CN115434986A - 液压***控制方法及可读存储介质 - Google Patents

液压***控制方法及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液压控制***，公开了一种液压***控制方法及可读存储介质，所述液压***包括至少一个工作联，所述工作联包括主阀、执行机构以及用于检测所述主阀前后压差的压力检测装置，所述主阀与执行机构连接；所述液压***控制方法包括：接收对所述主阀的指令信号与所述压力检测装置检测到的所述压差；根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号；根据所述实时控制信号控制所述主阀。本发明的液压***控制方法能够对速度进行更加精确控制，具有较好的通用性。

Description

液压***控制方法及可读存储介质
技术领域
本发明涉及液压控制***，具体地，涉及一种液压***控制方法。此外，还涉及一种可读存储介质。
背景技术
对于起重机、挖掘机等工程机械主机，往往涉及单动作或复合动作速度控制，常见的速度控制如匀速控制、阶梯匀速控制、匀加速控制等，现有速度控制方法(如负载敏感、正流量、负流量、恒功率等)并不能达到较好的速度控制效果。原因如下：
现有速度控制一般采用阀前或阀后补偿负载敏感***、正流量控制、负流量控制、恒功率控制等，负载敏感***涉及单动作或复合动作运动时，理论上各通道的流量既不随本通道负载压力的变化而变化，也不受其他通道流量的影响。实际上，单动作或复合动作时，因压力补偿阀与主阀之间的匹配关系、泵恒功率特性等因素影响，主阀前后的压差并不能保证为理想恒定值，故单动作或复合动作时很难达到理论要求的速度曲线，继而影响主机的操控性及智能化。而负流量和正流量控制***，各动作分配的流量大小除与主阀开口有关外，还与负载大小有关，压力小的先动，压力大的后动。
阀前补偿是指压力补偿阀布置在油泵与主阀之间，阀后补偿是指压力补偿阀布置在主阀与执行机构之间。这两种方式实质是通过压力补偿阀使各主阀进出油口两端负载压差保持一个定值，阀前补偿不具备抗负载流量饱和功能，当泵供油不足时，阀前补偿***的流量分配受负载差异的影响，不能按照主阀过流面积的比例分配流量。阀后补偿具有抗流量饱和功能，理论上各通道的流量既不受本通道负载压力变化的影响，也不受其他通道流量的影响，实际上油液流过管道以及阀的腔体均会产生压力损失，使各通道的流量分配比并不完全等效于主阀的过流面积比，且压力补偿阀阀芯通流面积的设计形式对流量分配特性的影响较大。
可见，采用压力补偿阀控制主阀过流面积两端压力差Δp，理论上压力差Δp恒定，实际上受泵功率限制(泵功率不可能无限大)、主阀与压力补偿阀之间的匹配不合理等因素的影响，压力差Δp并不能恒定为某个值，而是恒定在一个范围。阀前补偿与阀后补偿负载敏感***，只能解决多负载流量匹配问题，只能满足工况流量粗分配，对于流量控制或流量分配精度要求高的工况并不适用，即满足不了流量或速度的精确控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液压***控制方法，该液压***控制方法能够对速度进行更加精确控制，具有较好的通用性。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种液压***控制方法，所述液压***包括至少一个工作联，所述工作联包括主阀、执行机构以及用于检测所述主阀前后压差的压力检测装置，所述主阀与执行机构连接；所述液压***控制方法包括：
接收对所述主阀的指令信号与所述压力检测装置检测到的所述压差；
根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号；
根据所述实时控制信号控制所述主阀。
可选地，所述根据所述指令信号与所述压力检测装置检测到的所述压差，确定实时控制信号，包括：
根据所述指令信号和所述主阀前后压差确定所述主阀的过流面积；
根据所述过流面积与预设的过流面积-控制信号的对应关系，确定所述实时控制信号。
可选地，所述液压***还包括用于检测油液状态信息的中间变量补偿模块；所述根据所述实时控制信号控制所述主阀，包括：
通过所述中间变量补偿模块对所述实时控制信号进行补偿；
根据补偿后的实时控制信号控制所述主阀；
其中，所述中间变量补偿模块为温度补偿模块或黏度补偿模块。
可选地，当多个所述工作联进行复合动作时，根据实际工况调节各所述工作联的所述指令信号的速度控制系数；根据所述速度控制系数修正各所述工作联的所述实时控制信号。
进一步地，多个所述工作联中包括进行复合动作且处于流量饱和工况的第一工作联与第二工作联；所述根据实际工况调节各所述工作联的所述指令信号的速度控制系数，包括：在所述指令信号为指令速度，且所述第一工作联的指令速度大于所述第二工作联的指令速度的情况下，将所述第一工作联的速度控制系数设置为小于1，所述第二工作联的速度控制系数设置为1。
可选地，在所述指令信号为指令速度的情况下，所述根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号，包括：
获取对所述执行机构进行测速得到的反馈速度；
根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号。
进一步地，所述根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号，包括：
在所述反馈速度指示所述执行机构处于恒定速度的情况下，根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号。
进一步地，所述根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号，还包括：
在所述反馈速度指示所述执行机构处于变速过程的情况下，根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号。
具体地，所述实时控制信号为电流或先导控制压力。
本发明另一方面提供一种可读存储介质，该可读存储介质上存储有可执行指令，该可执行指令被控制器执行时实现上述技术方案中任一项所述的液压***控制方法。
通过上述技术方案，本发明采用压差实时反馈的自补偿技术，在主阀芯运动过程中，实时检测主阀前后的压差，并将主阀前后的压差作为反馈量，根据主阀前后的压差与指令信号，获得对主阀进行控制的实时控制信号，实现对相应的执行机构的精确控制；简单方便，具有较好的普适性。
而且，不需对液压***进行过多的改造，只需设置压力检测装置，用于检测主阀前后的压差，与指令信号共同反馈给控制器，并由控制器确定实时控制信号，即可实现相应的控制，简单方便，具有较好的普适性。
本发明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发明的进一步理解，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，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明第一种具体实施方式中的液压***的液压原理图；
图2是现有技术中的PID闭环控制框图；
图3是本发明第一种具体实施方式中的液压***控制方法的控制框图；
图4是本发明具体实施方式中的液压***控制方法的控制思路简图；
图5是本发明具体实施方式中的速度控制过程示意图之一；
图6是本发明具体实施方式中的速度控制过程示意图之二；
图7是本发明具体实施方式中的速度控制过程示意图之三；
图8是本发明具体实施方式中的速度控制过程示意图之四；
图9是本发明第二种具体实施方式中的液压***控制方法的控制框图，其中，在第一种具体实施方式的基础上增加了速度补偿控制；
图10是本发明第一种具体实施方式中的液压***控制方法的控制策略示意图；
图11是本发明具体实施方式中的主阀控制电流与过流面积之间的关系示意图；
图12是本发明第三种具体实施方式中的液压***的液压原理图；
图13是本发明第三种具体实施方式中的液压***控制方法的控制策略示意图；
图14是本发明第二种具体实施方式中的速度补偿控制方法的示意图；
图15是本发明第二种具体实施方式中的液压***控制方法的控制策略示意图；
图16是本发明第四种具体实施方式中的液压***的液压原理图。
附图标记说明
10 主阀 20 执行机构
30 控制器 40 压力检测装置
50 液压泵
具体实施方式
以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。
术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
需要说明的是，本发明的技术方案属于液压领域，对于该领域的技术人员而言，其实质性技术构思在于液压连接关系。相关液压元件，例如换向阀、液压油缸、液压泵等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压***中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述。本领域技术人员在知悉本发明的技术构思之后，也可以将油路或阀门等进行简单的置换，从而实现本发明的相应功能，这同样属于本发明的保护范围。
参照图1、图3至图8、图11至图13，本发明提供了一种液压***控制方法，其中，所述液压***包括至少一个工作联，所述工作联包括主阀10、执行机构20以及用于检测所述主阀前后压差的压力检测装置40，所述主阀10与执行机构20连接；所述液压***控制方法包括如下步骤：
接收对所述主阀10的指令信号与所述压力检测装置40检测到的所述压差；
根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号；
根据所述实时控制信号控制所述主阀10。
通常通过控制器30进行各项程序运算及控制，本发明实时检测主阀前后的压差，将压差作为反馈量，与指令信号共同输入到控制器30，然后，经过控制算法计算后，控制器30输出对主阀10的实时控制信号，其实质为两输入一输出非线性模型，一般地，具体可以采用指令速度作为指令信号，从而实现对相应的执行机构的速度精确控制。
而且，不需要对液压***进行过度改造，只需设置压力检测装置40，压力检测装置40用于检测主阀前后的压差，并由控制器30根据相应的控制算法计算输出实时控制信号，即可对普通液阻控制、阀前补偿、阀后补偿等***进行较好的速度控制，简单方便、经济实惠，具有较好的通用性。
参照图1，图1提供了液压***的一个具体实施例，液压泵50与主阀10的进油口连接，主阀10的回油口与油箱连接，主阀10的工作油口与执行机构20连接，其中，执行机构20可以为液压油缸、油液马达等，液压泵50可以采用变量泵，主阀10可以采用方向流量控制阀，在液压泵50与主阀10的进油口之间的油路上、在主阀10的回油口与油箱之间的油路上以及在主阀10的工作油口与执行机构20之间的油路上，均可以设置压力检测装置40，控制器30与主阀10的控制端连接，控制器30还可以与液压泵50的变量斜盘等变量控制结构连接。压力检测装置40能够实时检测主阀前后的压差，并反馈给控制器30，同时控制器30接受指令信号，将主阀前后的压差与指令信号共同作为输入量，经过控制器30内的控制算法，生成实时控制信号，用于对主阀的过流面积进行控制，从而实现对执行机构20的速度的精确控制。
需要说明的是，液压***中的液压泵50不限于使用变量泵，可以将其替换为定量泵，同样满足原有***特性。
在具体实施例中，可以选择电流作为控制信号，用于对主阀10的运动进行控制，为了描述简洁，下面主要以电流作为控制信号为例进行描述，当然，也可以选择先导控制压力作为控制信号，对于本领域技术人员而言，在获知本发明的技术方案的基础上，采用先导控制压力替代电流作为控制信号，是能够实现的，对此不再赘述。
在具体实施例中，压力检测装置40可以选择压差传感器或者压力传感器等压力检测电气元件。
常见的速度控制方式除了采用阀前或阀后补偿负载敏感***、正流量控制、负流量控制、恒功率控制等，参照图2，还可以采用闭环PID控制(比例-积分-微分控制)、模糊控制等方法实现速度控制，均属于闭环控制，通过拉线位移传感器检测执行机构的速度，检测到速度作为反馈速度反馈到比较器，与指令速度进行比较，再将比较结果反馈给PID控制器，PID控制器对液压阀的流量进行调节控制，从而实现对执行机构的速度的控制。但是，PID控制方式难以解决超调与快速响应两者之间的冲突问题，在实际应用中需针对不同工况设置不同参数，全工况调参工作量大，难以实现主机全工况应用。
然而，参照图3和图10，本发明采用压差实时反馈的电流自补偿技术，属于开环的控制方式，在阀芯运动过程中实时反馈主阀前后压差并进行电流自补偿，自动对主阀的过流面积进行补偿，从而实现对执行机构的实际工作速度的实时控制，由于对速度进行实时精确控制，超调小、响应快，解决了超调与快速响应两者之间的冲突问题，不易出现速度波动；而且，能够应用于多种工况。
在具体实施例中，可以将指令速度或指令流量作为指令信号，输入到控制器30。这里主要以指令速度为例对本发明的各个实施例进行说明，将指令流量作为指令信号，输入到控制器30，与指令速度能够到达基本相同的技术效果，不再一一赘述。
参照图3，本发明的控制器30内的控制算法其实质是小孔节流公式，在液压***工作过程中，压力检测装置40实时检测主阀前后的压差ΔP，将压差ΔP、主阀某一开口下的节流面积A、油液密度ρ、小孔节流常数Cd等液压参数，实时反馈输入到控制器30，同时将指令速度或指令流量反馈输入到控制器30，作为控制算法的输入参数，经控制算法计算后，通过控制硬件直接输出控制电流IU，其中，小孔节流公式如下：
Figure BDA0003811715210000081
在主阀10运动过程中，可以自动检测主阀前后压差，从而自动对控制电流进行补偿，即自动对主阀的过流面积进行补偿，可以保证输出速度或输出流量保持不变，非常适合应用于两输入一输出的***。
具体地，参照图10和图11，以理想薄壁孔为例，根据主阀芯过流公式，计算主阀控制电流的过程如下：
Figure BDA0003811715210000091
压力检测装置40实时检测主阀阀前压力PP以及主阀阀后压力PU，两者差值即为主阀阀前后的压差PP-PU，执行机构油缸的无杆腔过流面积AF已知，将指令速度VUD输入到控制器30，指令速度VUD与执行机构油缸的无杆腔过流面积AF的积即为指令流量，油液密度ρ、小孔节流常数Cd等液压参数已知，经过上述公式(2)计算得到主阀的过流面积AU，参照图11，图11体现了过流面积与预设的过流面积-控制信号的对应关系，具体表现为主阀控制电流IU与过流面积AU关系图表，在控制器30内存储有主阀控制电流IU与过流面积AU关系图表，根据主阀控制电流IU与过流面积AU关系插值得到主阀控制电流IU，即确定了实时控制信号，从而由控制硬件直接输出控制电流IU，控制主阀开启相应的过流面积，从而保证执行机构20的速度(或流量)不变，实现精确控制。
参照图4，在指令速度为定值的情况下，检测到主阀前后压差PP-PU减小时，则增大主阀芯的控制电流IU，从而保证速度(或流量)不变；当检测到主阀前后压差PP-PU增大时，则减小主阀芯的控制电流IU，从而保证速度(或流量)不变。实时检测主阀前后的压差并反馈，根据速度控制方法自动调节主阀芯的控制电流IU，使主阀芯始终处于动态平衡的过程，从而实现较理想的速度控制曲线。
图5至图8提供了自动控制过程中所涉及的主要物理量的变化过程，以恒功率泵***为例，在工程机械主机中应用广泛；随着工作压力增高，实际中的主阀前后压差减小，当主阀压差减小时控制电流自动增大，主阀压差增大时控制电流自动减小，主阀控制电流由控制算法自动计算得出，不需人工干预，控制电流或阀芯过流面积自动补偿(或自动抵消)压差导致的流量变化，从而可以实现实测速度自动跟踪指令速度。
与图2所示的传统PID闭环控制不同，本发明涉及的主阀属于基于液压阀芯自调节的物理结构闭环控制，而且，本发明的技术方案不是基于实测速度的反馈进行PID调节，不需要PID控制器，本发明的技术方案通过指令速度得到的是对控制电流或阀芯过流面积的自动补偿，因此，本发明的液压***控制方法属于开环控制方式(即传统意义上的开环控制指的是电气控制，不包括液压或物理结构的闭环控制)。
进一步地，为了提高速度控制精度，参照图9，本发明的技术方案也可以结合图2所示的现有的速度补偿方法，形成一种开环+速度补偿的控制方法，即在本发明的开环控制方式的基础上增加速度补偿控制，具体地，利用拉线位移传感器检测执行机构的速度，并反馈速度VS反馈给比较器，同时比较器也接收到指令速度VUD，然后比较器将两者的误差v_error输入到控制器30。这样，参照图14，在执行机构20加速或者减速运动的过程中，利用本发明的开环控制方法实现对执行机构加减速运动的控制，即将检测到的主阀前后压差PP-PU与指令速度输入到控制器30，经过控制算法得出主阀的过流面积AU，根据主阀控制电流IU与过流面积AU关系插值得到主阀控制电流IU，从而由控制硬件直接输出控制电流IU，控制主阀开启相应的过流面积，从而保证执行机构20的速度(或流量)不变，实现对加减速的精确控制，具有响应快、超调小、不易出现速度波动等优势；在执行机构20恒定速度运动的过程中，通过拉线位移传感器实时检测执行机构20的实际速度，其中，执行机构20可以为液压油缸，并将实际速度作为反馈速度VS反馈给比较器，同时指令速度VUD也输入到比较器，比较器将实时检测速度误差(指令速度VUD-反馈速度VS)输入到控制器，这里的控制器可以采用PID控制器，由控制器根据实时检测速度误差对控制电流进行微调，即速度大时，控制电流减小；速度小时，控制电流增大；或者，这里的控制器也可以采用上述开环控制方法中涉及的控制器，根据实时检测速度误差所在的误差范围，来确定控制电流的调节值(或者控制电流的调节范围等)，此时的控制方式实质也是一种开环控制，而非PID闭环控制，避免产生超调等风险。或者，也可以通过拉线位移传感器实时检测执行机构20的实际速度，其中，执行机构20可以为液压油缸，并将实际速度作为反馈速度VS反馈给比较器，同时指令速度VUD也输入到比较器，比较器将实时检测速度误差(指令速度VUD-反馈速度VS)输入到控制器，也将检测到的主阀前后压差PP-PU同时输入到控制器，由控制器根据实时检测速度误差及主阀前后压差对控制电流进行微调，即速度大时，控制电流减小；速度小时，控制电流增大。
在一个具体实施例中，可以通过增加中间变量补偿的方式，来进一步提高工况适用范围。例如，可以增加中间变量补偿模块，对液压***中涉及的影响因素进行实时检测，从而对控制电流进行补偿，作为主阀10的控制电流的输入值。具体地，参照图15，中间变量补偿模块与控制器30中的比较器连接，中间变量补偿模块可以为温度补偿模块；压力检测装置40将检测到的主阀前后的压差，以及指令速度反馈给控制器30，通过控制算法得到主阀的过流面积AU，根据控制电流与过流面积AU关系插值得到控制电流值，并将控制电流值输入给比较器，同时，根据检测到的油液温度，温度补偿模块输出相应的电流值给比较器，经过比较器处理后，共同作为控制主阀10的控制电流IU。同理地，中间变量补偿模块也可以为黏度补偿模块，即通过黏度补偿模块，实时检测油液的黏度，黏度补偿模块输出相应的电流值给比较器，经过比较器处理后，共同作为控制主阀10的控制电流IU。或者，也可以对***中的其它元素进行检测，从而作为中间变量，对控制主阀10的控制电流进行补偿，以提高工况适用范围。其中，对于温度补偿模块，其作用在于检测油液温度，并转换为相应电流值，反馈给比较器，对主阀10的控制电流进行补偿；对于黏度补偿模块，其作用在于检测油液黏度，并转换为相应电流值，反馈给比较器，对主阀10的控制电流进行补偿；在本技术领域内属于比较常规的液压元件，在获知本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员能够对具体的温度补偿模块、黏度补偿模块等元件进行选择，因此，不再赘述。
本发明的液压***控制方法不局限于对单动作的速度控制，也可以应用于复合动作的速度控制，下面以两联机构复合动作为例进行说明。
具体地，参照图12，图12提供了一种两联机构复合动作的实施例，其中，两个工作联在结构上基本相同，在每个工作联中，液压泵50与主阀10的进油口连接，主阀10的回油口与油箱连接，主阀10的工作油口与执行机构20连接，其中，执行机构20可以为液压油缸、油液马达等，液压泵50可以采用变量泵，主阀10可以采用方向流量控制阀，在液压泵50与主阀10的进油口之间的油路上、在主阀10的回油口与油箱之间的油路上以及在主阀10的工作油口与执行机构20之间的油路上，均可以设置压力检测装置40，控制器30与两个工作联的主阀10的控制端分别连接。
相应地，参照图13，图13提供了一种两联机构复合动作时开环控制方法的实施例，具体的开环控制方法如下：对于第一工作联，压力检测装置40实时检测主阀阀前压力PP1以及主阀阀后压力PU1，将检测到的主阀前后压差PP1-PU1以及指令速度VUD1输入到控制器30，指令速度VUD1与执行机构油缸的无杆腔过流面积AF的积即为指令流量，执行机构油缸的无杆腔过流面积AF、油液密度ρ、小孔节流常数Cd等液压参数已知，经过公式(2)计算得到主阀的过流面积AU1，参照图11，在控制器30内存储有主阀控制电流IU1与过流面积AU1关系图表，根据主阀控制电流IU1与过流面积AU1关系插值得到主阀控制电流IU1，从而由控制硬件直接输出控制电流IU1，控制主阀开启相应的过流面积，对第一工作联中的执行机构的实际工作速度v1进行精确控制。同理地，对于第二工作联，压力检测装置40实时检测主阀阀前压力PP2以及主阀阀后压力PU2，将检测到的主阀前后压差PP2-PU2以及指令速度VUD2输入到控制器30，指令速度VUD2与执行机构油缸的无杆腔过流面积AF的积即为指令流量，执行机构油缸的无杆腔过流面积AF、油液密度ρ、小孔节流常数Cd等液压参数已知，经过公式(2)计算得到主阀的过流面积AU2，参照图11，在控制器30内存储有主阀控制电流IU2与过流面积AU2关系图表，根据主阀控制电流IU2与过流面积AU2关系插值得到主阀控制电流IU2，从而由控制硬件直接输出控制电流IU2，控制主阀开启相应的过流面积，对第二工作联中的执行机构的实际工作速度v2进行精确控制。
进一步地，可以在控制器30中设置速度控制方法及参数，并将速度控制系数设置合理的值，在各工作联进行复合动作时，采用速度控制系数对各工作联的指令速度进行修正，进而修正各工作联的实时控制信号，利用电控***改善***流量的分配特性，其流量分配特性与自动化程度均高于传统负载敏感***。
具体地，参照图13，以两联机构复合动作为例，为了方便描述，分为第一工作联与第二工作联，第一工作联与第二工作联进行复合动作且处于流量饱和工况，对于第一工作联中的指令速度VUD1，设置速度控制系数KU1，对于第二工作联中的指令速度VUD2，设置速度控制系数KU2，假设指令速度VUD1＞指令速度VUD2，则速度控制系数KU1设置为小于1的定值，具体可根据实际工况调节，速度控制系数KU2设置为1，可以得到较好的流量分配特性。
在实际控制中，为了弥补***中油液的泄露所产生的影响，可以使泵输出流量等于第一联回路执行机构需求流量QU1、第二联回路执行机构需求流量QU2以及一个固定值之和。可以使泵输出压力等于复合动作各执行机构最高联压力加上一个固定值(固定值一般不大于3MPa)。
可以理解的是，本发明的液压***控制方法并不局限于上述两联机构复合动作的实施例，也可以应用于三联及以上机构的复合动作的情况，其原理与两联机构复合动作的原理类似，在此不再赘述。
就主阀10的具体形式而言，可以采用多种结构。在上述各个实施例中，主要以主阀10为方向流量控制阀为例进行了说明，如电液比例方向流量控制阀；主阀10也可以采用其它液压阀，参照图16，图16提供了主阀10的另一种具体实施例，其中，主阀10可以为电比例节流阀，即以电比例节流阀替代上述各个实施例中的方向流量控制阀，形成的各具体实施例所涉及的液压***控制方法，能够实现基本相同的技术效果，在此不再赘述。
此外，本发明的液压***控制方法也可以应用于现有的负载敏感***中，具体地，主阀10可以采用阀前补偿负载敏感阀或阀后补偿负载敏感阀，即以阀前补偿负载敏感阀或阀后补偿负载敏感阀替代上述各个实施例中的方向流量控制阀，形成的各具体实施例所涉及的液压***控制方法，能够实现基本相同的技术效果，在此不再赘述。
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合相对全面的优选技术特征对本发明的优选实施方式进行描述。
参照图1至图16，本发明优选实施例中的液压***控制方法，其中，液压***包括至少一个工作联，工作联包括主阀10、执行机构20、控制器30以及压力检测装置40，控制器30与各个工作联中的主阀10的控制端连接，用于控制主阀10的主阀芯运动，在液压泵50与主阀10的进油口之间的油路上、在主阀10的回油口与油箱之间的油路上以及在主阀10的工作油口与执行机构20之间的油路上，均可以设置压力检测装置40；其中，主阀10可以为电液比例方向流量控制阀、电比例节流阀、阀前补偿负载敏感阀或阀后补偿负载敏感阀等，执行机构20可以为液压油缸或液压马达等，压力检测装置40可以为压差传感器或压力传感器等。液压***控制方法具体包括如下步骤：
压力检测装置40实时检测主阀阀前压力PP以及主阀阀后压力PU，将主阀阀前后的压差PP-PU以及指令速度VUD输入到控制器30，根据主阀芯过流公式：
Figure BDA0003811715210000151
指令速度VUD与执行机构油缸的无杆腔过流面积AF的积即为指令流量，其中，执行机构油缸的无杆腔过流面积AF、油液密度ρ、小孔节流常数Cd等液压参数已知，经过上述公式(2)计算得到主阀的过流面积AU，参照图11，根据主阀控制电流IU与过流面积AU关系插值得到主阀控制电流IU，从而由控制硬件直接输出控制电流IU，控制主阀开启相应的过流面积，从而保证执行机构20的速度(或流量)不变，实现精确控制。
对于流量未饱和工况，单动作或复合动作工作时，或者，对于流量饱和工况，单动作或复合动作工作时，本发明的液压***控制方法基本相同。然而，对于流量饱和工况时，复合动作工作时，以两联机构复合动作为例，三联及以上机构的复合动作原理类似，参照图13，假设第一工作联的指令速度VUD1＞第二工作联的指令速度VUD2，则给予第一工作联的指令速度VUD1的速度控制系数KU1设置为小于1的定值，具体可根据实际工况调节，给予第二工作联的指令速度VUD2的速度控制系数KU2设置为1，可以得到较好的流量分配特性。
本发明的液压***控制方法本质上是基于液压阀芯自调节的物理结构闭环，只需在主阀前后加装压差传感器(或压力传感器)并在控制器中存储相应的控制算法，以主阀前后压差作为反馈量，并将主阀前后压差以及指令速度共同作为输入量，经过相应的控制算法计算后，根据过流面积与控制电流之间的关系插值得到控制电流，实时调节主阀芯的控制电流，可对普通液阻控制、阀前补偿、阀后补偿等***进行较好的速度控制，属于开环控制方法。
与负载敏感流量分配***相比，本发明的流量分配***不需要压力补偿阀，不需对***做过多改造。
而且，能够与现有的速度补偿方法相结合，形成一种开环+速度补偿的控制方法，在加减速过程中，利用开环控制快速实现加减速运动，具有响应快、超调小、不易出现速度波动等优势；在恒定速度过程中，利用现有的速度补偿方法实时检测速度误差(指令速度-反馈速度)并对控制电流进行微调(速度大时，电流减小；速度小时，电流增大)。
进一步地，可以加入对油液温度、油液黏度等中间变量的检测，进一步提高工况适用范围。
对于流量饱和工况时，复合动作工作时，可以通过在控制器中设置速度控制方法及参数，并对控制系数设置合理的值，利用电控***改善***流量的分配特性，其流量分配特性与自动化程度均高于传统负载敏感***。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种液压***控制方法，其特征在于，所述液压***包括至少一个工作联，所述工作联包括主阀(10)、执行机构(20)以及用于检测所述主阀前后的压差的压力检测装置(40)，所述主阀(10)与执行机构(20)连接；所述液压***控制方法包括：
接收对所述主阀(10)的指令信号与所述压力检测装置(40)检测到的所述压差；
根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号；
根据所述实时控制信号控制所述主阀(10)。
2.根据权利要求1所述的液压***控制方法，其特征在于，
所述根据所述指令信号与所述压力检测装置(40)检测到的所述压差，确定实时控制信号，包括：
根据所述指令信号和所述主阀前后压差确定所述主阀的过流面积；
根据所述过流面积与预设的过流面积-控制信号的对应关系，确定所述实时控制信号。
3.根据权利要求1所述的液压***控制方法，其特征在于，所述液压***还包括用于检测油液状态信息的中间变量补偿模块；所述根据所述实时控制信号控制所述主阀(10)，包括：
通过所述中间变量补偿模块对所述实时控制信号进行补偿；
根据补偿后的实时控制信号控制所述主阀(10)；
其中，所述中间变量补偿模块为温度补偿模块或黏度补偿模块。
4.根据权利要求1所述的液压***控制方法，其特征在于，当多个所述工作联进行复合动作时，根据实际工况调节各所述工作联的所述指令信号的速度控制系数；
根据所述速度控制系数修正各所述工作联的所述实时控制信号。
5.根据权利要求4所述的液压***控制方法，其特征在于，多个所述工作联中包括进行复合动作且处于流量饱和工况的第一工作联与第二工作联；
所述根据实际工况调节各所述工作联的所述指令信号的速度控制系数，包括：
在所述指令信号为指令速度，且所述第一工作联的指令速度大于所述第二工作联的指令速度的情况下，将所述第一工作联的速度控制系数设置为小于1，所述第二工作联的速度控制系数设置为1。
6.根据权利要求1所述的液压***控制方法，其特征在于，在所述指令信号为指令速度的情况下，所述根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号，包括：
获取对所述执行机构(20)进行测速得到的反馈速度；
根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号。
7.根据权利要求6所述的液压***控制方法，其特征在于，所述根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号，包括：
在所述反馈速度指示所述执行机构(20)处于恒定速度的情况下，根据所述指令速度与所述反馈速度之间的差值与所述压差，确定所述实时控制信号。
8.根据权利要求6所述的液压***控制方法，其特征在于，所述根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号，还包括：
在所述反馈速度指示所述执行机构(20)处于变速过程的情况下，根据所述指令信号与所述压差，确定实时控制信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的液压***控制方法，其特征在于，所述实时控制信号为电流或先导控制压力。
10.一种可读存储介质，该可读存储介质上存储有可执行指令，其特征在于，该可执行指令被控制器(30)执行时实现权利要求1至9中任一项所述的液压***控制方法。
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WO2024124799A1 (zh) * 2022-12-14 2024-06-20 中联重科股份有限公司 自适应控制方法、装置及设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024124799A1 (zh) * 2022-12-14 2024-06-20 中联重科股份有限公司 自适应控制方法、装置及设备
CN116447184A (zh) * 2023-06-20 2023-07-18 中联重科股份有限公司 液压***控制方法、计算机设备及机器可读存储介质
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