用于挖掘机的控制方法及控制装置、控制器和挖掘机与流程

1.本发明涉及挖掘机控制技术领域，具体地涉及一种用于挖掘机的控制方法及控制装置、控制器和挖掘机。


背景技术：

2.轮式挖掘机行走存在前进、后退两种状态，因此轮式挖掘机档位控制系统设置了前进电磁阀、后退电磁阀两个行走电磁阀以控制行走方向及速度，控制器采集行走踏板输入信号，并依此信号控制发动机转速、主泵排量、行走阀芯开口以控制行走速度，其中发动机转速与行走踏板行程成线性对应关系，行走阀芯由前进、后退两个电磁比例阀控制，电磁比例阀的电流也与行走踏板行程成线性对应关系。由于发动机转速及行走电磁阀的阀芯开口均与行走踏板的行程成线性对应关系，在低速行走时，踏板无须踩至最大行程，此时行走阀芯处于半开状态，造成了较大的节流损失，因此现有轮式挖掘机速度控制系统影响了行走过程中的燃油经济性。因此，急需提出一种技术方案来解决现有技术中的上述技术问题。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种用于挖掘机的控制方法及控制装置、控制器和挖掘机，解决现有技术中的上述技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于挖掘机的控制方法，包括：获取挖掘机的行走方向选择信号；根据行走方向选择信号确定目标行走电磁阀；获取挖掘机的行走速度选择信号；确定行走速度选择信号的值是否大于第一预设阈值；以及在确定值大于第一预设阈值的情况下，控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态。
5.在本发明实施例中，根据行走方向选择信号确定目标行走电磁阀，包括：根据行走方向选择信号确定挖掘机的目标行走方向；在目标行走方向为前进的情况下，确定目标行走电磁阀为前进电磁阀；以及在目标行走方向为后退的情况下，确定目标行走电磁阀为后退电磁阀。
6.在本发明实施例中，值为行走速度选择信号的电压值。
7.在本发明实施例中，第一预设阈值的取值范围被定义为：m1＝a (b-a)
×
40％；n1＝a (b-a)
×
60％；其中，m1为第一预设阈值的取值范围的下限值，n1为第一预设阈值的取值范围的上限值，a为行走速度选择信号的电压值的取值范围的下限值，b为行走速度选择信号的电压值的取值范围的上限值。
8.在本发明实施例中，用于挖掘机的控制方法还包括：确定值是否小于第二预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值；以及在确定值小于第二预设阈值的情况下，控制目标行走电磁阀的阀芯处于关闭状态。
9.在本发明实施例中，用于挖掘机的控制方法还包括：确定值是否位于第二预设阈值和第一预设阈值之间；以及在确定值位于第二预设阈值和第一预设阈值之间的情况下，根据值控制目标行走电磁阀的阀芯处于半开状态，其中阀芯的开口比例与值线性正相关。
10.在本发明实施例中，值为行走速度选择信号的电压值，第二预设阈值的取值范围被定义为：m2＝a (b-a)
×
5％；n2＝a (b-a)
×
10％；其中，m2为第二预设阈值的取值范围的下限值，n2为第二预设阈值的取值范围的上限值，a为行走速度选择信号的电压值的取值范围的下限值，b为行走速度选择信号的电压值的取值范围的上限值。
11.在本发明实施例中，用于挖掘机的控制方法还包括：获取第一预设阈值和/或第二预设阈值。
12.本发明第二方面提供一种控制器，被配置成执行前述实施例的用于挖掘机的控制方法。
13.本发明第三方面提供一种用于挖掘机的控制装置，包括：行走方向选择开关，被配置成提供行走方向选择信号，以选择挖掘机的目标行走方向；行走脚踏，被配置成提供行走速度选择信号，以选择挖掘机的目标行走速度；以及前述实施例的控制器。
14.在本发明实施例中，用于挖掘机的控制装置还包括：人机交互设备，与控制器电连接。
15.本发明第四方面提供一种挖掘机，包括：前进电磁阀，被配置成在处于全开状态或半开状态时允许挖掘机前进，以及在处于关闭状态时禁止挖掘机前进；后退电磁阀，被配置成在处于全开状态或半开状态时允许挖掘机后退，以及在处于关闭状态时禁止挖掘机后退；以及前述实施例的用于挖掘机的控制装置。
16.在本发明实施例中，挖掘机为轮式挖掘机。
17.本发明实施例通过获取挖掘机的行走方向选择信号，根据行走方向选择信号确定目标行走电磁阀，获取挖掘机的行走速度选择信号，确定行走速度选择信号的值是否大于第一预设阈值，以及在确定值大于第一预设阈值的情况下，控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态，可以使得阀芯提前全部开启，通过调整发动机转速实现行走速度的容积调速，减少阀芯半开时的节流损失，改善挖掘机行走经济性。
18.本发明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
19.附图是用来提供对本发明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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
20.图1是本发明实施例的用于挖掘机的控制方法100的流程示意图；
21.图2是本发明实施例的用于挖掘机的控制装置200的结构示意图；
22.图3是本发明实施例的挖掘机300的结构示意图；
23.图4是本发明示例提供的一种轮式挖掘机档位控制系统的结构示意图；
24.图5是常规轮式挖掘机行走速度控制中发动机转速及目标行走电磁阀的阀芯开度与行走脚踏被踩下的行程均成线性对应关系示意图；以及
25.图6为本发明示例中轮式挖掘机行走速度控制中发动机转速及目标行走电磁阀的阀芯开度与行走脚踏被踩下的行程的对应关系。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。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发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
27.需要说明，若本技术实施方式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。
28.另外，若本技术实施方式中有涉及“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，各个实施方式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，也不在本技术要求的保护范围之内。
29.如图1所示，在本发明实施例中，提供一种用于挖掘机的控制方法100，主要包括以下步骤：
30.步骤s110：获取挖掘机的行走方向选择信号。具体地，行走方向选择信号例如由挖掘机的行走方向选择开关提供，用于选择挖掘机的目标行走方向。
31.步骤s120：根据行走方向选择信号确定目标行走电磁阀。
32.步骤s130：获取挖掘机的行走速度选择信号。具体地，行走速度选择信号例如由挖掘机的行走脚踏提供，用于选择挖掘机的目标行走速度。
33.步骤s140：确定行走速度选择信号的值是否大于第一预设阈值。以及
34.步骤s150：在确定值大于第一预设阈值的情况下，控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态。另外值得一提的是，在其他一些实施例中，例如还可以进一步包括值等于第一预设阈值的情况下也控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态。举例来说，若行走速度选择信号的取值范围为a至b，也即a为行走速度选择信号的电压值的取值范围的下限值，b为行走速度选择信号的电压值的取值范围的上限值，那么第一预设阈值会取位于行走速度选择信号的取值范围中间的一个数值，也即第一预设阈值的取值会是大于a小于b的一个数值，如此一来，通过不同于常规做法，而是设置一个第一预设阈值，在确定行走速度选择信号的值只要大于第一预设阈值的情况下，就控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态，可以使得阀芯提前全部开启，通过调整发动机转速实现行走速度的容积调速，可以减少阀芯半开时节流损失，改善行走经济性。
35.具体地，根据行走方向选择信号确定目标行走电磁阀，也即步骤s120例如可包括：
36.(a1)根据行走方向选择信号确定挖掘机的目标行走方向。具体例如当根据行走方向选择开关所提供的行走方向选择信号判断行走方向选择开关处于前进状态的情况下，表明其所选择的挖掘机的目标行走方向为前进；同理，当根据行走方向选择开关所提供的行走方向选择信号判断行走方向选择开关处于后退状态的情况下，表明其所选择的挖掘机的目标行走方向为后退。
37.(a2)在目标行走方向为前进的情况下，确定目标行走电磁阀为前进电磁阀。以及
38.(a3)在目标行走方向为后退的情况下，确定目标行走电磁阀为后退电磁阀。
39.具体地，值为行走速度选择信号的电压值。具体例如根据行走速度选择信号的电
压值，来确定挖掘机的目标行走速度。
40.具体地，第一预设阈值的取值范围被定义为：m1＝a (b-a)
×
40％；n1＝a (b-a)
×
60％；其中，m1为第一预设阈值的取值范围的下限值，n1为第一预设阈值的取值范围的上限值，a为行走速度选择信号的电压值的取值范围的下限值，b为行走速度选择信号的电压值的取值范围的上限值。也即第一预设阈值的取值范围例如为m1至n1。具体例如当行走速度选择信号的电压值的取值范围为0.5v至4.5v的情况下，也即a＝0.5v，b＝4.5v，那么m1＝0.5v (4.5v-0.5v)
×
40％＝2.1v，n1＝0.5v (4.5v-0.5v)
×
60％＝2.9v，也即此种情况下，第一预设阈值的取值范围为2.1v至2.9v，具体第一预设阈值例如可取2.1v至2.9v之间的任意数值，如2.1v、2.25v、2.5v、2.66v、2.9v等数值。
41.进一步地，用于挖掘机的控制方法100例如还可包括：
42.步骤s160：确定值是否小于第二预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值。以及
43.步骤s170：在确定值小于第二预设阈值的情况下，控制目标行走电磁阀的阀芯处于关闭状态。
44.进一步地，用于挖掘机的控制方法100例如还可包括：
45.步骤s180：确定值是否位于第二预设阈值和第一预设阈值之间；以及
46.步骤s190：在确定值位于第二预设阈值和第一预设阈值之间的情况下，根据值控制目标行走电磁阀的阀芯处于半开状态，其中阀芯的开口比例与值线性正相关。
47.具体地，值为行走速度选择信号的电压值，第二预设阈值的取值范围被定义为：m2＝a (b-a)
×
5％，n2＝a (b-a)
×
10％，其中，m2为第二预设阈值的取值范围的下限值，n2为第二预设阈值的取值范围的上限值，a为行走速度选择信号的电压值的取值范围的下限值，b为行走速度选择信号的电压值的取值范围的上限值。也即第二预设阈值的取值范围例如为m2至n2。具体例如当行走速度选择信号的电压值的取值范围为0.5v至4.5v的情况下，也即a＝0.5v，b＝4.5v，那么m2＝0.5v (4.5v-0.5v)
×
5％＝0.7v，n2＝0.5v (4.5v-0.5v)
×
10％＝0.9v，也即此种情况下，第二预设阈值的取值范围为0.7v至0.9v，具体第二预设阈值例如可取0.7v至0.9v之间的任意数值，如0.7v、0.8v、0.83v、0.9v等数值。
48.进一步地，用于挖掘机的控制方法100例如还可包括步骤：
49.获取第一预设阈值和/或第二预设阈值。第一预设阈值和/或第二预设阈值例如可以是通过人机交互设备如显示屏具体例如为触摸显示屏来设置并获取的，还可以是提前设置好并预存在本地的，还可以是通过人机交互设备设置后存储在本地随时供读取以获取的。
50.在本发明实施例中，提供一种控制器，其例如被配置成执行根据任意一项前述实施例的用于挖掘机的控制方法100。
51.其中，用于挖掘机的控制方法100的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。
52.具体地，控制器例如可为工控机、嵌入式系统、微处理器和可编程逻辑器件等控制设备。
53.如图2所示，在本发明实施例中，提供一种用于挖掘机的控制装置200，用于挖掘机的控制装置200例如包括：控制器210、行走方向选择开关220和行走脚踏230。
54.其中，控制器210例如为根据任意一项前述实施例的控制器。控制器210的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。
55.行走方向选择开关220例如被配置成提供行走方向选择信号，以选择挖掘机的目标行走方向。
56.行走脚踏230例如被配置成提供行走速度选择信号，以选择挖掘机的目标行走速度。
57.进一步地，用于挖掘机的控制装置200例如还可包括：人机交互设备240。
58.其中，人机交互设备240例如与控制器210电连接。具体地，人机交互设备240例如被配置成设置第一预设阈值和/或第二预设阈值，从而可以通过人机交互设备240实现对第一预设阈值和/或第二预设阈值的设置或者修改。如前所述，第一预设阈值和/或第二预设阈值例如可以是控制器210通过人机交互设备240获取的，还可以是提前设置好并预存在本地供控制器210读取的，还可以是通过人机交互设备240设置后存储在本地供控制器210读取的。人机交互设备240例如为显示屏具体例如为触摸显示屏等设备。
59.如图3所示，在本发明实施例中，提供一种挖掘机300，挖掘机300例如包括：控制装置310、前进电磁阀320和后退电磁阀330。
60.其中，控制装置310例如为根据任意一项前述实施例的用于挖掘机的控制装置200。控制装置310的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。
61.前进电磁阀320例如被配置成在处于全开状态或半开状态时允许挖掘机前进，以及在处于关闭状态时禁止挖掘机前进。
62.后退电磁阀330例如被配置成在处于全开状态或半开状态时允许挖掘机后退，以及在处于关闭状态时禁止挖掘机后退。
63.具体地，挖掘机300例如为轮式挖掘机。当然，本发明实施例并不局限于此，例如还可以是履带式挖掘机等其他挖掘机。
64.下面结合一具体示例来详细说明本发明实施例的用于挖掘机的控制方法100的工作过程，本发明示例的具体内容如下：
65.如图4所示，本发明示例提供一种轮式挖掘机档位控制系统，主要包括：行走方向选择开关101、行走脚踏102、显示器103、整机控制器(vcu)104、发动机控制器(ecm)105、前进电磁阀201、后退电磁阀202、主泵功率电磁阀203、主泵204、行走装置301、发动机302。其中，整机控制器104例如分别与显示器103和发动机控制器105通过can总线连接。
66.如图5所示为常规轮式挖掘机行走速度控制中发动机转速及目标行走电磁阀的阀芯开度与行走脚踏被踩下的行程均成线性对应关系，在低速行走时，行走脚踏无须踩至最大行程，此时目标行走电磁阀的阀芯处于半开状态，造成了较大的节流损失，因此现有轮式挖掘机速度控制系统影响了行走过程中的燃油经济性。
67.现结合图4和图6对本发明示例的轮式挖掘机档位控制系统进行说明。
68.(1)整机控制器104采集行走方向选择开关101的输入信号也即行走方向选择信号，并根据采集到的行走方向选择信号判断出目标行走方向，根据目标行走方向确定目标行走电磁阀，在目标行走方向为前进的情况下，其对应的目标行走电磁阀为前进电磁阀。在目标行走方向为后退的情况下，其对应的目标走电磁阀为后退电磁阀。
69.(2)在本发明示例中，行走脚踏102的输入信号也即行走速度选择信号为电压信
号，行程0％至100％对应的行走速度选择信号电压值为0.5v至4.5v，行走脚踏102未踩下时对应的行走速度选择信号的电压值为0.5v，行走脚踏102完全踩下时对应的行走速度选择信号的电压值为4.5v，整机控制器104采集行走脚踏102的输入信号也即行走速度选择信号，获取当前行走脚踏102输入的行走速度选择信号的电压值vol_pedal，以判断出当前操作手的目标行走速度。
70.(3)如图6所示，为本发明示例中轮式挖掘机行走速度控制中发动机转速及目标行走电磁阀的阀芯开度与行走脚踏被踩下的行程的对应关系。具体地，行走电磁阀也即前进和电磁阀201和后退电磁阀202的控制逻辑如下：
71.当vol_pedal大于第一预设阈值如全行程电压范围的40％处的值时，也即vol_pedal大于0.5v (4.5v-0.5v)
×
40％＝2.1v时，控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态。当然，如前所述，第一预设阈值还可以是全行程电压范围的40％处的值至全行程电压范围的60％处的值之间的任意数值。
72.进一步地，还可以设置：当vol_pedal小于第二预设阈值如全行程电压范围的10％处的值时，也即vol_pedal小于0.5v (4.5v-0.5v)
×
10％＝0.9v时，控制目标行走电磁阀的阀芯处于关闭状态。当然，如前所述，第二预设阈值还可以是全行程电压范围的5％处的值至全行程电压范围的10％处的值之间的任意数值。
73.当vol_pedal处于第二预设阈值和第一预设阈值之间的位置时，目标电磁阀的阀芯的开度也即开口比例与vol_pedal成线性化映射关系，具体例如第二预设阈值的vol_pedal至第一预设阈值的vol_pedal对应线性化映射至0％至100％的目标行走电磁阀的阀芯开度。在vol_pedal处于第二预设阈值和第一预设阈值之间的位置时，具体的线性化映射关系例如下式所示：
[0074][0075]
其中，kd为线性化映射得到的目标行走电磁阀的阀芯的开度，m为第一预设阈值，n为第二预设阈值。
[0076]
整机控制器104根据前述方法计算出目标行走电磁阀的阀芯的开度，并将计算得到的目标行走电磁阀的阀芯的开度转化为目标行走电磁阀的驱动电流，并输出给目标行走电磁阀，从而带动行走装置301动作。
[0077]
(4)预设阈值的修改
[0078]
第一预设阈值若设置的过小，则目标行走电磁阀的阀芯的开度过大，行走响应较快，影响轮式文件的行走舒适性。
[0079]
第一预设阈值若过大，则目标行走电磁阀的阀芯的开度过小，仍然会产生较多的节流损失。
[0080]
本发明示例将第一预设阈值设置为全行程电压范围的40％处的值，第一预设阈值设置为全行程电压范围的10％处的值，且阈值可以通过显示器103进行修改，为不同操作手设置最佳的阈值，以兼顾行走舒适性及燃油经济性。
[0081]
(5)发动机转速的控制逻辑如下：
[0082]
如图6所示，当vol_pedal小于全行程电压范围的10％处的值时，发动机转速设置为最低转速如800rpm至1000rpm的任意数值，具体如800rpm，设置一定的死区以提升操纵舒
适性。
[0083]
当vol_pedal达到最大电压也即全行程电压范围的100％处的值时，发动机转速设置为最高转速如1800rpm-2200rpm的任意数值，具体如2200rpm。
[0084]
当vol_pedal处于中间位置也即位于全行程电压范围的10％处的值至全行程电压范围的100％处的值之间时，发动机转速按照线性插值的方式进行设置，具体见图6所示。
[0085]
整机控制器104通过can总线将转速指令发送至发动机控制器105，以控制发动机302的转速。整机控制器104还会发送主泵排量指令给主泵功率电磁阀203，以控制主泵204的排量。此部分可参考现有技术，在此不再赘述。
[0086]
综上所述，相比现有技术中一直以来的常规做法也即在行走脚踏被完全踩下的情况下才控制目标行走电磁阀的阀芯处于全开状态，本发明实施例通过前述技术方案使得目标行走电磁阀的阀芯在行走脚踏未被完全踩下的情况下就提前处于全开状态，可以取得大幅减少节流损失、改善挖掘机行走经济性的意想不到的技术效果。
[0087]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
[0088]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
[0089]
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。
[0090]
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。
[0091]
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。
[0092]
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。
[0093]
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。
[0094]
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。
[0095]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。