本發(fā)明涉及液壓控制，具體涉及一種液壓系統(tǒng)及其控制方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、液壓系統(tǒng)因具有傳遞動力大、易于傳遞及配置等特點(diǎn)，在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如在高空作業(yè)車、挖掘機(jī)等工業(yè)機(jī)械中，液壓系統(tǒng)可以為機(jī)械臂的伸縮、旋轉(zhuǎn)等動作提供動力。

2、目前，對于液壓系統(tǒng)的控制主要依賴于閥控，在含變量泵的液壓系統(tǒng)中，泵排量的變化也可參與控制，這類控制的動力源一般是恒速轉(zhuǎn)動的，例如發(fā)動機(jī)以較高的恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，通過泵、閥來調(diào)整管路壓力，這無疑存在能源浪費(fèi)的情況，效率偏低。隨著電機(jī)作為動力源的普及，對電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的調(diào)節(jié)也開始被納入液壓控制的有效手段。

3、在電機(jī)控制、閥控和泵控相結(jié)合的液壓控制場景下，如何實現(xiàn)各種控制手段的巧妙配合，從而實現(xiàn)更好的液壓控制效果，是目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種液壓系統(tǒng)及其控制方法和裝置，能夠兼顧控制的響應(yīng)速度和精確度，并能夠提高節(jié)能效果，以及能夠規(guī)避電機(jī)超調(diào)帶來的安全風(fēng)險，從而大大提高液壓系統(tǒng)的控制效果。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種液壓系統(tǒng)的控制方法，所述液壓系統(tǒng)包括泵、閥和電機(jī)，所述方法包括以下步驟：獲取所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量；實時獲取所述電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，并實時獲取所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)，以及實時獲取所述液壓系統(tǒng)的實際流量；獲取所述電機(jī)的控制比例，并根據(jù)所述電機(jī)的控制比例、所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量計算所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量；根據(jù)所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量、所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)計算所述電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述實際轉(zhuǎn)速對所述電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，直到所述實際轉(zhuǎn)速與所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的誤差小于第一閾值時，結(jié)束對所述電機(jī)的調(diào)節(jié)控制；在結(jié)束對所述電機(jī)的調(diào)節(jié)控制后，根據(jù)所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量對所述泵和/或閥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，直到所述液壓系統(tǒng)的實際流量與所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量之間的誤差小于第二閾值時，結(jié)束對所述泵和/或閥的調(diào)節(jié)控制。

4、進(jìn)一步地，所述泵的運(yùn)行參數(shù)為所述泵的斜盤角度，所述閥的運(yùn)行參數(shù)為所述閥的開啟角度，所述液壓系統(tǒng)的流量與所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)、所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：

5、q＝n*vmax*α(s)*β(θ)

6、其中，q表示所述液壓系統(tǒng)的流量，n表示所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速，vmax表示所述泵的最大排量，s表示所述泵的斜盤角度，α(s)為所述泵的實際排量與最大排量之比關(guān)于s的函數(shù)，θ表示所述閥的開啟角度，β(θ)為所述閥的流量關(guān)于θ的函數(shù)。

7、進(jìn)一步地，獲取所述電機(jī)的控制比例，具體包括：獲取所述液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的總響應(yīng)時間；獲取所述泵和/或閥的響應(yīng)時間；根據(jù)所述總響應(yīng)時間和所述泵和/或閥的響應(yīng)時間計算所述電機(jī)的控制時間；根據(jù)所述泵和/或閥的響應(yīng)時間和所述電機(jī)的控制時間計算所述電機(jī)的控制比例。

8、進(jìn)一步地，通過下式計算所述電機(jī)的控制比例：

9、λ＝1-[t2/(t1+t2)]2

10、其中，λ表示所述電機(jī)的控制比例，t1表示所述電機(jī)的控制時間，t2表示所述泵和/或閥的響應(yīng)時間。

11、進(jìn)一步地，通過下式計算所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量：

12、qmotor＝qstatus+λ*(qtarget-qstatus)

13、其中，qmotor表示所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量，qstatus表示所述液壓系統(tǒng)的實際流量，qtarget表示所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量。

14、進(jìn)一步地，在計算得到所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量之后，還包括：判斷計算得到的所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量是否小于電機(jī)控制余量，若是，則以所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量的計算結(jié)果為準(zhǔn)，若否，則將所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量改設(shè)置為所述液壓系統(tǒng)的實際流量；獲取所述泵閥的控制比例，并根據(jù)所述泵閥的控制比例、所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量計算所述泵和/或閥控制的目標(biāo)流量；判斷計算得到的所述泵和/或閥控制的目標(biāo)流量是否在泵閥控制余量之內(nèi)，若是，則以所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量的計算結(jié)果為準(zhǔn)，若否，則將所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量改設(shè)置為所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量。

15、一種液壓系統(tǒng)的控制裝置，所述液壓系統(tǒng)包括泵、閥和電機(jī)，所述裝置包括：第一獲取模塊，所述第一獲取模塊用于獲取所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量；第二獲取模塊，所述第二獲取模塊用于實時獲取所述電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，并實時獲取所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)，以及實時獲取所述液壓系統(tǒng)的實際流量；第一計算模塊，所述第一計算模塊用于獲取所述電機(jī)的控制比例，并根據(jù)所述電機(jī)的控制比例、所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量計算所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量；第二計算模塊，所述第二計算模塊用于根據(jù)所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量、所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)計算所述電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；第一控制模塊，所述第一控制模塊用于根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述實際轉(zhuǎn)速對所述電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，直到所述實際轉(zhuǎn)速與所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的誤差小于第一閾值時，結(jié)束對所述電機(jī)的調(diào)節(jié)控制；第二控制模塊，所述第二控制模塊用于在所述第一控制模塊結(jié)束對所述電機(jī)的調(diào)節(jié)控制后，根據(jù)所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量對所述泵和/或閥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，直到所述液壓系統(tǒng)的實際流量與所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量之間的誤差小于第二閾值時，結(jié)束對所述泵和/或閥的調(diào)節(jié)控制。

16、進(jìn)一步地，所述泵的運(yùn)行參數(shù)為所述泵的斜盤角度，所述閥的運(yùn)行參數(shù)為所述閥的開啟角度，所述液壓系統(tǒng)的流量與所述泵和所述閥的運(yùn)行參數(shù)、所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：

17、q＝n*vmax*α(s)*β(θ)

18、其中，q表示所述液壓系統(tǒng)的流量，n表示所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速，vmax表示所述泵的最大排量，s表示所述泵的斜盤角度，α(s)為所述泵的實際排量與最大排量之比關(guān)于s的函數(shù)，θ表示所述閥的開啟角度，β(θ)為所述閥的流量關(guān)于θ的函數(shù)。

19、進(jìn)一步地，所述第一計算模塊具體用于：獲取所述液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的總響應(yīng)時間；獲取所述泵和/或閥的響應(yīng)時間；根據(jù)所述總響應(yīng)時間和所述泵和/或閥的響應(yīng)時間計算所述電機(jī)的控制時間；根據(jù)所述泵和/或閥的響應(yīng)時間和所述電機(jī)的控制時間計算所述電機(jī)的控制比例。

20、進(jìn)一步地，所述第一計算模塊通過下式計算所述電機(jī)的控制比例：

21、λ＝1-[t2/(t1+t2)]2

22、其中，λ表示所述電機(jī)的控制比例，t1表示所述電機(jī)的控制時間，t2表示所述泵和/或閥的響應(yīng)時間。

23、進(jìn)一步地，所述第一計算模塊通過下式計算所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量：

24、qmotor＝qstatus+λ*(qtarget-qstatus)

25、其中，qmotor表示所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量，qstatus表示所述液壓系統(tǒng)的實際流量，qtarget表示所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量。

26、進(jìn)一步地，所述第一計算模塊在計算得到所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量之后，還用于：判斷計算得到的所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量是否小于電機(jī)控制余量，若是，則以所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量的計算結(jié)果為準(zhǔn)，若否，則將所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量改設(shè)置為所述液壓系統(tǒng)的實際流量；獲取所述泵閥的控制比例，并根據(jù)所述泵閥的控制比例、所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量和所述液壓系統(tǒng)的實際流量計算所述泵和/或閥控制的目標(biāo)流量；判斷計算得到的所述泵和/或閥控制的目標(biāo)流量是否在泵閥控制余量之內(nèi)，若是，則以所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量的計算結(jié)果為準(zhǔn)，若否，則將所述電機(jī)控制的目標(biāo)流量改設(shè)置為所述液壓系統(tǒng)的目標(biāo)流量。

27、一種液壓系統(tǒng)，包括上述液壓系統(tǒng)的控制裝置。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、本發(fā)明通過先電機(jī)環(huán)、后泵閥環(huán)深度耦合的控制策略，能夠使電機(jī)更大程度地參與到控制過程，從而提高節(jié)能效果；并且二者控制相配合，既能夠提高控制的響應(yīng)速度、又能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制；通過依據(jù)電機(jī)控制的控制比例，得到電機(jī)控制對應(yīng)的目標(biāo)流量，能夠規(guī)避電機(jī)超調(diào)帶來的安全風(fēng)險。由此，能夠大大提高液壓系統(tǒng)的控制效果。