專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
挖掘機(jī)是常用的一種工程機(jī)械，其通常包括本體部分和臂架部分，本體部分包括行走體、旋轉(zhuǎn)體和二者之間的回轉(zhuǎn)裝置，臂架部分包括主臂、副臂和鏟斗。工作過(guò)程中，分別通過(guò)三個(gè)液壓缸控制主臂、副臂和鏟斗三者的旋轉(zhuǎn)角度，回轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)，三個(gè)液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置均由液壓泵供給流量，因此，如何精確控制液壓泵的流量成為自動(dòng)化精確控制挖掘機(jī)動(dòng)作的關(guān)鍵所在。現(xiàn)有的挖掘機(jī)液壓泵的控制方法可以分為兩類(lèi) 一種是由操作手柄控制先導(dǎo)壓力，控制多路閥閥芯的位移，多路閥閥芯的位移變化控制泵的流量，如負(fù)反饋、負(fù)荷傳感系統(tǒng)。在此類(lèi)控制方式中，液壓泵的流量控制需要經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)較多，反應(yīng)不夠靈敏、存在滯后性，與挖掘機(jī)自動(dòng)化控制所需的流量有較大的誤差。另一種挖掘機(jī)的液壓泵控制方式為由操作手柄控制先導(dǎo)壓力，如正反饋流量控制，先導(dǎo)壓力分為兩路一路控制多路閥閥芯的位移，進(jìn)而控制挖掘機(jī)液壓缸的速度；另一路控制流量。在對(duì)此類(lèi)挖掘機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制時(shí)，由于先前挖掘機(jī)匹配過(guò)程中，先導(dǎo)壓力與所需的流量存在一定的誤差，同時(shí)由于挖掘機(jī)在多變的工況下(如主臂舉升合流或負(fù)載壓力過(guò)大產(chǎn)生泄流時(shí))運(yùn)行速度會(huì)發(fā)生改變。同時(shí)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，液壓泵的輸出流量的穩(wěn)定性無(wú)法保證。有鑒于此，亟待針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有挖掘機(jī)的液壓泵控制系統(tǒng)和方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高挖掘機(jī)液壓泵流量控制的準(zhǔn)確性，保證液壓泵輸出流量的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的液壓泵流量的精確控制，保證液壓泵輸出流量的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械較高精度地按照預(yù)定軌跡的運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，所述工程機(jī)械包括行走體，與所述行走體水平回轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)體，與所述旋轉(zhuǎn)體依次首尾豎直回轉(zhuǎn)連接的主臂、至少一個(gè)副臂和裝載部件，回轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)體、所述主臂、各個(gè)副臂和所述裝載部件每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，所述液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置均由液壓泵供給流量；所述液壓泵控制方法包括如下步驟I)獲取所述旋轉(zhuǎn)體、主臂、各個(gè)副臂和裝載部件的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)；2)根據(jù)所述實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取所述工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，根據(jù)所述需求流量輸出控制指令；3)接收所述控制指令，控制所述液壓泵的流量，以使所述液壓泵輸出所述需求流量。優(yōu)選地，所述步驟I)中具體通過(guò)如下步驟獲取所述實(shí)際位姿參數(shù)首先，采用多個(gè)傾角傳感器分別檢測(cè)所述主臂與重力的傾角、各個(gè)副臂與重力的傾角、裝載部件與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體與行走體的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面內(nèi)的傾角，采用回轉(zhuǎn)角度傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于行走體的實(shí)際回轉(zhuǎn)角，再通過(guò)幾何空間轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度；所述步驟2)具體為21)根據(jù)各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度差值，回轉(zhuǎn)裝置的實(shí)際回轉(zhuǎn)角 與預(yù)設(shè)的目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角差值，獲取所述液壓泵的需求流量，減小需求流量的波動(dòng)，再將需求流量除以所述工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量；22)按照步驟21)的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。所述步驟3)具體為31)將所述PWM脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)電磁比例閥放大器進(jìn)行放大；32)將放大后的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給液壓泵的流量控制閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵流量的控制。優(yōu)選地，所述步驟21)中獲取調(diào)整需求流量后還包括步驟211)根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)=上次所需流量/完成流量，再獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)。優(yōu)選地，還包括步驟檢測(cè)所述液壓泵的傾角和/或流量；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵的傾角和/或流量小于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵的傾角和/或流量大于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。優(yōu)選地,還包括步驟根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；其中，流量系數(shù)Kflw = Q/Q祖，Q為需求流量，Qmax為液壓泵的最大流量；功率系數(shù)Kp· = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵消耗的功率，Pmax為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。優(yōu)選地，還包括壓力截?cái)嗖襟E檢測(cè)所述液壓泵出口壓力，當(dāng)所述出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將所述液壓泵流量減到最小。優(yōu)選地，還包括防過(guò)載步驟檢測(cè)所述工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)開(kāi)度，獲取所述功率系數(shù)，并當(dāng)所述功率系數(shù)大于I時(shí)，減小泵的輸出流量，增大油門(mén)開(kāi)度。
優(yōu)選地，還包括怠速控制步驟當(dāng)所述需求流量為零時(shí)，減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)至怠速狀態(tài)。優(yōu)選地，所述工程機(jī)械為挖掘機(jī)。本發(fā)明提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，該方法包括如下步驟首先，獲取所述旋轉(zhuǎn)體、主臂、各個(gè)副臂和裝載部件的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)；然后根據(jù)所述實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取所述工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，根據(jù)所述需求流量輸出控制指令；最后接收所述控制指令，控制所述液壓泵的流量，以使所述液壓泵輸出所述需求流量。采用這種控制方法，通過(guò)控制器對(duì)實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)的比較和分析，能夠直接、準(zhǔn)確地獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，控制液壓泵的輸出流量，從而使挖掘機(jī)按照預(yù)定軌跡運(yùn)行。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本控制方法無(wú)需經(jīng)過(guò)操作手柄控制先導(dǎo)壓力，再由先導(dǎo)壓力控制泵的流量，或是由先導(dǎo)壓力控制多路閥，再由多路閥控制泵的流量，克服了由于中間環(huán)節(jié)相對(duì)過(guò)多而引起的相應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，大大提高了液壓泵4流量控制的精度，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)的自動(dòng)化控制。本發(fā)明還提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械包括行走體，與所述行走體水平回轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)體，與所述旋轉(zhuǎn)體依次首尾豎直回轉(zhuǎn)連接的主臂、至少一個(gè)副臂，所述副臂末端連接有裝載部件，回轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)體、所述主臂、各個(gè)副臂和所述裝載部件每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，所述液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置均由液壓泵供給流量；所述液壓泵控制系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，用于獲取所述旋轉(zhuǎn)體、主臂、各個(gè)副臂和裝載部件的實(shí)際位姿參數(shù)；軌跡規(guī)劃器，用于根據(jù)所述工程機(jī)械預(yù)設(shè)目標(biāo)位姿參數(shù)；控制器，設(shè)于所述檢測(cè)裝置、軌跡規(guī)劃器的輸出端，用于接收所述實(shí)際位姿參數(shù)和預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取所述工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，根據(jù)所述需求流量輸出控制指令；執(zhí)行裝置，設(shè)于所述控制器的輸出端，用于接收所述控制指令，控制所述液壓泵的流量，以使所述液壓泵輸出所述需求流量。優(yōu)選地，所述檢測(cè)裝置為多個(gè)傾角傳感器，分別用于檢測(cè)所述主臂與重力的傾角、各個(gè)副臂與重力的傾角、裝載部件與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體與行走體的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面內(nèi)的傾角，所述檢測(cè)裝置還包括檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于行走體的實(shí)際回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角度傳感器所述控制器包括DSP模塊，用于通過(guò)幾何空間轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度差值，再由實(shí)際回轉(zhuǎn)角和目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角度差值，獲取液壓泵需求流量，減小需求流量的波動(dòng)，再將需求流量除以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量；所述控制器還包括按照DSP模塊的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的寄存器；所述執(zhí)行裝置包括對(duì)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大的電磁比例閥放大器和按照電磁比例閥放大器的結(jié)果輸出需求流量的流量控制閥。優(yōu)選地，所述控制器還用于根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)=上次所需流量/完成流量，獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)。優(yōu)選地，還包括檢測(cè)所 述液壓泵傾角的傾角檢測(cè)裝置和檢測(cè)所述液壓泵流量的流量檢測(cè)裝置；所述控制器還用于當(dāng)檢測(cè)到液壓泵的傾角和/或流量小于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵的傾角和/或流量大于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。優(yōu)選地，所述控制器還用于根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；其中，流量系數(shù)Kflw = Q/Qmx，Q為需求流量，Qmax為液壓泵的最大流量；功率系數(shù)Kp· = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵消耗的功率，Pmax為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。優(yōu)選地，還包括檢測(cè)所述液壓泵出口壓力的壓力檢測(cè)裝置；所述控制器還用于當(dāng)所述出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將所述液壓泵流量減到最小。優(yōu)選地，還包括檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度的油門(mén)開(kāi)度檢測(cè)裝置；所述控制器還用于根據(jù)所述油門(mén)開(kāi)度獲取所述功率系數(shù)，并當(dāng)所述功率系數(shù)大于I時(shí)，減小泵的輸出流量，增大油門(mén)開(kāi)度。優(yōu)選地，還包括所述控制器還用于在所述需求量為零時(shí)，減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)至怠速狀態(tài)。優(yōu)選地，所述工程機(jī)械為挖掘機(jī)。由于上述液壓泵控制方法具有如上所述的技術(shù)效果，因此，與上述液壓泵控制方法對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。


圖I為本發(fā)明所提供液壓泵控制方法的一種具體實(shí)施方式
的流程框圖；圖2為與圖I對(duì)應(yīng)的液壓泵控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所提供液壓泵控制方法的另一種具體實(shí)施方式
的流程框圖；圖4為圖2中的臂架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為第一夾角與第一油缸長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖6為第二夾角與第二油缸長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖7為第三夾角與第三油缸長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖8為實(shí)際回轉(zhuǎn)角和目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的差值與所需流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖9為本發(fā)明所提供液壓泵控制方法的第三種具體實(shí)施方式
的流程框圖；圖10為與圖9對(duì)應(yīng)的液壓泵控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明所提供液壓泵控制系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明所提供液壓泵控制系統(tǒng)的第二種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，圖I至圖12中的附圖標(biāo)記與部件名稱(chēng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為檢測(cè)裝置I ;第一傾角傳感器11 ;第二傾角傳感器12 ;第三傾角傳感器13 ;第四傾角傳感器14 ;回轉(zhuǎn)角度傳感器15 ;壓力檢測(cè)裝置16 ;油門(mén)開(kāi)度檢測(cè)裝置17 ;轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置18 ;流量檢測(cè)裝置19 ;油泵傾角檢測(cè)裝置120 ；控制器2 ；DSP模塊21 ;寄存器22 ；執(zhí)行裝置3 ；電磁比例閥放大器31 ;流量控制閥32 ；液壓泵4 ；發(fā)動(dòng)機(jī)5;
本體10 ;回轉(zhuǎn)裝置101 ;行走體102 ;旋轉(zhuǎn)體103 ；臂架20 ;主臂201 ;副臂202 ;裝載部件203 ;第一液壓缸204 ;第二液壓缸205 ;第三液壓缸206。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心為提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法和系統(tǒng)，該控制方法和系統(tǒng)能夠提高液壓泵流量的精確度，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械準(zhǔn)確地按照預(yù)定軌跡運(yùn)行。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖I和圖2，圖I為本發(fā)明所提供液壓泵控制方法的一種具體實(shí)施方式
的流程框圖；圖2為與圖I對(duì)應(yīng)的液壓泵控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，如圖I和圖2所示，本發(fā)明提供的液壓泵控制方法用于工程機(jī)械上，該工程機(jī)械包括本體10部分和臂架20部分，本體10部分包括行走體102、旋轉(zhuǎn)體103和二者之間的回轉(zhuǎn)裝置101，臂架20部分包括主臂201、至少一個(gè)副臂202和連接于副臂202末端的裝載部件203，回轉(zhuǎn)裝置101驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體103回轉(zhuǎn)，主臂201、各個(gè)副臂202和裝載部件203每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置101均由液壓泵4供給流量；上述液壓泵控制方法具體包括如下步驟Sll :獲取旋轉(zhuǎn)體103、主臂201、各個(gè)副臂202和裝載部件203的實(shí)際位姿參數(shù)和預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)；S12 :根據(jù)實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵4的需求流量Q，根據(jù)需求流量Q輸出控制指令；S13 :根據(jù)需求流量Q輸出控制指令，控制液壓泵4的流量，以使所述液壓泵4輸出所述需求流量。采用這種控制方法，通過(guò)控制器對(duì)實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)的比較和分析，能夠直接、準(zhǔn)確地獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，控制液壓泵的輸出流量，從而使挖掘機(jī)按照預(yù)定軌跡運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本控制方法無(wú)需經(jīng)過(guò)操作手柄控制先導(dǎo)壓力，再由先導(dǎo)壓力控制泵的流量，或是由先導(dǎo)壓力控制多路閥，再由多路閥控制泵的流量，克服了由于中間環(huán)節(jié)相對(duì)過(guò)多而引起的相應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，大大提高了液壓泵4流量控制的精度，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)的自動(dòng)化控制。在另一種具體實(shí)施方式
中，如圖3所示，該圖為發(fā)明所提供液壓泵控制方法的另一種具體實(shí)施方式
的流程框圖；上述液壓泵控制方法可以具體包括步驟S21 采用多個(gè)傾角傳感器檢測(cè)主臂201與重力的傾角、各個(gè)副臂202與重力的傾角、裝載部件203與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體103與行走體102的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面(例如XOZ平面)內(nèi)的傾角，采用回轉(zhuǎn)角度傳感器15測(cè)量旋轉(zhuǎn)體103與行走體102之間的實(shí)際回轉(zhuǎn)角。下面以挖掘機(jī)為例，具體描述上述液壓泵控制方法的控制過(guò)程，挖掘機(jī)的裝載部件203為鏟斗，其副臂202的數(shù)目為一個(gè)，旋轉(zhuǎn)體103與主臂201之間設(shè)有第一液壓缸204、主臂201與副臂202之間設(shè)有第二液壓缸205、副臂202和鏟斗之間設(shè)有第三液壓缸206。對(duì)于上述挖掘機(jī)，請(qǐng)參考圖4，圖4為圖2中的臂架20的結(jié)構(gòu)示意圖。首先建立三維坐標(biāo)系如圖I所示，可以具體采用安裝于主臂201上的第一傾角傳感器11、安裝于副臂202上的第二傾角傳感器12、安裝于鏟斗上的第三傾角傳感器13、安裝于旋轉(zhuǎn)體103上的第四傾角傳感器14和安裝于回轉(zhuǎn)裝置101上的回轉(zhuǎn)角度傳感器15分別檢測(cè)主臂201與重力的第一傾角Q1、副臂202與重力的第二傾角θ2、鏟斗與重力的第三傾角θ3、旋轉(zhuǎn)體103與 行走體102的回轉(zhuǎn)軸線與重力在豎直平面XOZ內(nèi)的第四傾角θ χ、旋轉(zhuǎn)體103與行走體102之間的實(shí)際回轉(zhuǎn)角Θ RO再計(jì)算連接旋轉(zhuǎn)體103與主臂201的第一液壓缸204的第一長(zhǎng)度L1、連接主臂201和副臂202的第二液壓缸205的第二長(zhǎng)度L2、連接副臂202和鏟斗的第三液壓缸206的第三長(zhǎng)度L3。具體地，由第一傾角Θ i和旋轉(zhuǎn)體103在平面XOZ上與第四傾角θ χ，經(jīng)公式Θ L1 = Θ r θ χ+ Θ L01求出旋轉(zhuǎn)體103與主臂201的第一夾角Θ L1 ；其中Θ L01為主臂201角度補(bǔ)償數(shù)值。因?yàn)闄z測(cè)角度Θ i與θ χ差值和Θ L1實(shí)際角度的不同，用補(bǔ)償數(shù)值Θ L01進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也用來(lái)補(bǔ)償傾角傳感器的安裝誤差。同理，通過(guò)Θ L2 = θ 2- Θ ^ Θ L02求出主臂201和副臂202的第二夾角θ 2、通過(guò)Θ L3 = Θ 3- θ 2+ Θ L03求出副臂202和鏟斗的第三夾角Θ L3。進(jìn)一步地，根據(jù)幾何學(xué)關(guān)系能夠求出第一夾角Θ u與第一長(zhǎng)度L1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖5所不,第二夾角Θ u與第二長(zhǎng)度L2的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如圖6所不,第三夾角Θ u與第三長(zhǎng)度L3的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖7所示。獲取初級(jí)實(shí)際位姿參數(shù)后，只需根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系即可獲取各個(gè)液壓缸的長(zhǎng)度。更近一步地，還可以將上述附圖制作成相應(yīng)的表以供控制過(guò)程中查詢(xún)使用，這樣能夠避免采用幾何學(xué)計(jì)算的方法進(jìn)行大量的運(yùn)算，加快控制過(guò)程的反應(yīng)速度，更進(jìn)一步提高控制過(guò)程的效率。此外，上述回轉(zhuǎn)角91；可以通過(guò)安裝于回轉(zhuǎn)裝置上的回轉(zhuǎn)角度傳感器15直接獲取。上述液壓泵控制方法中的實(shí)際位姿參數(shù)可以包括初級(jí)位姿參數(shù)、中間位姿參數(shù)和終極位姿參數(shù)，例如圖I所示的挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，該挖掘機(jī)的初級(jí)位姿參數(shù)可以具體為上述第一傾角Q1、第二傾角θ2、第三傾角θ3、第四傾角回轉(zhuǎn)角θκ;該挖掘機(jī)的中間位姿參數(shù)可以具體為第一夾角Qu、第二夾角Θ&第三夾角θ u和回轉(zhuǎn)角θκ;該挖掘機(jī)的終極位姿參數(shù)可以具體為第一長(zhǎng)度L1、第二長(zhǎng)度L2、第三長(zhǎng)度L3和回轉(zhuǎn)角θκ。在上述獲取液壓缸長(zhǎng)度的過(guò)程中，采用了傾角傳感器檢測(cè)初級(jí)位姿參數(shù)，然后通過(guò)空間轉(zhuǎn)換的算法較為準(zhǔn)確地計(jì)算出上述終極位姿參數(shù)。
可以想到，上述檢測(cè)液壓缸長(zhǎng)度的方法并不僅限于上述方法，還可以通過(guò)長(zhǎng)度傳感器直接檢測(cè)出各個(gè)液壓缸的長(zhǎng)度。此外，還可以通過(guò)安裝于旋轉(zhuǎn)體103與主臂201連接樞軸上的第一角度傳感器、安裝于主臂201與副臂202連接樞軸上的第二角度傳感器、安裝于副臂202與鏟斗連接樞軸上的第三角度傳感器，分別用來(lái)測(cè)量第一夾角Qu、第二夾角Θ u和第三夾角，然后再通過(guò)第一夾角Gu、第二夾角Gce和第三夾角Θ u獲取液壓缸長(zhǎng)度。由于挖掘機(jī)自動(dòng)化控制通常都設(shè)有軌跡規(guī)劃器，該軌跡規(guī)劃器能夠通過(guò)當(dāng)前挖掘機(jī)的實(shí)體參數(shù)和作業(yè)目標(biāo)，直接預(yù)設(shè)目標(biāo) 位姿參數(shù)。與上述位姿參數(shù)相類(lèi)似地，通過(guò)該軌跡規(guī)劃器可以輸出初級(jí)目標(biāo)位姿參數(shù)、中級(jí)目標(biāo)位姿參數(shù)或者直接獲取終極目標(biāo)位姿參數(shù)。上述控制方法在步驟S21后執(zhí)行步驟S221 :根據(jù)各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度的差值，再由實(shí)際回轉(zhuǎn)角和預(yù)設(shè)的目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角度差值，獲取液壓泵4的需求流量，再將需求流量除以工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量；S222 :按照步驟S221的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。首先可以通過(guò)控制器2的運(yùn)算獲取需求流量Q，其具體計(jì)算過(guò)程如下需求流量Q =第一液壓缸需求流量Q1+第二液壓缸需求流量Q2+第三液壓缸需求流量Q3+回轉(zhuǎn)需求流量QK。第一液壓缸需求流量Q1 =(目標(biāo)液壓缸長(zhǎng)度L1-實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L1)*第一液壓缸面積A1 ；第二液壓缸需求流量Q2 =(目標(biāo)液壓缸長(zhǎng)度L2-實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L2)*第二液壓缸面積A2 ；第三液壓缸需求流量Q3 =(目標(biāo)液壓缸長(zhǎng)度L3-實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L3)*第三液壓缸面積A3 ；其中第一液壓缸面積A1、第二液壓缸面積A2、第三液壓缸面積A3在液壓缸收縮時(shí)為相對(duì)應(yīng)的液壓缸的活塞小端面積，在液壓缸伸長(zhǎng)時(shí)為相對(duì)應(yīng)的活塞大端面積。請(qǐng)參考圖8，圖8為實(shí)際回轉(zhuǎn)角θκ、目標(biāo)回轉(zhuǎn)角θ ' κ的差值與回轉(zhuǎn)需求流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；當(dāng)角度Λ 91；較小時(shí)與角度差值大小成正比，以保證與所需的運(yùn)動(dòng)相匹配，當(dāng)角度△ θκ較大時(shí)，由于液壓泵4流量的限制，流量被限制在一定的流量?jī)?nèi)。由此，根據(jù)檢測(cè)到挖掘機(jī)實(shí)際回轉(zhuǎn)角θκ與目標(biāo)回轉(zhuǎn)角θ，κ的差值求出Λ θκ，再根據(jù)差值Λ θκ的絕對(duì)值大小按照?qǐng)D8所示的關(guān)系得出回轉(zhuǎn)需求流量QK。求出上述需求流量Q后，還可以采用PID算法減小上述需求流量Q的波動(dòng)，同時(shí)去除干擾引起的誤差。例如，當(dāng)有旋轉(zhuǎn)的命令時(shí)所需要的流量較大，即泵的需求流量Q變化較大，此時(shí)就需要用PID算法使需求流量Q變化平穩(wěn)，這樣可以減小對(duì)泵的流量沖擊，提高泵的使用壽命。需要說(shuō)明的是，上述減小上述需求流量Q的波動(dòng)還可以通過(guò)別的方法，例如可以通過(guò)濾波和取平均值的方法。然后進(jìn)一步對(duì)上述需求流量Q進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nr會(huì)因?yàn)樨?fù)載的不同而發(fā)生速度變化，因此當(dāng)上述需求流量Q確定后，如果直接確定泵的傾角，會(huì)由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nr的變化使泵的輸出流量隨之變化。為了對(duì)這種影響進(jìn)行補(bǔ)償，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)5上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速Nr，然后用上述需求流量Q除以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nr，便得到可變排量液壓泵4每轉(zhuǎn)輸出排量。
然后，以可變排量液壓泵4每轉(zhuǎn)輸出排量方法相應(yīng)比例來(lái)得出泵的傾角值，通過(guò)設(shè)置PMW脈寬調(diào)制信號(hào)的控制寄存器22，從而輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。步驟S23具體為S231 :將PWM脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)電磁比例閥放大器31進(jìn)行放大；S232 :將放大后的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給液壓泵4的流量控制閥32，用以調(diào)整液壓泵4的傾角，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵4流量的控制。以上詳細(xì)介紹了對(duì)液壓泵4的流量的開(kāi)環(huán)控制方法，事實(shí)上，上述液壓泵4的控制方法并不僅限于開(kāi)環(huán)控制，還可以將其設(shè)置為閉環(huán)反饋控制。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述步驟S221中獲取調(diào)整需求流量后還包括步驟S2211 :根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵4的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)Kf =上次所需流量/完成流量，再獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)Kf。·其中，根據(jù)公式Kf = Q/Qf來(lái)確定修正系數(shù)Kf，使液壓流量與實(shí)際需求匹配。其中Q為上個(gè)運(yùn)算周期計(jì)算出的所需流量，Qf為完成流量Qf= Δ L1XA1+ Δ L2XA2+ Δ L3XA3+ Δ Θ RXqΔ L1為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L1在控制器一個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)變化值；Δ L2為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L2變化值；AL3為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L3變化值；Λ θ R為實(shí)際中央回轉(zhuǎn)中心角度θ R變化值。A1當(dāng)Λ L1縮短時(shí)為主臂201液壓缸活塞小端面積，當(dāng)Λ L1伸長(zhǎng)時(shí)為主臂201液壓缸活塞大端面積。A2當(dāng)Λ L2縮短時(shí)為副臂202液壓缸活塞小端面積，當(dāng)Λ L2伸長(zhǎng)時(shí)為副臂202液壓缸活塞大端面積。A3當(dāng)Λ L3縮短時(shí)為鏟斗液壓缸活塞小端面積，當(dāng)Λ L3伸長(zhǎng)時(shí)為鏟斗液壓缸活塞大端面積。q為回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體103做單位角度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的流量。上述流量修正系數(shù)Kf = Q/Qf,當(dāng)Kf大于I時(shí),表示流量不能夠完全滿(mǎn)足所需,為使流量能夠滿(mǎn)足要求就需要按Kf比例放大才能補(bǔ)償流量的不足；當(dāng)Kf小于I時(shí)，表示流量供給大于所需，為使流量能夠滿(mǎn)足要求就需要按Kf比例縮小才能使流量減小滿(mǎn)足所需。這樣，步驟S222中接收到的是按照修正需求流量輸出的對(duì)應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，后續(xù)步驟按照修正需求流量控制液壓泵的流量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵4流量的補(bǔ)充，以進(jìn)一步提高控制精度。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述液壓泵控制方法還可以包括如下步驟根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大液壓缸的運(yùn)行速度。其中，流量系數(shù)KflOT = Q/Q祖，Q為需求流量，Qmax為液壓泵4的最大流量；當(dāng)流量系數(shù)Kflow大于I時(shí)表示泵的需求流量Q大于泵的最大流量Qmax,此時(shí)泵的最大流量不能滿(mǎn)足挖掘機(jī)流量需求，該需求流量Q也可由油泵傾角值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值相乘并比例放大后得出。上述與流量系數(shù)Kflmt對(duì)應(yīng)的第一預(yù)設(shè)值通常設(shè)置為1，當(dāng)然特殊情況下也可以為其他數(shù)值。功率系數(shù)Kp· = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵4消耗的功率，液壓泵4的流量Q乘以泵的出口壓力P得出液壓泵4所消耗的功率Pp?！?，Pfflax為發(fā)動(dòng)機(jī)5的在當(dāng)前油門(mén)開(kāi)度下的最大功率；當(dāng)Kpotot大于I時(shí)，表明所需發(fā)動(dòng)機(jī)5的功率已經(jīng)超過(guò)最大功率。為了使挖掘機(jī)最佳的工作狀態(tài)，上述功率系數(shù)Kpotot對(duì)應(yīng)的第二預(yù)設(shè)值通常設(shè)置為O. 8，當(dāng)然特殊情況下也可以為其他數(shù)值。需要說(shuō)明的是，上述功率系數(shù)Kp?！鲞€可以通過(guò)別的方式獲取，例如可以設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置18檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速獲取功率系數(shù)Kpotct ;當(dāng)精度要求不高時(shí)Pmax也可為發(fā)動(dòng)機(jī)5的最大功率代替。這樣，上述控制方法能夠?qū)⒎从骋簤罕玫墓ぷ髑闆r的流量系數(shù)和功率系數(shù)反饋給軌跡規(guī)劃器，以使軌跡規(guī)劃器據(jù)此進(jìn)行軌跡優(yōu)化。上述液壓泵控制方法還可以包括如下步驟檢測(cè)液壓泵4的傾角和/或流量，并根據(jù)液壓泵4的需求流量Q調(diào)整液壓泵4的傾角，以使液壓泵4輸出需求流量Q。具體地，當(dāng)檢測(cè)到液壓泵4的傾角和/或流量小于按照需求流量Q輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵4的傾角和/或流量大于按照需求流量Q輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。
還可以進(jìn)一步設(shè)置上述液壓泵控制方法的其他具體步驟。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述液壓泵控制方法還可以包括壓力截?cái)嗖襟E，即在輸出控制壓力之后包括如下步驟檢測(cè)液壓泵4的出口壓力，當(dāng)檢測(cè)到液壓泵4的出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將液壓泵4流量減到最小。這樣，能夠減小溢流損耗，對(duì)挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)起到保護(hù)作用。并且，將此時(shí)液壓泵4壓力反饋給軌跡控制器2，如果最大壓力持續(xù)不變，表明挖掘機(jī)挖掘阻力太大，軌跡控制器2重新規(guī)劃軌跡，以避過(guò)障礙。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述液壓泵控制方法還可以包括防過(guò)載步驟，即在輸出控制壓力之后包括如下步驟檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)5的油門(mén)開(kāi)度，獲取此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)5的功率系數(shù)Kp。·。當(dāng)功率系數(shù)Kpotot大于I時(shí)，將流量控制器2轉(zhuǎn)移到防過(guò)載狀態(tài)，減小泵的流量，加大油門(mén)開(kāi)度，防止發(fā)動(dòng)機(jī)5熄火。需要說(shuō)明的是，上述功率系數(shù)Κρ?！鲞€可以通過(guò)別的方式獲取，例如可以設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置18檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速獲取功率系數(shù)Κρ?！?。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述液壓泵控制方法還可以包括怠速控制步驟，即當(dāng)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)，上述需求流量Q均為零時(shí)，將流量控制器2轉(zhuǎn)移到怠速模式，減小發(fā)動(dòng)機(jī)5的油門(mén)，使挖掘機(jī)處于怠速模式，節(jié)省燃油。以上詳細(xì)介紹了一個(gè)液壓泵4控制所有液壓缸流量的挖掘機(jī)的壓油泵控制方法，下面介紹包括兩個(gè)液壓泵4的挖掘機(jī)的液壓泵控制方法。請(qǐng)參考圖9和圖10，圖9為本發(fā)明所提供液壓泵控制方法的第三種具體實(shí)施方式
的流程框圖；圖10為與圖9對(duì)應(yīng)的液壓泵控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖。在另一種具體實(shí)施方式
中，如圖9和圖10，上述挖掘機(jī)可以包括兩個(gè)液壓泵，即第一液壓泵4a與第二液壓泵4b，第一液壓泵4a提供流量給第一液壓缸204、第三液壓缸206，泵4b提供流量給第二液壓缸205、回轉(zhuǎn)裝置101，泵出口壓力檢測(cè)裝置有兩個(gè)16a、16b，電磁比例閥放大器3la、31b，泵的流量控制閥有32a、32b。這種雙液壓泵4的控制系統(tǒng)大部分控制過(guò)程與上述單液壓泵4的控制過(guò)程相似，主要包括如下步驟S31 :獲取旋轉(zhuǎn)體103、主臂201、副臂202和裝載部件203的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)；S32:根據(jù)實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，分別獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)第一液壓泵4a的第一需求流量Qa、第二液壓泵4b的第二需求流量Qb，根據(jù)第一需求流量Qa、第二需求流量Qb輸出控制指令；S33 :接收控制指令，將第一需求流量Qa輸出給第一液壓泵4a、第二需求流量Qb輸出個(gè)第二液壓泵4b。其中，個(gè)別參數(shù)的計(jì)算方法與上述單液壓泵的工程機(jī)械有所差別第一需求流量Qa =第一液壓缸需求流量Q1+第三液壓缸需求流量Q3 ;第二需求流量Qb =第二液壓缸需求流量Q2+旋轉(zhuǎn)馬達(dá)需求流量Qk修正系數(shù)Kfa = Qa/Qfa, Qfa = Δ L1X A1+ Δ L3 X A3 修正系數(shù)Kfb = Qb/Qfb, Qfb = Δ L2XA2+ Δ Θ RXq其中Qfa和Qfb為挖掘機(jī)檢測(cè)到相應(yīng)泵實(shí)際完成的流量。Λ L1為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L1在流量挖掘機(jī)一個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)變化值，Λ L2為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L2變化值，Λ L3為實(shí)際液壓缸長(zhǎng)度L3變化值，Λ θκ為實(shí)際中央回轉(zhuǎn)中心角度01；變化值。第一流量系數(shù)Ka flow =第二液壓泵4a的需求流量Qa/泵的最大流量Qmax a。第二流量系數(shù)Kb flow =第二液壓泵4b的需求流量Qb/泵的最大流量Qmax b。同上述單泵實(shí)施例，Pmax為發(fā)動(dòng)機(jī)5在當(dāng)前油門(mén)開(kāi)度下的最大功率；。兩個(gè)液壓泵4所消耗的功率第一液壓泵4a的流量Qa乘以泵的出口壓力Pa得出第一液壓泵4a所消耗的功率Pa p。·，第二液壓泵4b的流量Qb乘以泵的出口壓力Pb得出第二液壓泵4b所消耗的
功率Pb power°
_3]功率系數(shù) Kpmter = (Pa power+Pb p J/Pmax需要說(shuō)明的是，上述功率系數(shù)Kp?！鲞€可以通過(guò)別的方式獲取，例如可以設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置18檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速獲取功率系數(shù)Kpmct ;當(dāng)精度要求不高時(shí)Pmax也可為發(fā)動(dòng)機(jī)5的最大功率代替。根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)Ka flOT、Kb flow和/或功率系數(shù)Kp?！ぃ瑢⒂?jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；最后PWM輸出分為兩路，分別控制第一液壓泵4a和第二液壓泵4b。需要說(shuō)明的是，上文僅以挖掘機(jī)為例介紹了上述液壓泵控制方法的具體控制過(guò)程，實(shí)際上，上述液壓泵控制方法并不僅限用于挖掘機(jī)，還可以用于叉車(chē)、混凝土泵車(chē)等多種工程機(jī)械。請(qǐng)參考圖，圖11為本發(fā)明所提供液壓泵4控制系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，如圖11所示，本發(fā)明還提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵4控制系統(tǒng)，工程機(jī)械包括行走體102，與行走體102水平回轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)體103，回轉(zhuǎn)裝置101驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體103回轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)體103依次首尾豎直回轉(zhuǎn)連接的主臂201、至少一個(gè)副臂202，副臂202末端連接有裝載部件203，旋轉(zhuǎn)體103、主臂201、各個(gè)副臂202和裝載部件203每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置101均由液壓泵4供給流量；液壓泵4控制系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置1，用于獲取旋轉(zhuǎn)體103、主臂201、各個(gè)副臂202和裝載部件203的實(shí)際位姿參數(shù)；軌跡規(guī)劃器6，用于根據(jù)操作者意圖預(yù)設(shè)工程機(jī)械目標(biāo)位姿參數(shù)?？刂破?，設(shè)于檢測(cè)裝置I、軌跡規(guī)劃器6的輸出端，用于接收實(shí)際位姿參數(shù)和預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵4的需求流量Q，根據(jù)需求流量Q輸出控制指令；執(zhí)行裝置3，設(shè)于控制器2的輸出端，用于接收控制指令，控制所述液壓泵4的流量，以使所述液壓泵4輸出所述需求流量。具體的方案中，檢測(cè)裝置I包括多個(gè)傾角傳感器，分別用于檢測(cè)主臂201與重力的傾角、各個(gè)副臂202與重力的傾角、裝載部件203與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體103與行走體102 的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面內(nèi)的傾角、該檢測(cè)裝置I還包括檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體103相對(duì)于行走體102的實(shí)際回轉(zhuǎn)角θ R的回轉(zhuǎn)角度傳感器15 控制器2包括DSP模塊31，通過(guò)幾何空間轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度獲取液壓泵4的需求流量Q，減小需求流量Q的波動(dòng)，再將需求流量除以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量；控制器2還包括按照DSP模塊的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的寄存器22 ；執(zhí)行裝置3包括對(duì)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大的電磁比例閥放大器31和按照電磁比例閥放大器31的結(jié)果輸出需求流量的流量控制閥32。在另一種具體實(shí)施方式
中，控制器2還用于根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵4的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)Kf =上次所需流量/完成流量,再獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)Kf，最后按照修正需求流量Q輸出對(duì)應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。在另一種具體實(shí)施方式
中，控制器2還用于根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；其中，其中，流量系數(shù)Kflw = Q/Qmx，Q為需求流量，Qmax為液壓泵4的最大流量；功率系數(shù)Kp· = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵4消耗的功率，Pmax為發(fā)動(dòng)機(jī)5的最大功率。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述液壓泵4控制系統(tǒng)還包括檢測(cè)液壓泵4傾角的油泵傾角檢測(cè)裝置120和檢測(cè)液壓泵4流量的流量檢測(cè)裝置19 ；控制器2還用于當(dāng)檢測(cè)到液壓泵4的傾角和/或流量小于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵4的傾角和/或流量大于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。還可以進(jìn)一步設(shè)置上述液壓泵4控制系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述控制系統(tǒng)還包括檢測(cè)液壓泵4出口壓力的壓力檢測(cè)裝置16，控制器2還用于當(dāng)所述出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將所述液壓泵4流量減到最小，實(shí)現(xiàn)壓力截?cái)喙δ?。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述控制系統(tǒng)還包括檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度的油門(mén)開(kāi)度檢測(cè)裝置17，控制器2還用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度獲取功率系數(shù)Kp?！?，并當(dāng)功率系數(shù)大于I時(shí)，減小泵的輸出流量，增大油門(mén)開(kāi)度。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述控制系統(tǒng)的控制器2還用于在需求流量為零時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)5的油門(mén)至怠速狀態(tài)。具體地，上述工程機(jī)械為挖掘機(jī)。由于上述液壓泵控制方法具有如上所述的技術(shù)效果，因此，與上述液壓泵控制方法對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法和控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的 說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，所述工程機(jī)械包括行走體(102)，與所述行走體(102)水平回轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)體(103)，與所述旋轉(zhuǎn)體(103)依次首尾豎直回轉(zhuǎn)連接的主臂(201)、至少一個(gè)副臂(202)和裝載部件(203)，回轉(zhuǎn)裝置(101)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體(103)回轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)體(103)、所述主臂(201)、各個(gè)副臂(202)和所述裝載部件(203)每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，所述液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置(101)均由液壓泵(4)供給流量；其特征在于，所述液壓泵控制方法包括如下步驟 1)獲取所述旋轉(zhuǎn)體(103)、主臂(201)、各個(gè)副臂(202)和裝載部件(203)的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)； 2)根據(jù)所述實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取所述工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵(4)的需求流量，根據(jù)所述需求流量輸出控制指令； 3)接收所述控制指令，控制所述液壓泵(4)的流量，以使所述液壓泵(4)輸出所述需求流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，所述步驟I)中具體通過(guò)如下步驟獲取所述實(shí)際位姿參數(shù) 首先，采用多個(gè)傾角傳感器分別檢測(cè)所述主臂(201)與重力的傾角、各個(gè)副臂(202)與重力的傾角、裝載部件(203)與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體(103)與行走體(102)的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面內(nèi)的傾角，采用回轉(zhuǎn)角度傳感器(15)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體(103)相對(duì)于行走體(102)的實(shí)際回轉(zhuǎn)角，再通過(guò)幾何空間轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度； 所述步驟2)具體為 21)根據(jù)各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度差值，回轉(zhuǎn)裝置(101)的實(shí)際回轉(zhuǎn)角與預(yù)設(shè)的目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角差值，獲取所述液壓泵(4)的需求流量，減小需求流量的波動(dòng)，再將需求流量除以所述工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量； 22)按照步驟21)的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。
所述步驟3)具體為 31)將所述PWM脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)電磁比例閥放大器(31)進(jìn)行放大； 32)將放大后的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給液壓泵(4)的流量控制閥(32)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵⑷流量的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，所述步驟21)中獲取調(diào)整需求流量后還包括步驟 211)根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵(4)的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)=上次所需流量/完成流量，再獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，還包括步驟 檢測(cè)所述液壓泵(4)的傾角和/或流量； 當(dāng)檢測(cè)到液壓泵(4)的傾角和/或流量小于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵(4)的傾角和/或流量大于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，還包括步驟 根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；其中， 流量系數(shù)Kflw = Q/Qmx，Q為需求流量，Qmax為液壓泵⑷的最大流量； 功率系數(shù)Kpotot = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵⑷消耗的功率，Pmax為所述發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的最大功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，還包括壓力截?cái)嗖襟E 檢測(cè)所述液壓泵(4)出口壓力，當(dāng)所述出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將所述液壓泵(4)流量減到最小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，還包括防過(guò)載步驟 檢測(cè)所述工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的油門(mén)開(kāi)度，獲取所述功率系數(shù)，并當(dāng)所述功率系數(shù)大于I時(shí)，減小泵的輸出流量，增大油門(mén)開(kāi)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，還包括怠速控制步驟 當(dāng)所述需求流量為零時(shí)，減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)至怠速狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，其特征在于，所述工程機(jī)械為挖掘機(jī)。
10.一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，所述工程機(jī)械包括行走體(102)，與所述行走體(102)水平回轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)體(103)，與所述旋轉(zhuǎn)體(103)依次首尾豎直回轉(zhuǎn)連接的主臂(201)、至少一個(gè)副臂(202)，所述副臂(202)末端連接有裝載部件(203)，回轉(zhuǎn)裝置(101)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體(103)回轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)體(103)、所述主臂(201)、各個(gè)副臂(202)和所述裝載部件(203)每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，所述液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置(101)均由液壓泵(4)供給流量；其特征在于，所述液壓泵控制系統(tǒng)包括 檢測(cè)裝置(I)，用于獲取所述旋轉(zhuǎn)體(103)、主臂(201)、各個(gè)副臂(202)和裝載部件(203)的實(shí)際位姿參數(shù)； 軌跡規(guī)劃器￠)，用于根據(jù)所述工程機(jī)械預(yù)設(shè)目標(biāo)位姿參數(shù)； 控制器(2)，設(shè)于所述檢測(cè)裝置(I)、軌跡規(guī)劃器的輸出端，用于接收所述實(shí)際位姿參數(shù)和預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取所述工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵(4)的需求流量，根據(jù)所述需求流量輸出控制指令； 執(zhí)行裝置(3)，設(shè)于所述控制器(2)的輸出端，用于接收所述控制指令，控制所述液壓泵(4)的流量，以使所述液壓泵(4)輸出所述需求流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述檢測(cè)裝置(I)為多個(gè)傾角傳感器，分別用于檢測(cè)所述主臂(201)與重力的傾角、各個(gè)副臂(202)與重力的傾角、裝載部件(203)與重力的傾角、旋轉(zhuǎn)體(103)與行走體(102)的回轉(zhuǎn)軸線與重力在預(yù)設(shè)豎直平面內(nèi)的傾角，所述檢測(cè)裝置(I)還包括檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體(103)相對(duì)于行走體(102)的實(shí)際回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角度傳感器(15) 所述控制器(2)包括DSP模塊，用于通過(guò)幾何空間轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出各個(gè)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸的實(shí)際長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)的目標(biāo)長(zhǎng)度差值，再由實(shí)際回轉(zhuǎn)角和目標(biāo)回轉(zhuǎn)角的回轉(zhuǎn)角度差值，獲取液壓泵(4)需求流量，減小需求流量的波動(dòng)，再將需求流量除以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲取調(diào)整需求流量；所述控制器(2)還包括按照DSP模塊的結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的寄存器(22)； 所述執(zhí)行裝置(3)包括對(duì)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大的電磁比例閥放大器31和按照電磁比例閥放大器31的結(jié)果輸出需求流量的流量控制閥(32)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)還用于根據(jù)上次控制過(guò)程中液壓泵(4)的實(shí)際流量、目標(biāo)流量獲取修正系數(shù)=上次所需流量/完成流量，獲取修正需求流量=調(diào)整需求流量*修正系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 檢測(cè)所述液壓泵(4)傾角的傾角檢測(cè)裝置(120)和檢測(cè)所述液壓泵(4)流量的流量檢測(cè)裝置(19)； 所述控制器(2)還用于當(dāng)檢測(cè)到液壓泵(4)的傾角和/或流量小于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，增大當(dāng)前傾角；當(dāng)檢測(cè)到液壓泵(4)的傾角和/或流量大于按照修正需求流量輸出所對(duì)應(yīng)的傾角和/或流量時(shí)，減小當(dāng)前傾角。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)還用于根據(jù)上次控制過(guò)程獲取流量系數(shù)和/或功率系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果反饋給工程機(jī)械的軌跡規(guī)劃器，并當(dāng)所述流量系數(shù)大于第一預(yù)設(shè)值和/或功率系數(shù)大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，減小所述液壓缸的運(yùn)行速度，當(dāng)所述流量系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)值且所述功率系數(shù)小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，增大所述液壓缸的運(yùn)行速度；其中， 流量系數(shù)Kflw = Q/Qmx，Q為需求流量，Qmax為液壓泵⑷的最大流量； 功率系數(shù)Kpotot = Ppower/Pmax, Ppower為液壓泵⑷消耗的功率，Pmax為所述發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的最大功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 檢測(cè)所述液壓泵(4)出口壓力的壓力檢測(cè)裝置(16)； 所述控制器(2)還用于當(dāng)所述出口壓力達(dá)到最大時(shí)，將所述液壓泵(4)流量減到最小。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度的油門(mén)開(kāi)度檢測(cè)裝置(17)； 所述控制器(2)還用于根據(jù)所述油門(mén)開(kāi)度獲取所述功率系數(shù)，并當(dāng)所述功率系數(shù)大于I時(shí)，減小泵的輸出流量，增大油門(mén)開(kāi)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 所述控制器(2)還用于在所述需求量為零時(shí)，減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)至怠速狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工程機(jī)械為挖掘機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制方法，工程機(jī)械包括行走體、旋轉(zhuǎn)體，主臂、副臂、裝載部件和回轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)體、主臂、各個(gè)副臂和裝載部件每相鄰二者通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)連接，液壓缸和回轉(zhuǎn)裝置由液壓泵供給流量；控制方法包括先獲取旋轉(zhuǎn)體、主臂、各個(gè)副臂和裝載部件的預(yù)設(shè)的目標(biāo)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)；再根據(jù)實(shí)際位姿參數(shù)和目標(biāo)位姿參數(shù)，獲取工程機(jī)械按照目標(biāo)軌跡運(yùn)行時(shí)液壓泵的需求流量，根據(jù)需求流量輸出控制指令；最后接收控制指令，控制所述液壓泵的流量，以使所述液壓泵輸出所述需求流量。這種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵流量的精確控制，優(yōu)化工程機(jī)械運(yùn)行軌跡。本發(fā)明還提供一種用于工程機(jī)械的液壓泵控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102900121SQ201210375008
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者張國(guó)軍 申請(qǐng)人:張國(guó)軍