1.一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制系统,其特征在于,所述系统包括液压泵(1)、卷扬换向阀(2)、平衡阀(3)、卷扬马达(4)、转速传感器(5)、控制器(6)、第一压力传感器(7)和第二压力传感器(8);
所述液压泵(1)与所述卷扬换向阀(2)连接,所述卷扬换向阀(2)的一个口经过两端平衡阀(3)连接所述卷扬马达(4)的一端,所述卷扬换向阀(2)的另一个口连接所述卷扬马达(4)的另一端;
所述转速传感器(5)与所述卷扬马达(4)连接,用于对马达转速进行实时检测及示数辨识;
所述第一压力传感器(7)一端连接所述卷扬马达(4)的左侧油路,所述第一压力传感器(7)另一端接所述控制器(6);所述第二压力传感器(8)一端连接所述卷扬马达(4)的右侧油路,所述第二压力传感器(8)另一端接所述控制器(6);所述第一压力传感器(7)和所述第二压力传感器(8)用于对所述卷扬马达(4)的进出口压力实时检测;
所述控制器(6)一端接所述转速传感器(5)、所述第一压力传感器(7)和所述第二压力传感器(8),所述控制器(6)另一端接所述卷扬马达(4),所述控制器(6)用于针对不同的卷扬负载根据最优效率特性模型调节马达的排量,以实现对泵效率和卷扬马达效率乘积的调节,使泵和卷扬马达的综合效率处在高效区;所述最优效率特性模型反映负载与最高综合效率下马达排量的近似线性关系。
2.根据权利要求1所述的一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制系统,其特征在于,所述最优效率特性模型按照以下方式获得:通过正交实验法获得负载压力和最优效率下马达排量的数据对;
以最小二乘法拟合出负载与最高效率下马达排量的近似线性关系,得到最优效率特性模型。
3.根据权利要求1所述的一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制系统,其特征在于,所述控制器(6)中包括自适应模糊PID控制器;所述自适应模糊PID控制器以系统效率的偏差e和偏差变化率ec作为输入。
4.根据权利要求1所述的一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制系统,其特征在于,所述卷扬换向阀(2)处于右位,卷扬液压系统处于负载上提工况;所述卷扬换向阀(2)处于左位,卷扬液压系统处于负载下放工况。
5.根据权利要求1所述的一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制系统,其特征在于,所述转速传感器(5)为所述卷扬马达(4)自带的转速传感器。
6.一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制方法,其特征在于,应用于权利要求1~5任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制器按照以下步骤对卷扬液压系统中卷扬马达排量进行控制:接收所述第一压力传感器(7)、所述第二压力传感器(8)检测到的卷扬马达(4)的进出口压力;
计算进出口压力差得到负载信号,并对所述负载信号进行低通滤波处理;
基于低通滤波处理后的负载信号和最优效率特性模型进行自适应模拟PID控制,根据负载调整卷扬马达(4)的排量;
获取所述转速传感器(5)检测到的调整马达排量后的马达转速,以及所述第一压力传感器(7)和所述第二压力传感器(8)检测到的调整后的卷扬马达(4)的进出口压力;
根据调整后的马达转速和调整后的卷扬马达(4)的进出口压力计算液压泵效率和卷扬马达效率;
计算泵效率和马达效率的乘积,得到调整后的系统效率;判断调整后的系统效率是否处于高效区;
对符合系统边界条件的调整进行多次迭代,直至满足迭代终止条件,所述迭代终止条件为所述系统综合效率达到本迭代周期的全局最优值,输出最优排量值。
7.根据权利要求6所述的一种卷扬液压系统泵马达高效利用的控制方法,其特征在于,在利用自适应模糊PID控制器进行控制之前,还包括:设置系统边界条件,包括马达排量Vp满足Vmin<Vp<Vmax,Vmin为最小马达排量,Vmax为最大马达排量;马达转速nm满足nmin<nm<nmax,nmin为最小马达转速,nmax为最大马达转速;系统压力Pp<Pγ。