本發(fā)明涉及智能控制系統(tǒng)，尤其涉及一種裝載機(jī)的智能控制方法。

背景技術(shù)：

1、裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)；

2、目前許多傳統(tǒng)裝載機(jī)的控制系統(tǒng)操作復(fù)雜，需要操作員掌握多種技能，如手動(dòng)調(diào)節(jié)、多個(gè)杠桿和按鈕組合等，容易導(dǎo)致操作不流暢，尤其是在繁忙或復(fù)雜的工作環(huán)境下，操作員的學(xué)習(xí)曲線較陡；且一些老舊的液壓系統(tǒng)控制和電氣控制技術(shù)較為滯后，導(dǎo)致動(dòng)作反應(yīng)速度較慢，尤其是在急需快速反應(yīng)的場合，操作可能會(huì)出現(xiàn)延遲，從而影響作業(yè)效率和安全性；

3、同時(shí)在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)等部件往往需要較大的功率來支持重載作業(yè)，能效不高，長期作業(yè)可能導(dǎo)致油耗較大，增加運(yùn)營成本；

4、針對上述的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：基于裝載機(jī)上鏟斗內(nèi)的物料重量數(shù)據(jù)和裝載參數(shù)計(jì)算載重影響系數(shù)，并根據(jù)待裝載物料的起始點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)位置制定裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑，進(jìn)而計(jì)算理論能耗值，將實(shí)際能耗值與理論能耗值進(jìn)行比較得到能耗偏差值，建立能耗分析模型，并基于能耗分析模型對裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑，使得裝載機(jī)的實(shí)際能耗值更貼近于理論能耗值，以減少能耗損失。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種裝載機(jī)的智能控制方法，包括以下步驟：

3、步驟一：在所述裝載機(jī)裝料過程中，通過稱重傳感器獲取裝載機(jī)上鏟斗內(nèi)的物料重量數(shù)據(jù)，并獲取裝載機(jī)的裝載參數(shù)，根據(jù)物料重量數(shù)據(jù)和裝載參數(shù)計(jì)算載重影響系數(shù)；

4、步驟二：獲取待裝載物料的起始點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)位置，并根據(jù)起始點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)位置制定裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑；

5、步驟三：獲取裝載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的額定參數(shù)，結(jié)合裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑計(jì)算理論能耗值；

6、步驟四：獲取裝載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)，根據(jù)實(shí)際參數(shù)計(jì)算實(shí)際能耗值，將實(shí)際能耗值與理論能耗值進(jìn)行比較得到能耗偏差值；

7、步驟五：結(jié)合能耗偏差值和載重影響系數(shù)，根據(jù)深度學(xué)習(xí)算法建立能耗分析模型，并基于能耗分析模型對裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑，并發(fā)送至總控制系統(tǒng)。

8、進(jìn)一步的，所述總控制系統(tǒng)包括控制單元和執(zhí)行單元，所述執(zhí)行單元用于獲取優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑，以生成多級(jí)執(zhí)行指令，并將多級(jí)執(zhí)行指令發(fā)送至控制單元；

9、所述控制單元用于控制裝載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，按照多級(jí)執(zhí)行指令執(zhí)行裝載任務(wù)。

10、進(jìn)一步的，計(jì)算載重影響系數(shù)的具體過程如下：

11、s101、通過稱重傳感器獲取裝載機(jī)上鏟斗內(nèi)的物料重量數(shù)據(jù)mk；

12、s102、自數(shù)據(jù)庫中獲取裝載機(jī)的裝載參數(shù)，所述裝載參數(shù)包括額定工作負(fù)荷mi、鏟斗最大卸載高度hi和最大堆載能力vi；

13、s103、根據(jù)以下公式計(jì)算載重影響系數(shù)?yk:，其中e1、e2和e3為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，載重影響系數(shù)yk用于反映當(dāng)前鏟斗內(nèi)的物料重量對裝載機(jī)執(zhí)行裝載任務(wù)過程中的裝載性能影響程度，載重影響系數(shù)yk越大表示鏟斗內(nèi)的物料重量對裝載機(jī)執(zhí)行裝載任務(wù)過程中的裝載性能影響程度越大，反之載重影響系數(shù)yk越小表示鏟斗內(nèi)的物料重量對裝載機(jī)執(zhí)行裝載任務(wù)過程中的裝載性能影響程度越小。

14、進(jìn)一步的，獲取裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑的具體過程如下：

15、s201、獲取裝載機(jī)作業(yè)區(qū)域環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對裝載機(jī)作業(yè)區(qū)域環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)處理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建裝載機(jī)作業(yè)的三維環(huán)境模型；

16、s202、獲取待裝載物料的起始點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)位置，并在三維環(huán)境模型中獲取起始點(diǎn)坐標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)；

17、s203、利用蟻群算法計(jì)算起始點(diǎn)坐標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)之間的最短路徑作為裝載機(jī)理想行駛路線；

18、s204、利用三維環(huán)境模型在起始點(diǎn)位置處生成多個(gè)候選鏟掘點(diǎn)，計(jì)算并記錄候選鏟掘點(diǎn)的鏟掘參數(shù)，根據(jù)候選鏟掘點(diǎn)的鏟掘參數(shù)對候選鏟掘點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到最優(yōu)鏟掘點(diǎn)；

19、s205、以鏟斗的鏟齒中心位置為參考點(diǎn)獲取鏟斗的初始點(diǎn)位置，獲取初始點(diǎn)坐標(biāo)和最優(yōu)鏟掘點(diǎn)坐標(biāo)，以生成理想操作路徑。

20、進(jìn)一步的，計(jì)算理論能耗值的具體過程如下：

21、s301、獲取裝載機(jī)的額定行駛速度va，并獲取裝載機(jī)理想行駛路線，得到路徑長度為ls，進(jìn)而根據(jù)速度公式計(jì)算裝載機(jī)的理論行駛時(shí)長ts：ts=ls/va；

22、s302、獲取裝載機(jī)的電機(jī)額定功率ps，根據(jù)以下公式計(jì)算裝載機(jī)的動(dòng)力能耗值ws：；

23、s303、獲取裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的額定輸出功率wt，并獲取理想操作路徑，對理想操作路徑進(jìn)行拆解得到路徑總長度lt，根據(jù)以下公式計(jì)算裝載機(jī)的液壓能耗值wt：，其中η為液壓系統(tǒng)的額定工作效率；

24、s304、可知理論能耗值wz=ws+wt。

25、進(jìn)一步的，得到能耗偏差值的具體過程如下：

26、s401、取裝載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)，所述實(shí)際參數(shù)包括實(shí)際燃油消耗率u和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速vi，根據(jù)以下公式計(jì)算得到實(shí)際能耗值wp：，其中ti為裝載機(jī)的實(shí)際工作時(shí)間；

27、s402、可知能耗偏差值δw=wz-wp。

28、進(jìn)一步的，得到優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑的具體過程如下：

29、s501、獲取裝載機(jī)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)包括裝載機(jī)歷史行駛路線和歷史操作路徑以及裝載機(jī)的歷史能耗數(shù)據(jù)，基于所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合用于調(diào)整各類所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的系數(shù)，構(gòu)建用于分析能耗偏差方向的初始能耗分析模型；

30、s502、以所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，以所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)對應(yīng)的載重影響系數(shù)作為標(biāo)簽，對所述初始能耗分析模型進(jìn)行訓(xùn)練得到能耗分析模型；

31、s503、通過所述能耗預(yù)測模型對裝載機(jī)的裝載過程進(jìn)行能耗分析，得到多種路徑優(yōu)化方案，并確定每個(gè)所述路徑優(yōu)化方案對應(yīng)的能耗偏差值；

32、s504、獲取每個(gè)所述路徑優(yōu)化方案的實(shí)際能耗值，并結(jié)合每個(gè)所述路徑優(yōu)化方案的能耗偏差值，確定最優(yōu)路徑優(yōu)化方案，基于最優(yōu)路徑優(yōu)化方案對裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑。

33、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

34、該裝載機(jī)的智能控制方法，基于裝載機(jī)上鏟斗內(nèi)的物料重量數(shù)據(jù)和裝載參數(shù)計(jì)算載重影響系數(shù)，并根據(jù)待裝載物料的起始點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)位置制定裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑，進(jìn)而結(jié)合裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑計(jì)算理論能耗值，將實(shí)際能耗值與理論能耗值進(jìn)行比較得到能耗偏差值，根據(jù)深度學(xué)習(xí)算法建立能耗分析模型，并基于能耗分析模型對裝載機(jī)理想行駛路線和理想操作路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的優(yōu)化裝載機(jī)行駛路線和優(yōu)化操作路徑，使得裝載機(jī)的實(shí)際能耗值更貼近于理論能耗值，以減少能耗損失。