CN115434819A - 用于控制功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于控制功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械。该方法通过根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩。在确定实际扭矩与目标扭矩的情况下，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。进而结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。本申请能够提高工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，从而有效降低工程机械的油耗。
Description
技术领域
本申请涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于控制功率匹配的方法、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。对极限载荷工况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。在经济油耗工况，基于发动机万有特性曲线，选取发动机经济油耗工作点，通过泵的功率控制限制发动机工作点位于经济油耗区间，以实现对油耗、效率的控制。
现有技术中基本选用全程调速发动机、电子功率控制泵以实现系统功率控制。通过设定泵吸收功率上限对外界负载进行限制，存在难以维持发动机负载的恒定的问题。在外界负载多变的作业场景中，因现有技术扭矩响应滞后，发动机易偏离最佳经济油耗工作区间。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种用于控制功率匹配的方法、装置、电子设备及工程机械，用以解决现有技术在动态负载下功率匹配不佳的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于控制功率匹配的方法，应用于工程机械，工程机械包括发动机和泵，该方法包括：
根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。
在本申请实施例中，该方法还包括：
根据发动机的工作点划分多个控制区间；
根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，包括：
确定实际扭矩与目标扭矩的扭矩比值；
根据扭矩比值所处的控制区间，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。
在本申请实施例中，工程机械还包括手柄，根据发动机的工作点划分多个控制区间包括：
获取手柄的先导压力与泵的需求流量的关系曲线；
根据曲线确定需求流量的上升速率；
根据需求流量的上升速率确定泵的需求扭矩的上升速率；
根据扭矩比值确定发动机的扭矩上升速率裕度；
根据扭矩比值、扭矩上升速率裕度、目标扭矩和需求扭矩的上升速率划分多个控制区间。
在本申请实施例中，稳态功率匹配策略用于基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量，动态功率匹配策略用于基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量；
结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量包括：
获取泵阀流量匹配策略的输出值；
将泵阀流量匹配策略的输出值、第一需求流量和第二需求流量相加以得到泵的需求流量。
在本申请实施例中，稳态功率匹配策略用于基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量包括：
确定目标扭矩与实际扭矩的第一差值；
根据第一差值、扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数确定第一需求流量。
在本申请实施例中，动态功率匹配策略用于基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量包括：
获取发动机的目标转速；
确定目标转速与实际转速的第二差值；
确定差值增益系数；
根据第二差值、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第二需求流量。
在本申请实施例中，确定差值增益系数包括：
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发动机的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。
本申请第二方面提供一种用于控制功率匹配的装置，包括：
目标扭矩确定模块，被配置成根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
实际扭矩确定模块，被配置成根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
参与程度确定模块，被配置成根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
流量控制模块，被配置成结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。
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用于控制功率匹配的方法。
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；
手柄，用于控制泵的需求流量；以及
上述的电子设备。
通过上述技术方案，根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩。根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。进而结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。本申请基于发动机的实际扭矩和目标扭矩确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量，提高了工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，从而有效降低工程机械的油耗。
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用于控制功率匹配的方法的流程图；
图2示意性示出了根据本申请实施例的一种控制泵的需求流量的策略框图；
图3示意性示出了根据本申请一具体实施例的一种控制功率匹配的原理图；
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种用于控制功率匹配的装置的结构图；
图5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。
附图标记说明
301 手柄 302 泵
303 发动机 304 油门旋钮
305 主阀芯
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用于控制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用于控制功率匹配的方法，该方法可以包括下列步骤。
步骤101、根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩。
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用于控制功率匹配的方法进行说明。
在本申请实施例中，处理器可以通过控制器局域网络(Controller AreaNetwork,CAN)总线或者其他通信模块获取发动机当前的实际转速，并且，可以根据油门旋钮选取的档位可以获取发动机的目标转速。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。通过发动机的目标转速和万有特性曲线可以确定目标扭矩，以便后续基于扭矩确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量。
步骤102、根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩。
在本申请实施例中，处理器可以通过CAN总线获取发动机的扭矩百分比和负荷率。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。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。处理器根据发动机额定扭矩以及发动机扭矩百分比或负荷率，可以确定发动机的实际扭矩。发动机的实际扭矩是指发动机的曲轴端输出的力矩。通过根据发动机扭矩百分比或负荷率确定实际扭矩，以便后续基于扭矩确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量。
步骤103、根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。
在本申请实施例中，稳态功率匹配策略可以是指基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量的功率匹配策略。动态功率匹配策略可以是指基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量的功率匹配策略。参与程度可以是指稳态功率匹配策略与动态功率匹配策略在控制泵的需求流量过程中的参与比例。根据实际扭矩与目标扭矩，处理器可以确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。在本申请实施例中，在获取实际扭矩与目标扭矩后，处理器可以确定实际扭矩与目标扭矩的比值，即扭矩比值。
在一些可行实施方式中，处理器可以预先划分三个及三个以上控制区间。在扭矩比值处于不同控制区间范围内的情况下，根据每个控制区间对应的差值增益系数可以确定动态功率匹配策略与稳态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。通过确定动态功率匹配策略与稳态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，能够降低发动机在动态负载中因功率匹配不佳而产生的油耗。
步骤104、结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。
在本申请实施例中，处理器可以结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。在一个示例中，控制区间可以根据发动机的工作点分为三个控制区间，即控制一区、控制二区和控制三区。由于控制一区和控制三区的目标扭矩与实际扭矩的差值较大，采用稳态功率匹配策略调整泵的需求流量的效率较低，因此在扭矩比值处于控制一区和控制三区的情况下，稳态功率匹配策略不参与调整泵的需求流量的过程。在扭矩比值处于控制一区的情况下，稳态功率匹配策略不参与调整泵的需求流量的过程，稳态功率匹配策略输出的第一需求流量的值为0。在扭矩比值处于控制二区的情况下，稳态功率匹配策略与动态功率匹配策略共同参与调整泵的需求流量的过程。在扭矩比值处于控制三区的情况下，仅动态功率匹配策略参与调整泵的需求流量的过程，稳态功率匹配策略输出的第一需求流量的值为0。通过稳态功率匹配策略、动态功率匹配策略和泵阀流量匹配策略控制工程机械的泵的需求流量，可以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。
通过上述技术方案，根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩。根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。进而结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。本申请基于发动机的实际扭矩和目标扭矩确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量，提高了工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，从而有效降低工程机械的油耗。
在本申请实施例中，该方法还可以包括：
根据发动机的工作点划分多个控制区间；
步骤103、根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，可以包括：
确定实际扭矩与目标扭矩的扭矩比值；
根据扭矩比值所处的控制区间，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。
具体地，处理器可以根据发动机的工作点划分多个控制区间。发动机的工作点是指在发动机的经济油耗扭矩曲线或发动机的重载扭矩曲线上，有助于燃油消耗和动力性能达到平衡的点。在本申请实施例中，以扭矩比值表征发动机的工作点的状态。在处理器完成多个控制区间的划分的情况下，处理器可以根据实际扭矩与目标扭矩确定扭矩比值，并根据扭矩比值所处的控制区间，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。控制区间具有对应的差值增益系数，根据扭矩比值所处的控制区间，可以确定稳态功率匹配策略基于实际扭矩与目标扭矩进行扭矩闭环控制后得到的第一需求流量，以及动态功率匹配策略基于实际转速和目标转速进行转速闭环控制后得到的第二需求流量。处理器可以结合第一需求流量、第二需求流量和泵阀流量匹配策略输出的需求流量的值控制泵的需求流量，进而改善发动机与泵的功率匹配特性。通过划分控制区间并确定扭矩比值所处的控制区间，能够提高发动机与泵的功率匹配的效率，降低油耗。
在本申请实施例中，工程机械还可以包括手柄，根据发动机的工作点划分多个控制区间可以包括：
获取手柄的先导压力与泵的需求流量的关系曲线；
根据曲线确定需求流量的上升速率；
根据需求流量的上升速率确定泵的需求扭矩的上升速率；
根据扭矩比值确定发动机的扭矩上升速率裕度；
根据扭矩比值、扭矩上升速率裕度、目标扭矩和需求扭矩的上升速率划分多个控制区间。
具体地，处理器可以预先划分多个控制区间，以便后续确定稳态功率匹配策略与动态功率匹配策略在功率匹配过程中的参与程度。手柄的先导压力是指手柄用于控制泵的需求流量的压力。处理器可以获取手柄的先导压力与泵的需求流量的关系曲线。根据手柄的先导压力与泵的需求流量的关系曲线，通过公式(1)可以确定泵的需求流量的上升速率：
dtQ(t)＝Qi(n)-Qi(n-1)； (1)
其中，dtQ(t)为需求流量的上升速率，Qi(n)为当前采样周期的需求流量，Qi(n-1)为上一采样周期的需求流量。
泵的容积效率是指泵的实际输出流量与理论流量的比值。泵的出口压力是泵的出口管道阻力和负载的总和。发动机的实际转速由CAN总线采集。根据需求流量的上升速率，处理器可以通过公式(2)确定泵的需求扭矩的上升速率：
其中，dtT(t)为需求扭矩的上升速率，Pp为泵的出口压力，dtQ(t)为需求流量的上升速率，n为发动机的实际转速，γ为泵的容积效率。
扭矩比值是发动机的实际扭矩与目标扭矩的比值，满足公式(3)：
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(4)：
ax(t)＝1-x(t)； (4)
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。
在一个示例中，处理器可以划分三个控制区间，即控制一区、控制二区和控制三区。在发动机的实际工作点处于目标工作点之下的情况下，工程机械需要提高对电子设备指令的响应速度，因此，将0<x(t)<0.8的区间划分为控制一区。进一步地，电子设备可以针对发动机的扭矩上升速率裕度进行进一步的划分，以便提升控制效果。即在满足公式(5)的情况下，划分为控制一区：
其中，x(t)为不同时间下的扭矩比值，dtax(t)为发动机的扭矩上升速率裕度，Tset为目标扭矩，dtT(t)为需求扭矩的上升速率。
在发动机的实际工作点与目标工作点相近的情况下，泵的吸收扭矩不断上升，扭矩比值接近1，且发动机的扭矩上升速率裕度趋近于0，此时工程机械需要稳定发动机工作点，降低泵的吸收扭矩的变化速率，稳定泵的吸收扭矩，以便实现对目标点位的控制。泵的吸收扭矩是指泵消耗的扭矩。因此，在满足公式(6)的情况下划分为控制二区：
其中，x(t)为不同时间下的扭矩比值，dtax(t)为发动机的扭矩上升速率裕度，Tset为目标扭矩，dtT(t)为需求扭矩的上升速率。
在发动机的实际工作点位于目标工作点之上的情况下，工程机械需要快速降低泵的吸收扭矩。因此，在满足公式(7)的情况下划分为控制三区：
其中，x(t)为不同时间下的扭矩比值，dtax(t)为发动机的扭矩上升速率裕度，Tset为目标扭矩，dtT(t)为需求扭矩的上升速率。
通过根据扭矩比值、扭矩上升速率裕度、目标扭矩和需求扭矩的上升速率划分多个控制区间，有利于处理器通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略调整泵的需求流量，减少发动机与泵的功率匹配过程中的油耗。
值得说明的是，上文中针对x(t)设置的区间端点值0.8与1.1等，是为了便于理解控制区间的划分而给出的示例，实际应用中，各个控制区间的端点值可以根据需要进行设置，此处不做一一举例说明。
图2示意性示出了根据本申请实施例的一种控制泵的需求流量的策略框图。如图2所示，稳态功率匹配策略用于基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量，动态功率匹配策略用于基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量；
步骤104、结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量可以包括：
获取泵阀流量匹配策略的输出值；
将泵阀流量匹配策略的输出值、第一需求流量和第二需求流量相加以得到泵的需求流量。
具体地，第一需求流量是根据稳态功率匹配策略确定的用于控制泵流量的需求流量，第二需求流量是根据动态功率匹配策略确定的用于控制泵流量的需求流量。处理器可以通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。通过稳态功率匹配策略用于基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量。通过动态功率匹配策略用于基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量。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。在本申请实施例中，处理器获取手柄的开度信号，进而确定泵阀流量匹配策略的输出值。将泵阀流量匹配策略的输出值、第一需求流量和第二需求流量相加以得到泵的需求流量。通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略调整泵的需求流量，可以提高工程机械在动态负载过程中功率匹配的效率。
在本申请实施例中，稳态功率匹配策略用于基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量可以包括：
确定目标扭矩与实际扭矩的第一差值；
根据第一差值、扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数确定第一需求流量。
具体地，处理器可以通过稳态功率匹配策略确定第一需求流量。在一个示例中，稳态功率匹配策略仅在控制二区参与调整泵的需求流量的过程。处理器可以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，根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，进一步地，根据目标扭矩与实际扭矩可以确定第一差值。
在扭矩比值处于控制二区时，处理器可以基于目标扭矩与实际扭矩进行扭矩闭环控制，进而确定第一需求流量。通过分段的比例积分微分控制可以确定扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数。在本申请实施例中，处理器可以事先对工程机械进行测试，以获取不同扭矩差值区间下的扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数，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扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数的值。通过公式(8)可以确定第一需求流量：
Out1(t)＝Kp1fE_T(t)+KI1∫fE_T(t)； (8)
其中，Out1(t)为第一需求流量，Kp1为扭矩闭环比例系数，fE_T(t)为第一差值，KI1为扭矩闭环积分系数。
通过确定第一需求流量以实现稳态功率匹配策略调整泵的需求流量，可以减少发动机与泵的功率匹配过程中的油耗。
在本申请实施例中，动态功率匹配策略用于基于目标转速与实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量可以包括：
获取发动机的目标转速；
确定目标转速与实际转速的第二差值；
确定差值增益系数；
根据第二差值、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第二需求流量。
具体地，处理器可以通过动态功率匹配策略确定第二需求流量。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，比如，获取当前油门旋钮位置时设定发动机工作点对应发动机扭矩作为目标扭矩。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。在处理器获取目标转速和实际转速的情况下，可以确定目标转速与实际转速的第二差值。此外，处理器可以通过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。差值增益系数是指动态功率匹配策略中的差值放大倍数。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。通过公式(9)可以确定第二需求流量：
其中，Out2(t)为第二需求流量，fs(x)为差值增益系数，Kp2为转速闭环比例系数，KI2为转速闭环积分系数，
为第二差值。
通过确定第二需求流量以实现动态功率匹配策略调整泵的需求流量，可以稳定动态负载中泵的吸收扭矩。
在本申请实施例中，确定差值增益系数可以包括：
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发动机的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。
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。处理器可以确定当前实际转速下的扭矩上升速率裕度。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。
在一个示例中，控制区间分为控制一区、控制二区和控制三区。其中，控制一区所对应的差值增益系数的取值范围为0.1至0.5，差值增益系数的取值与扭矩比值成正比。控制二区所对应的差值增益系数的取值范围为0.1至1，差值增益系数的取值与扭矩比值成正态分布。控制三区所对应的差值增益系数的取值范围为1至1.5，差值增益系数的取值与扭矩比值成正比。
通过确定差值增益系数，可以确定不同控制区间的稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略的参与程度。
图3示意性示出了根据本申请一具体实施例的一种控制功率匹配的原理图。如图3所示，在一个具体实施例中，还提供一种工程机械，可以包括：
发动机303，用于为工程机械提供动力；
泵302，用于输送流体；
手柄301，用于控制泵的需求流量；以及
电子设备。
具体地，发动机303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302是输送流体或者使流体增压的机械。手柄301可以用于控制泵的需求流量。发动机303可以作为泵302的动力源，用于驱动泵302。根据手柄301的开度，电子设备(图中未示出)可以发送阀控电流至主阀芯305，主阀芯305根据阀控电流对泵302的流量进行分配。通过上述装置，可以使得工程机械在作业过程中能够通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制工程机械的泵302的需求流量，稳定泵302的吸收扭矩，提高发动机303和泵302功率匹配的效率，降低工程机械在动态负载过程中的油耗。
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。
处理器通过油门旋钮304发送的档位信号可以确定发动机303的目标转速。并且，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303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303的万有特性曲线可以分别确定发动机303在重载工作模式和经济油耗工作模式下的发动机经济油耗扭矩曲线和发动机重载扭矩曲线。处理器在接收到工作模式信号的情况下，可以根据发动机经济油耗扭矩曲线和发动机重载扭矩曲线确定发明机303的目标扭矩。处理器可以通过CAN总线获取发动机303的实际转速、发动机扭矩百分比或负荷率。处理器根据发动机扭矩百分比或负荷率，可以确定发动机303的实际扭矩。结合发动机303的实际扭矩和实际转速，处理器可以分别进行扭矩闭环控制和转速闭环控制，以控制泵302的需求流量，进而降低泵302的吸收扭矩的变化速率，以稳定泵302的吸收扭矩。
基于目标扭矩与实际扭矩，处理器可以通过稳态功率匹配策略得到用于控制泵302的需求流量的第一需求流量。基于目标转速与实际转速，处理器可以通过动态功率匹配策略得到用于控制泵302的需求流量的第二需求流量。根据发动机303的目标扭矩、实际扭矩、目标转速和实际转速，处理器可以控制泵302的需求流量，以实现控制工程机械的发动机303和泵302的功率进行匹配的目的。泵阀流量匹配策略是指根据手柄301的开度，确定泵302的需求流量，进而通过主阀芯305对泵302的流量进行分配的策略。结合手柄301的开度和泵阀流量匹配策略，处理器可以确定根据泵阀流量匹配策略输出的输出值。
通过结合稳态功率匹配策略确定的第一需求流量、动态功率匹配策略确定的第二需求流量和泵阀流量匹配策略确定的输出值控制工程机械的泵302的需求流量，可以提高发动机303和泵302功率匹配的效率，降低工程机械在动态负载过程中的油耗。
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种用于控制功率匹配的装置的结构图。如图4所示，本申请实施例提供一种用于控制功率匹配的装置，可以包括：
目标扭矩确定模块410，被配置成根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
实际扭矩确定模块420，被配置成根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
参与程度确定模块430，被配置成根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
流量控制模块440，被配置成结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。
具体地，目标扭矩确定模块410可以根据油门旋钮选取的档位获取发动机目标转速。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。目标扭矩确定模块410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。实际扭矩确定模块420可以通过CAN总线获取发动机的扭矩百分比和负荷率。实际扭矩确定模块420根据发动机额定扭矩以及发动机扭矩百分比或负荷率，可以确定发动机的实际扭矩。
根据实际扭矩与目标扭矩，参与程度确定模块430可以确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。在获取实际扭矩与目标扭矩后，参与程度确定模块430可以确定实际扭矩与目标扭矩的比值，即扭矩比值。参与程度确定模块430可以预先划分三个及三个以上控制区间。在扭矩比值处于不同控制区间范围内的情况下，根据每个控制区间对应的差值增益系数可以确定动态功率匹配策略与稳态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。流量控制模块440可以结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。通过确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量，能够提高发动机与泵进行功率匹配的效率，减少油耗。
图5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5所示，本申请实施例提供一种电子设备，可以包括：
存储器510，被配置成存储指令；以及
处理器520，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用于控制功率匹配的方法。
具体地，在本申请实施例中，处理器520可以被配置成：
根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。
进一步地，处理器520还可以被配置成：
根据发动机的工作点划分多个控制区间；
根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，可以包括：
确定实际扭矩与目标扭矩的扭矩比值；
根据扭矩比值所处的控制区间，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。
进一步地，处理器520还可以被配置成：
根据发动机的工作点划分多个控制区间包括：
获取手柄的先导压力与泵的需求流量的关系曲线；
根据曲线确定需求流量的上升速率；
根据需求流量的上升速率确定泵的需求扭矩的上升速率；
根据扭矩比值确定发动机的扭矩上升速率裕度；
根据扭矩比值、扭矩上升速率裕度、目标扭矩和需求扭矩的上升速率划分多个控制区间。
进一步地，处理器520还可以被配置成：
结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量包括：
获取泵阀流量匹配策略的输出值；
将泵阀流量匹配策略的输出值、第一需求流量和第二需求流量相加以得到泵的需求流量。
进一步地，处理器520还可以被配置成：
确定目标扭矩与实际扭矩的第一差值；
根据第一差值、扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数确定第一需求流量。
进一步地，处理器520还可以被配置成：
获取发动机的目标转速；
确定目标转速与实际转速的第二差值；
确定差值增益系数；
根据第二差值、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第二需求流量。
进一步地，处理器520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发动机的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。
通过上述技术方案，根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩，根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩。根据实际扭矩与目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。进而结合参与程度，通过稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略控制泵的需求流量。本申请基于发动机的实际扭矩和目标扭矩确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，从而控制泵的需求流量，提高了工程机械在动态负载下发动机与泵的功率匹配的效率，从而有效降低工程机械的油耗。
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用于控制功率匹配的方法。
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 (10)
1.一种用于控制功率匹配的方法，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：
根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
根据发动机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所述目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
结合所述参与程度，通过所述稳态功率匹配策略和所述动态功率匹配策略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，所述方法还包括：
根据所述发动机的工作点划分多个控制区间；
所述根据所述实际扭矩与所述目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度，包括：
确定所述实际扭矩与所述目标扭矩的扭矩比值；
根据所述扭矩比值所处的所述控制区间，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工程机械还包括手柄，所述根据所述发动机的工作点划分多个所述控制区间包括：
获取所述手柄的先导压力与所述泵的需求流量的关系曲线；
根据所述曲线确定所述需求流量的上升速率；
根据所述需求流量的上升速率确定泵的需求扭矩的上升速率；
根据所述扭矩比值确定所述发动机的扭矩上升速率裕度；
根据所述扭矩比值、所述扭矩上升速率裕度、所述目标扭矩和所述需求扭矩的上升速率划分多个所述控制区间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳态功率匹配策略用于基于所述目标扭矩与所述实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量，所述动态功率匹配策略用于基于目标转速与所述实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量；
所述结合所述参与程度，通过所述稳态功率匹配策略和所述动态功率匹配策略控制所述泵的需求流量包括：
获取泵阀流量匹配策略的输出值；
将所述泵阀流量匹配策略的输出值、所述第一需求流量和所述第二需求流量相加以得到泵的需求流量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稳态功率匹配策略用于基于所述目标扭矩与所述实际扭矩进行扭矩闭环控制，以得到第一需求流量包括：
确定所述目标扭矩与所述实际扭矩的第一差值；
根据所述第一差值、扭矩闭环比例系数和扭矩闭环积分系数确定所述第一需求流量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述动态功率匹配策略用于基于目标转速与所述实际转速进行转速闭环控制，以得到第二需求流量包括：
获取所述发动机的目标转速；
确定所述目标转速与所述实际转速的第二差值；
确定差值增益系数；
根据所述第二差值、所述差值增益系数、转速闭环比例系数和转速闭环积分系数确定所述第二需求流量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定差值增益系数包括：
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所述发动机的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所述差值增益系数。
8.一种用于控制功率匹配的装置，其特征在于，包括：
目标扭矩确定模块，被配置成根据发动机的目标转速和万有特性曲线确定目标扭矩；
实际扭矩确定模块，被配置成根据发动机扭矩百分比或负荷率确定发动机的实际扭矩；
参与程度确定模块，被配置成根据所述实际扭矩与所述目标扭矩，确定稳态功率匹配策略和动态功率匹配策略分别在功率匹配中的参与程度；
流量控制模块，被配置成结合所述参与程度，通过所述稳态功率匹配策略和所述动态功率匹配策略控制所述泵的需求流量。
9.一种电子设备，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7中任一项所述的用于控制功率匹配的方法。
10.一种工程机械，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；
手柄，用于控制所述泵的需求流量；以及
根据权利要求9所述的电子设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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