，KI2为所述加速度闭环积分系数，fE_a(t)为所述第二差值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度包括：
根据调速率特性曲线获取所述发动机的调速斜率；
根据所述发动机的扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据所述实际扭矩与采样周期确定所述实际扭矩曲线；
根据万有特性曲线和所述目标转速确定目标扭矩；
根据所述调速斜率、所述实际扭矩曲线和所述目标扭矩确定所述目标加速度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述目标加速度满足公式(3)：
Figure FDA0003796021680000031
其中，f(t)为目标加速度，Kn为所述调速斜率，Mn(t)为发动机的实际扭矩曲线，M0为所述发动机的目标扭矩。
9.一种动态功率匹配的装置，其特征在于，包括：
转速获取模块，被配置成获取所述发动机的目标转速和实际转速；
目标加速度确定模块，被配置成根据调速率特性曲线确定发动机的目标加速度；
实际加速度确定模块，被配置成根据所述实际转速确定发动机的实际加速度；
转速闭环输出确定模块，被配置成根据所述目标转速和所述实际转速确定转速闭环输出值；
加速度闭环输出确定模块，被配置成根据所述实际加速度和所述目标加速度确定加速度闭环输出值；
流量控制模块，被配置成根据所述转速闭环输出值和所述加速度闭环输出值控制泵的需求流量。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据权利要求1至8中任一项所述的动态功率匹配的方法。
11.一种工程机械，其特征在于，包括：
发动机，用于为所述工程机械提供动力；
泵，用于输送流体；以及
根据权利要求10所述的电子设备。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116398312A (zh) * 2023-04-20 2023-07-07 广西康明斯工业动力有限公司 一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法及系统

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