CN116108573A - 用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器。电动缸安装于工程设备，方法包括：获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据；确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值；根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组；针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值；将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。根据目标设计参数组设计出的电动缸，可以降低冲击载荷对电动缸性能的影响，提高电动缸运行的稳定性。

Description

用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器。

背景技术

目前，传统汽车、工程机械等行业逐步向新能源转型，液压缸逐渐被电动缸代替。电动缸是以驱动电机为动力源，把电机的旋转运动转换为直线运动的装置。相比于液压缸，电动缸具有高效率、控制精准、响应快、同步性能好、噪声低、无油液泄露等技术优势，市场应用前景广阔。而在汽车、工程机械等复杂的工程系统中，由于以液压缸、电动缸为代表的直线传动执行元件，常常会受到外部变载荷工况而引起的瞬态冲击，影响电动缸工作的平稳性。在现有技术中，由于缺少有效且可靠的电动缸系统设计方案，因此无法应对变载荷工况造成的不良影响。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于确定电动缸参数的方法，电动缸安装于工程设备，方法包括：

获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据；

确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值；

根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值；

针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值；

将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

在本申请的实施例中，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组包括：确定目标运行参数的预设参数范围，其中，目标参数值处于预设参数范围内；在预设参数范围内任意选定一个预设参数值，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为预设参数值的设计参数组；根据与每个预设参数值对应的设计参数组确定多个设计参数组。

在本申请的实施例中，目标运行参数包括电动缸的运行速度和推杆推力，多个待设计参数包括电动缸的滚珠螺母的转速、丝杠导程、齿轮传动比、电机额定扭矩以及电机额定转速；针对任意一个设计参数组，电动缸的滚珠螺母的转速为最大转速，丝杠导程的参数值是根据运行速度的第一预设参数值和最大转速确定的，电机额定扭矩的参数值是根据齿轮传动比的参数值、丝杠导程的参数值和推杆推力的第二预设参数值确定的，电机额定转速的参数值是根据齿轮传动比的参数值和最大转速确定的；其中，运行速度的第一预设参数值是指在运行速度对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值，推杆推力的第二预设参数值是指在推杆推力对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值。

在本申请的实施例中，目标运行参数包括运行速度和推杆推力，确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值包括：确定工程设备的设备型号；获取与设备型号对应的运动学模型和动力学模型；根据设备型号确定工程设备的设计需求，以获取设计需求对应的设备参数，其中，目标工况数据与设计需求对应；将设备参数和目标工况数据分别输入至运动学模型和动力学模型，以通过运动学模型和动力学模型分别输出工程设备输出运行速度和推杆推力的目标参数值。

在本申请的实施例中，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值包括：分别将每个设计参数组和设备参数输入至深度学习模型，以通过深度学习模型输出目标运行参数的实际参数值；将实际参数值满足预设设计条件的设计参数组确定为目标设计参数组。

在本申请的实施例中，将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组包括：针对每个设计参数组，确定设计参数组在不同的工况下的实际参数值的最大值和最小值之间的差值；将差值小的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

在本申请的实施例中，电动缸包括驱动机构、安全防护机构、丝杠机构和传动机构，传动机构分别与驱动机构和丝杠机构连接，安全防护机构包括第一安全装置，第一安全装置与传动机构连接，第一安全装置包括压力传感器，方法还包括：在确定目标设计参数组后，根据目标运行参数的目标参数值确定压力传感器对应的第一目标载荷阈值，第一目标载荷阈值用于压力传感器在监测到电动缸的外部载荷大于第一目标载荷阈值的情况下发送压力信号。

在本申请的实施例中，安全防护机构还包括第二安全装置，第二安全装置的两端分别与驱动机构和传动机构连接，目标设计参数组包括多个目标设计参数值，多个目标设计参数值包括目标丝杠导程、目标齿轮传动比、目标电机额定扭矩、滚珠螺母的目标转速以及目标电机额定转速，方法还包括：在确定目标设计参数组后，根据目标电机额定扭矩确定第二安全装置对应的第二目标载荷阈值和丝杠机构的目标额定动载荷；确定电动缸的电机额定功率对应的修正系数；根据目标电机额定转速、目标电机额定扭矩和修正系数确定电机额定功率的目标功率区间。

本申请第二方面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，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述的用于确定电动缸参数的方法。

本申请第三方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于确定电动缸参数的方法。

通过上述用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器，将电动缸安装于工程设备，通过获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据；确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值；根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值；针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值；将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。通过上述技术方案，根据工程设备的工况数据确定出符合其作业需求的电动缸运行参数，来对电动缸的各个参数进行设计。根据目标设计参数组设计出的电动缸，可以降低冲击载荷对电动缸性能的影响，提高电动缸运行的稳定性。

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用于确定电动缸参数的方法的流程示意图；

图2示意性示出了根据本申请实施例的电动缸的示意图；

图3示意性示出了根据本申请实施例的电动缸推杆推力的变化曲线的示意图；

图4示意性示出了根据本申请实施例的用于确定电动缸参数的装置的结构框图；

图5示意性示出了根据本申请实施例的计算机设备的内部结构图。

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。

图1示意性示出了根据本申请实施例的用于确定电动缸参数的方法的流程示意图。如图1所示，在本申请一实施例中，提供了一种用于确定电动缸参数的方法，包括以下步骤：

步骤102，获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据。

电动缸是专门用于连续运动、低到高负载(通常是高速)，且能够在其使用寿命内多次循环使用的产品。电动缸具有极高的定位精度和可控性，能够在负载数千克到50吨的情况下实现精确运动控制。在汽车、工程机械等复杂的工程系统中，通常将电动缸搭载工程设备上来作为直线传动元件。在电动缸执行直线往复运动的过程中，可以实现工程设备相应的运动。例如，剪叉式高空作业车、挖掘机、起重机等工程设备，都可以搭载电动缸来实现其臂架组件的运动。那么，针对与工程设备而言，选取或设计符合其作业要求的电动缸至关重要。由于，工程设备在运行过程中，基于工程设备的变载荷工况，工程设备所需要电动缸提供的驱动力以及电动缸推杆运行的速度是实时变化的。

则，处理器可以获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据。工况数据是指工程设备处于某一作业状态时对应的作业数据。预设需求条件是指在工程设备在运行过程中，其处于某一预设作业状态时，电动缸所需要满足工程设备相应的动力要求。此时，该预设作业状态对应的工况数据为目标工况数据。例如，在工程设备在运行过程中，选择电动缸的速度和推力为最大值时作为预设需求条件。那么，在电动缸的速度和推力为最大值的情况下，此时工程设备的结构件之间的夹角、距离等即为目标工况数据。

步骤104，确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值。

电动缸的运行参数是指运行速度、推杆推力、推杆行程等参数。电动缸的目标运行参数是指运行参数中的至少一者。目标参数值则是指运行参数的最大值。例如，可以是运行速度的最大值和推杆推力的最大值。处理器可以确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值。具体地，可以根据目标工况数据计算目标参数值。

步骤106，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值。

待设计参数是指需要根据需求对电动缸进行设计的参数，包括电动缸的滚珠螺母的转速、丝杠导程、齿轮传动比、电机额定扭矩以及电机额定转速的至少一者。目标运行参数与待设计参数之间的关系是指目标运行参数和待设计参数之间的约束关系。例如，可以根据电动缸的运行速度和滚珠螺母的转速计算丝杠导程，根据推杆推力和丝杠导程计算丝杠丝母端的输入扭矩。电机额定扭矩可以根据滚珠螺母的最大转速和齿轮传动比进行计算。则，处理器可以根据上述约束关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组。

步骤108，针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值。

步骤110，将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

针对每个设计参数组，处理器可以确定在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值。实际参数值是指基于每个设计参数组中的待设计参数的参数值来设计的一款电动缸，该电动缸搭载在工程设备运行时目标运行参数的参数值。例如，针对设计参数组A，处理器可以得到在不同的工况下运行速度的实际参数值V_A1、V_A2、V_A3……推杆推力的实际参数值F_A1、F_A2、F_A3……针对设计参数组B，处理器可以得到在不同的工况下运行速度的实际参数值V_B1、V_B2、V_B3……推杆推力的实际参数值F_B1、F_B2、F_B3……预设设计条件是指符合工程设备作业要求，且电动缸能够平稳运行。处理器可以满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。例如，预设设计条件可以是在电动缸运行的过程中，要求电动缸的运行速度的变化最小和/或推杆推力的变化最小。则在多个设计参数组中，符合电动缸的运行速度的变化最小和/或推杆推力的变化最小的设计参数组，即为目标设计参数组。

在一个实施例中，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组包括：确定目标运行参数的预设参数范围，其中，目标参数值处于预设参数范围内；在预设参数范围内任意选定一个预设参数值，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为预设参数值的设计参数组；根据与每个预设参数值对应的设计参数组确定多个设计参数组。

处理器在确定目标运行参数的目标参数值的情况下，可以根据目标参数值来确定目标运行参数的预设参数范围。预设参数范围是根据目标参数值来确定的，目标参数值处于预设参数范围内，表示允许电动缸进行作业的目标运行参数的参数范围。预设参数值即为预设参数范围中的参数值。例如，可以是预设参数范围中的推杆推力和运行速度的参数值。则，处理器可以将运行速度和推杆推力等目标运行参数的参数值设置在一定的预设参数范围内。例如，预设参数范围可以是以目标参数值为最大值。按照前述内容中目标运行参数与待设计参数之间的约束关系，处理器可以根据预设参数范围的预设参数值，来计算对应的设计参数组中待设计参数中的参数值。根据多个不同的预设参数值，处理器可以生成多个设计参数组。则，可以根据实际需求选择最佳的设计参数组对电动缸进行设计，或是根据多个设计参数组挑选厂家已经生产的电动缸成品。根据目标设计参数组设计出的电动缸，可以降低冲击载荷对电动缸性能的影响，有效提高电动缸运行的稳定性。

在一个实施例中，目标运行参数包括电动缸的运行速度和推杆推力，多个待设计参数包括电动缸的滚珠螺母的转速、丝杠导程、齿轮传动比、电机额定扭矩以及电机额定转速；针对任意一个设计参数组，电动缸的滚珠螺母的转速为最大转速，丝杠导程的参数值是根据运行速度的第一预设参数值和最大转速确定的，电机额定扭矩的参数值是根据齿轮传动比的参数值、丝杠导程的参数值和推杆推力的第二预设参数值确定的，电机额定转速的参数值是根据齿轮传动比的参数值和最大转速确定的；其中，运行速度的第一预设参数值是指在运行速度对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值，推杆推力的第二预设参数值是指在推杆推力对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值。

针对任意一个设计参数组，电动缸的滚珠螺母的转速为最大转速，丝杠导程的参数值是根据运行速度的第一预设参数值和最大转速确定的。其中，丝杠导程的参数值可以根据以下公式(1)进行计算：

P_b是指电动缸的丝杠导程的参数值，V是指电动缸的运行速度的第一预设参数值，n_max是指电动缸的滚珠螺母的最大转速。

电机额定扭矩的参数值是根据齿轮传动比的参数值、丝杠导程的参数值和推杆推力的第二预设参数值确定的。其中，可以先通过公式(2)根据丝杠导程的参数值和推杆推力的第二预设参数值计算丝杠丝母端的输入扭矩的参数值：

其中，T_丝母是指电动缸的丝杠丝母端的输入扭矩的参数值，F是指电动缸的推杆推力的第二预设参数值，P_b是指电动缸的丝杠导程的参数值，η₁是指电动缸的丝杠的传动效率。

处理器可以根据丝杠丝母端的输入扭矩的参数值和齿轮传动比的参数值计算电机额定扭矩的参数值。其中，电机额定扭矩的参数值可以根据以下公式(3)进行计算：

其中，T_电机是指电动缸的电极额定扭矩的参数值，T_丝母是指电动缸的丝杠丝母端的输入扭矩的参数值，i是指电动缸的齿轮传动比的参数值，η₂是指电动缸的传动效率。

处理器可以齿轮传动比的参数值和最大转速来确定电机额定转速的参数值。其中，电机额定转速的参数值可以根据以下公式(4)进行计算：

其中，n_电机是电动缸的电机额定转速的参数值，i是指电动缸的齿轮传动比的参数值。

在一个实施例中，目标运行参数包括运行速度和推杆推力，确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值包括：确定工程设备的设备型号；获取与设备型号对应的运动学模型和动力学模型；根据设备型号确定工程设备的设计需求，以获取设计需求对应的设备参数，其中，目标工况数据与设计需求对应；将设备参数和目标工况数据分别输入至运动学模型和动力学模型，以通过运动学模型和动力学模型分别输出工程设备输出运行速度和推杆推力的目标参数值。

首先，需要确定工程设备的设备型号。设备型号包括工程设备的类型和设备参数。则根据工程设备的设备型号，来确定计算电动缸的运行速度的运动学模型和计算电动缸的推杆推力的动力学模型。并且，处理器还可以根据设备型号来确定工程设备的设计需求。在工程设备在运行过程中，处于不同的工况下电动缸需要提供不同的推杆推力以及运行不同的运行速度。设计需求是指在目标工况下，电动缸所需要提供的推杆推力以及运行速度。基于设计需求，处理器可以获取设计需求对应的设备参数。则，处理器可以将设备参数和目标工况数据输入至运动学模型，从而输出运行速度的目标参数值。目标参数值可以是运行速度的最大值和推杆推力的最大值。

以剪叉式高空作业车为例，处理器可以获取到剪叉式高空作业车的剪叉臂长度、工作平台上的外部载荷重量、工作平台自身重量、剪叉臂重量等设备参数。并且，处理器可以根据获取剪叉臂与水平方向的夹角、电动缸与水平方向的夹角、电动缸上、下铰接安装位置的距离参数等目标工况数据。则，运行速度的目标参数值可以根据以下运动学模型建立的公式(5)进行计算：

V_电缸＝[Acosδ+Bsinδ]×cosα×δ+[(2-A)cosδ-Bsinδ]×

其中，V_电缸是指剪叉式高空作业车的电动缸的运行速度的目标参数值，A和B均是指剪叉式高空作业车的电动缸上、下铰接安装位置的距离参数，δ是指剪叉式高空作业车的剪叉臂与水平方向之间的夹角，α是指剪叉式高空作业车的电动缸与水平方向之间的夹角，L是指剪叉式高空作业车的剪叉臂的长度。

推杆推力的目标参数值可以根据以下动力学模型建立的公式(6)进行计算：

其中，F_电缸是指剪叉式高空作业车的电动缸的推杆推力的目标参数值，A和B均是指剪叉式高空作业车的电动缸上、下铰接安装位置的距离参数，δ是指剪叉式高空作业车的剪叉臂与水平方向之间的夹角，α是指剪叉式高空作业车的电动缸与水平方向之间的夹角，L是指剪叉式高空作业车的剪叉臂的长度，W是指剪叉式高空作业车的工作平台的外部载荷重量，G₁～G₄分别是指剪叉式高空作业车的第一组剪叉臂的重量到第四组剪叉臂的重量。

在一个实施例中，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值包括：分别将每个设计参数组和设备参数输入至深度学习模型，以通过深度学习模型输出目标运行参数的实际参数值；将实际参数值的预测值满足预设设计条件的设计参数组确定为目标设计参数组。

实际参数值是指针对每个设计参数组设计的电动缸，该电动缸搭载在工程设备进行作业时，目标运行参数在不同的工况下对应有不同的参数值。参考图2，剪叉式高空作业车在升角为4°时，电动缸的推杆推力为40KN，在升角为36°时，推杆推力为26KN，在升角为60°时，推杆推力为33.5KN。由于工程设备的变载荷系统的复杂工况，处理器可以分别将每个设计参数组和设备参数输入至深度学习模型，以通过深度学习模型输出目标运行参数的实际参数值。深度学习模型可以是人工神经网络模型、遗传算法模型、蚁群算法模型、粒子群算法模型的任意一者。处理器可以计算出每个设计参数组的实际参数值，来确定满足预设设计条件的设计参数组的目标设计参数组。由于深度学习模型的遗传算法具有鲁棒性高、收敛性好等特点，因此其有利于解决复杂系统工况的优化问题，以确定最优的设计参数组。

在一个实施例中，将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组包括：针对每个设计参数组，确定设计参数组在不同的工况下的实际参数值的最大值和最小值之间的差值；将差值小的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

针对每个设计参数组，处理器可以确定设计参数组在不同的工况下的实际参数值的最大值和最小值，计算最大值与最小值之间的差值。处理器可以将差值小的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。例如，目标运行参数为推杆推力。第一组设计参数组在不同的升角下对应的推杆推力为26～40kN，其最大值与最小值之间的差值为14KN。第二组设计参数组在不同的升角下对应的推杆推力为30～50KN，最大值与最小值之间的差值为20KN。则，可以筛选第一组为电动缸的目标设计参数组。如此，可以筛选出最优的设计参数自来对电动缸的参数进行设计，使得电动缸搭载在该工程设备上工作时更加平稳可靠。

在一个实施例中，电动缸包括驱动机构、安全防护机构、丝杠机构和传动机构，传动机构分别与驱动机构和丝杠机构连接，安全防护机构包括第一安全装置，第一安全装置与传动机构连接，第一安全装置包括压力传感器，方法还包括：在确定目标设计参数组后，根据目标运行参数的目标参数值确定压力传感器对应的第一目标载荷阈值，第一目标载荷阈值用于压力传感器在监测到电动缸的外部载荷大于第一目标载荷阈值的情况下发送压力信号。

参考图3，驱动机构110给电动缸提供驱动力，与驱动机构110连接的传动机构120传递驱动力至丝杠机构130，丝杠机构基于传递的驱动力进行运动。第一安全装置141是一种急停装置，与传动机构120连接。第一安全装置141内部有压力传感器，可以检测电动缸的外部载荷。根据外部载荷的大小可以控制传动机构120锁死。由于丝杠机构130与传动机构120连接，在传动机构120锁死而停止运动无法传递驱动力的情况下，丝杠机构130也随之停止运动。因此，与丝杠机构130连接的负载推杆151也停止运动。

那么，处理器在确定目标设计参数组后，处理器可以根据目标运行参数的目标参数值确定压力传感器对应的第一目标载荷阈值。第一目标载荷阈值是指触发压力传感器发送压力信号的外部载荷阈值。根据前述的技术方案，处理器可以根据工程设备的设备参数以及目标设计参数组，来计算出目标运行参数的实际参数值。即，可以计算出电动缸推杆推力的最大值。为了在电动缸受到外部载荷瞬时冲击时保护电动缸，第一安全装置可以锁死传动机构来紧急制停电动缸。因此，第一安全装置内部的压力传感器发送压力信号对应的第一目标载荷阈值，可以设定为最大推杆推力的120％～150％。当监测到的外部载荷数据超过第一目标载荷阈值时，第一安全装置控制电动缸急停来起到安全防护作用。

在一个实施例中，安全防护机构还包括第二安全装置，第二安全装置的两端分别与驱动机构和传动机构连接，目标设计参数组包括多个目标设计参数值，多个目标设计参数值包括目标丝杠导程、目标齿轮传动比、目标电机额定扭矩、滚珠螺母的目标转速以及目标电机额定转速，方法还包括：在确定目标设计参数组后，根据目标电机额定扭矩确定第二安全装置对应的第二目标载荷阈值和丝杠机构的目标额定动载荷；确定电动缸的电机额定功率对应的修正系数；根据目标电机额定转速、目标电机额定扭矩和修正系数确定电机额定功率的目标功率区间。

参考图3，第二安全装置142是指一种安全离合装置，可以传递驱动机构110驱动力至传动机构120。驱动机构110提供的驱动力即为电动缸的输入载荷。当第二安全装置142的内部组件锁止的情况下，其可以使得驱动机构110的驱动力对应的输入载荷传递至传动机构120的载荷保持不变。此时，驱动机构110的驱动力可以有效传递至传动机构120。当第二安全装置142的内部组件相互之间产生滑动摩擦的情况下，滑动摩擦将消耗一部分驱动力，则第二安全装置142使得驱动机构110的驱动力对应的输入载荷传递至传动机构120的载荷减小。

在确定目标设计参数组后，目标设计参数值包括目标丝杠导程、目标齿轮传动比、目标电机额定扭矩、目标电机额定转速以及滚珠螺母的目标转速。在图2中，目标丝杠导程是指主丝杠131上螺母转一圈行走的最大直线距离。目标齿轮传动比是指减速装置121中的主动轮转速与从动轮转速之间的比值。目标电机额定扭矩是指驱动装置112的额定扭矩。目标电机额定转速是指驱动装置112的额定转速。滚珠螺母132的目标转速是指滚珠螺母132的最大转速。

按照待设计参数与目标运行参数之间的约束关系，处理器可以根据目标电机额定扭矩来计算第二安全装置142对应的第二目标载荷阈值。第二目标载荷阈值是指第二安全装置142发生滑动摩擦的临界值，即可有效传递的最大载荷值。其可以设定为目标电机额定扭矩的120％。处理器可以根据目标电机额定扭矩来计算丝杠机构130的目标额定动载荷。丝杠机构130的主丝杠131的目标额定动载荷可以设定为最大推杆推力的120％～150％。主丝杠131的目标额定动载荷高于第一安全装置141所设计的第一目标载荷阈值，保证了安全防护机构设计方案的合理性。处理器还可以确定电动缸的电机额定功率对应的修正系数，根据目标电机额定转速、目标电机额定扭矩和修正系数确定电机额定功率的目标功率区间。针对与电动缸的驱动装置，取10％～30％作为储备的修正系数，来对驱动装置112的电机额定功率进行修正。即，驱动装置112的电机额定功率要达到优化结果的110％～130％。其中，电机额定功率可以根据以下公式(7)进行计算：

其中，P_额定是指电动缸的驱动装置112的电机额定功率，T_额定是指电动缸的驱动装置的目标电机额定扭矩，n_额定是指电动缸的驱动装置的目标电机额定转速。

通过上述用于确定电动缸参数的方法、存储介质及处理器，将电动缸安装于工程设备，通过获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据；确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值；根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值；针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值；将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。通过上述技术方案，通过获取工程设备的型号，来得到的工程设备的运动学模型、动力学模型以及设备参数。根据工程设备的工况数据和设备参数，按照模型计算出符合其作业需求的电动缸运行参数，来对电动缸的各个参数进行设计。并且，还通过深度学习模型筛选出最优的设计参数组。根据目标设计参数组设计出的电动缸，可以降低冲击载荷对电动缸性能的影响，提高电动缸运行的稳定性。

图1为一个实施例中用于确定电动缸参数的方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1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，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1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，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它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。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种用于确定电动缸参数的装置400，包括数据获取模块、目标参数值确定模块、设计参数组生成模块、实际参数值确定模块以及目标设计参数组确定模块，其中：

数据获取模块402，用于获取工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据。

目标参数值确定模块404，用于确定在目标工况数据时电动缸的目标运行参数的目标参数值。

设计参数组生成模块406，用于根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值。

实际参数值确定模块408，用于针对每个设计参数组，确定工程设备在处于不同的工况下时电动缸的目标运行参数的实际参数值。

目标设计参数组确定模块410，用于将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

在一个实施例中，设计参数组生成模块406还用于：确定目标运行参数的预设参数范围，其中，目标参数值处于预设参数范围内；在预设参数范围内任意选定一个预设参数值，根据目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足目标运行参数的参数值为预设参数值的设计参数组；根据与每个预设参数值对应的设计参数组确定多个设计参数组。

在一个实施例中，目标运行参数包括电动缸的运行速度和推杆推力，多个待设计参数包括电动缸的滚珠螺母的转速、丝杠导程、齿轮传动比、电机额定扭矩以及电机额定转速。设计参数组生成模块406还用于：针对任意一个设计参数组，电动缸的滚珠螺母的转速为最大转速，丝杠导程的参数值是根据运行速度的第一预设参数值和最大转速确定的，电机额定扭矩的参数值是根据齿轮传动比的参数值、丝杠导程的参数值和推杆推力的第二预设参数值确定的，电机额定转速的参数值是根据齿轮传动比的参数值和最大转速确定的；其中，运行速度的第一预设参数值是指在运行速度对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值，推杆推力的第二预设参数值是指在推杆推力对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值。

在一个实施例中，目标运行参数包括运行速度和推杆推力，目标参数值确定模块404，还用于确定工程设备的设备型号；获取与设备型号对应的运动学模型和动力学模型；根据设备型号确定工程设备的设计需求，以获取设计需求对应的设备参数，其中，目标工况数据与设计需求对应；将设备参数和目标工况数据分别输入至运动学模型和动力学模型，以通过运动学模型和动力学模型分别输出工程设备输出运行速度和推杆推力的目标参数值。

在一个实施例中，实际参数值确定模块408还用于：分别将每个设计参数组和设备参数输入至深度学习模型，以通过深度学习模型输出目标运行参数的实际参数值；将实际参数值满足预设设计条件的设计参数组确定为目标设计参数组。

在一个实施例中，目标设计参数组确定模块410还用于：针对每个设计参数组，确定设计参数组在不同的工况下的实际参数值的最大值和最小值之间的差值；将差值小的设计参数组确定为电动缸的目标设计参数组。

在一个实施例中，电动缸包括驱动机构、安全防护机构、丝杠机构和传动机构，传动机构分别与驱动机构和丝杠机构连接，安全防护机构包括第一安全装置，第一安全装置与传动机构连接，第一安全装置包括压力传感器，用于确定电动缸参数的装置还包括载荷阈值设计模块(图中未示出)，用于在确定目标设计参数组后，根据目标运行参数的目标参数值确定压力传感器对应的第一目标载荷阈值，第一目标载荷阈值用于压力传感器在监测到电动缸的外部载荷大于第一目标载荷阈值的情况下发送压力信号。

在一个实施例中，全防护机构还包括第二安全装置，第二安全装置的两端分别与驱动机构和传动机构连接，目标设计参数组包括多个目标设计参数值，多个目标设计参数值包括目标丝杠导程、目标齿轮传动比、目标电机额定扭矩以及目标电机额定转速，用于确定电动缸参数的装置还包括其他参数设计模块(图中未示出)，用于在确定目标设计参数组后，根据目标电机额定扭矩确定第二安全装置对应的第二目标载荷阈值和丝杠机构的目标额定动载荷；确定电动缸的电机额定功率对应的修正系数；根据目标电机额定转速、目标电机额定扭矩和修正系数确定电机额定功率的目标功率区间。

所述用于确定电动缸参数的装置包括处理器和存储器，上述数据获取模块、目标参数值确定模块、设计参数组生成模块、实际参数值确定模块以及目标设计参数组确定模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序模块中实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现对用于确定电动缸参数的方法。

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)，存储器包括至少一个存储芯片。

本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述用于确定电动缸参数的方法。

本申请实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述用于确定电动缸参数的方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器A01、网络接口A02、存储器(图中未示出)和数据库(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器A01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器A03和非易失性存储介质A04。该非易失性存储介质A04存储有操作系统B01、计算机程序B02和数据库(图中未示出)。该内存储器A03为非易失性存储介质A04中的操作系统B01和计算机程序B02的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储用于确定电动缸参数的方法的数据。该计算机设备的网络接口A02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序B02被处理器A01执行时以实现一种用于确定电动缸参数的方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本申请实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现上述用于确定电动缸参数的方法的步骤。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有述用于确定电动缸参数的方法步骤的程序。

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)

1.一种用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述电动缸安装于工程设备，所述方法包括：

获取所述工程设备的工况数据中符合预设需求条件的目标工况数据；

确定在所述目标工况数据时所述电动缸的目标运行参数的目标参数值；

根据所述目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足所述目标运行参数的参数值为所述目标参数值的多个设计参数组，其中，每个设计参数组包括多个待设计参数和每个待设计参数的参数值；

针对每个设计参数组，确定所述工程设备在处于不同的工况下时所述电动缸的目标运行参数的实际参数值；

将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为所述电动缸的目标设计参数组。

2.根据权利要求1所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，根据所述目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足所述目标运行参数的参数值为所述目标参数值的多个设计参数组包括：

确定所述目标运行参数的预设参数范围，其中，所述目标参数值处于所述预设参数范围内；

在所述预设参数范围内任意选定一个预设参数值，根据所述目标运行参数与待设计参数之间的关系，生成满足所述目标运行参数的参数值为所述预设参数值的设计参数组；

根据与每个预设参数值对应的设计参数组确定所述多个设计参数组。

3.根据权利要求2所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述目标运行参数包括所述电动缸的运行速度和推杆推力，所述多个待设计参数包括所述电动缸的滚珠螺母的转速、丝杠导程、齿轮传动比、电机额定扭矩以及电机额定转速；

针对任意一个设计参数组，所述电动缸的滚珠螺母的转速为最大转速，所述丝杠导程的参数值是根据所述运行速度的第一预设参数值和所述最大转速确定的，所述电机额定扭矩的参数值是根据所述齿轮传动比的参数值、所述丝杠导程的参数值和所述推杆推力的第二预设参数值确定的，所述电机额定转速的参数值是根据所述齿轮传动比的参数值和所述最大转速确定的；

其中，所述运行速度的第一预设参数值是指在所述运行速度对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值，所述推杆推力的第二预设参数值是指在所述推杆推力对应的预设参数范围内任意选定的一个预设参数值。

4.根据权利要求1所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述目标运行参数包括运行速度和推杆推力，所述确定在所述目标工况数据时所述电动缸的目标运行参数的目标参数值包括：

确定所述工程设备的设备型号；

获取与所述设备型号对应的运动学模型和动力学模型；

根据所述设备型号确定所述工程设备的设计需求，以获取所述设计需求对应的设备参数，其中，所述目标工况数据与所述设计需求对应；

将所述设备参数和所述目标工况数据分别输入至所述运动学模型和所述动力学模型，以通过所述运动学模型和所述动力学模型分别输出所述工程设备输出所述运行速度和所述推杆推力的目标参数值。

5.根据权利要求4所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述确定所述工程设备在处于不同的工况下时所述电动缸的目标运行参数的实际参数值包括：

分别将每个设计参数组和所述设备参数输入至深度学习模型，以通过所述深度学习模型输出所述目标运行参数的实际参数值；

将所述实际参数值满足所述预设设计条件的设计参数组确定为所述目标设计参数组。

6.根据权利要求1所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，将满足预设设计条件的实际参数值对应的设计参数组确定为所述电动缸的目标设计参数组包括：

针对每个设计参数组，确定所述设计参数组在不同的工况下的实际参数值的最大值和最小值之间的差值；

将所述差值小的设计参数组确定为所述电动缸的目标设计参数组。

7.根据权利要求1所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述电动缸包括驱动机构、安全防护机构、丝杠机构和传动机构，所述传动机构分别与所述驱动机构和所述丝杠机构连接，所述安全防护机构包括第一安全装置，所述第一安全装置与所述传动机构连接，所述第一安全装置包括压力传感器，所述方法还包括：

在确定所述目标设计参数组后，根据所述目标运行参数的目标参数值确定所述压力传感器对应的第一目标载荷阈值，所述第一目标载荷阈值用于所述压力传感器在监测到所述电动缸的外部载荷大于第一目标载荷阈值的情况下发送压力信号。

8.根据权利要求7所述的用于确定电动缸参数的方法，其特征在于，所述安全防护机构还包括第二安全装置，所述第二安全装置的两端分别与所述驱动机构和所述传动机构连接，所述目标设计参数组包括多个目标设计参数值，所述多个目标设计参数值包括目标丝杠导程、目标齿轮传动比、目标电机额定扭矩、滚珠螺母的目标转速以及目标电机额定转速，所述方法还包括：

在确定所述目标设计参数组后，根据所述目标电机额定扭矩确定所述第二安全装置对应的第二目标载荷阈值和丝杠机构的目标额定动载荷；

确定所述电动缸的电机额定功率对应的修正系数；

根据所述目标电机额定转速、目标电机额定扭矩和所述修正系数确定所述电机额定功率的目标功率区间。

9.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至8中任意一项所述的用于确定电动缸参数的方法。

10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行根据权利要求1至8中任一项所述的用于确定电动缸参数的方法。

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