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专利号: 2023102927849
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法,其特征在于,其包括以下步骤:

步骤1:识别变转速泵阀执行器的运动状态;

获取第一执行器的输出信号α1和第二执行器的输出信号α2,直到第n执行器的输出信号αn;当k=f(αi≠0)=1,i=1,2,…,n时,运动状态识别结果为执行器单动;当k=f(αi≠0)≥

2,i=1,2,…,n时,运动状态识别结果为执行器复合动作;当k=f(αi≠0)=0,i=1,2,…,n时,运动状态识别结果为待机状态;

步骤2:多执行器变转速泵阀控制策略的选择与协调;

获取步骤1中的运动状态识别结果,执行器单动的控制策略确定为单动控制策略;执行器复合动作的控制策略确定为复合动作控制策略;待机状态不需要启动控制策略;

步骤21:所述的单动控制策略,采取多路阀阀口全开,泵流量控制器控制伺服电动机转速实现变转速泵控执行器运动的单动控制策略;

执行器单动状态时,主控制器根据执行器电控手柄的开度信号预控泵流量控制器输出基础流量使系统建压,压力补偿控制器输出最大阀芯控制信号Xmax控制多路阀阀口全开,压力传感器实时采集多路阀进出口压力p1、p2和泵口压力ps1,经计算将多路阀压差信号Δp=p1‑p2实时传递到主控制器,主控制器实时根据负载压力pL与多路阀压差信号Δp计算泵口理论压力psT,输出信号至泵流量控制器驱动定量泵,通过实时控制泵口压力以改变阀口压差,使其满足下式:ps1=pL+Δp=pL+(p1‑p2);

式中:ps1表示第一泵口压力;pL表示负载压力;Δp表示多路阀压差信号;p1表示第一多路阀进出口压力;p2表示第二多路阀进出口压力;

通过变转速泵控制流量,实现执行器运动的单动控制策略;

步骤22:所述的复合动作控制策略,选择采取压力补偿控制器实时在线修正多路阀阀芯位移,控制执行器多路阀的阀口开度实现阀控多执行器运动,泵流量控制器变转速驱动泵匹配系统流量的复合动作控制策略;

执行器复合动作状态时,执行器控制手柄输出信号为α1,α2,…,αi,泵流量控制器首先根据执行器电控手柄输出信号预设伺服电动机转速,控制伺服电动机驱动定量泵输出系统基础流量,压力补偿控制器通过压力传感器和位移传感器采集多路阀的压力信号和位移信号,实时计算多路阀的流量Q1,Q2,…,Qi和压差Δp11,Δp22,…,Δpjj,当Q1+Q2+…+Qi

式中:ps2表示第二泵口压力;pL1表示第一执行器实时负载压力;Δp11表示第一多路阀实时压差;pL2表示第二执行器实时负载压力;Δp22表示第二多路阀实时压差;pLk表示执行器k实时负载压力;Δpjj表示多路阀j实时压差;k表示执行器编号,k∈(1,i);j表示多路阀编号,j∈(1,i);

通过泵阀复合控制流量分配,实现泵流量控制器变转速驱动泵匹配系统流量的复合动作控制策略;

步骤3:控制执行器复合动作,实现多路阀变转速泵阀复合控制;

当执行器复合动作状态时,压力补偿控制器实时计算的多路阀的流量Q1,Q2,…,Qi满足Q1+Q2+…+Qi=Qsmax时,系统处于流量饱和状态,此时主控制器对执行器控制手柄输出信号α1,α2,…,αi进行抗饱和算法处理,将输出信号进行等比例减小,得到新的输出信号α'k,如下所示:式中:α'k表示处理后的第k个执行器控制手柄输出信号;αmax表示系统定量泵最大输出理论Qsmax对应的控制手柄最大理论输出信号; (k=1,2,…,i)表示对控制手柄实际输出信号求和;αk表示第k个执行器控制手柄输出信号;i表示执行器总数;

再将新的输出信号α′1,α′2,…,α′i替代步骤22的控制手柄输出信号,继续按步骤22执行复合动作控制策略,保证多执行器运动协调性。

2.根据权利要求1所述的用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法,其特征在于,所述步骤多执行器变转速泵阀复合控制方法,具体为:主控制器采集各执行器电控手柄的开度信号,根据步骤1进行各执行器的运动状态的识别;根据步骤2协调控制压力补偿控制器和泵流量控制器实现执行器单动或复合动作的控制策略;根据步骤3实现控制手柄输出信号的抗饱和算法处理。

3.根据权利要求1所述的用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法,其特征在于,所述步骤2中的泵流量控制器用于接收主控制器速度控制信号,同时接收编码器速度反馈信号,构成伺服电动机速度闭环控制,最终控制伺服电动机驱动定量泵输出系统所需的流量。

4.根据权利要求1所述的用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法,其特征在于,所述步骤2与步骤3中的压力补偿控制器用于接收主控制器控制信号,通过压力传感器和位移传感器实时采集各执行器多路阀进出口压力、泵口压力和多路阀阀芯位移信号,并实时计算各执行器多路阀压差和流量并传递至主控制器,在执行器单动时输出最大阀芯控制信号Xmax控制多路阀阀口全开,实现泵控执行器运动;在执行器复合动作时实时在线修正多路阀阀芯位移控制信号X1、X2,…,Xi,实现压力补偿及阀控多执行器运动。

5.根据权利要求1所述的用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法,其特征在于,所述步骤3中的执行器复合动作过程具体为:所述执行器复合动作时压力补偿控制器将通过实验得到多路阀流量Q、多路阀压差信号Δp和阀芯位移控制信号X的关系储存在压力补偿控制器中,通过控制多路阀进出口之间的压差Δpi,使多路阀j阀芯位移控制信号Xj满足下式:式中:Xj表示多路阀j阀芯位移控制信号;Δpj0表示多路阀j的最小压差;xj表示多路阀j阀芯修正前位移;

实现通过多路阀阀口的流量不随负载压力的改变而改变,进而达到压力补偿作用。

6.一种用于实现根据权利要求1所述的用于液压控制的多执行器变转速泵阀复合控制方法的控制系统,其特征在于,能够用于多执行器变转速泵阀复合控制系统,所述系统由电控手柄、主控制器、泵流量控制单元、压力补偿控制器单元及执行器构成;

所述执行器电控手柄包括第一执行器电控手柄和第二执行器电控手柄和第执行器电控手柄,根据工况需求输出控制信号到主控制器中;

所述主控制器实现执行器运动状态识别和控制策略的选择与协调;

所述泵流量控制单元接收主控制器控制信号,控制伺服电动机驱动定量泵输出压力和流量,溢流阀起过载保护作用;

所述压力补偿器控制单元接收主控制器控制信号,按控制策略实现第一多路阀、第二多路阀和第n多路阀阀芯位移的控制和压差信号处理与传递;

所述执行器包括第一执行器、第二执行器和第n执行器,为液压缸或液压马达或两者任意组合,实现将压力能转化为机械能对外做功。