CN102828944B - 工程机械及其泵流量控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械及其泵流量控制系统和方法，其中，该泵流量控制方法包括：检测工程机械各动作的先导压力信号；根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号；根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制。因此，本发明提供取消主阀中位控制方式，采用电控取代液控，不仅能够降低中位流量损失，而且便于控制，调试、维修方便，其可靠性易于测试，出现其他故障的风险较低。

Description

工程机械及其泵流量控制系统和方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种工程机械及其泵流量控制系统和方法。

背景技术

目前，挖掘机等工程机械设备主要采用液压传动的控制方式，这种方式主要通过流量阀、调速阀、节流阀等液压元件来实现流量控制，而主泵流量控制主要采用主阀中位控制的方式，由主阀给出负反馈压力直接来控制和调节主泵流量，以实现对各工作装置动作的控制。

但是，这种控制方式会造成流量损失，而且不便于控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种便于控制的工程机械及其泵流量控制系统和方法，以降低中位流量损失。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种泵流量控制方法，该方法包括：检测工程机械各动作的先导压力信号；根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号；根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制。

进一步地，上述方法中，所述根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号包括：根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号；从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号。

进一步地，上述方法中，所述根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制包括：根据所述调控电信号的强弱，调节所述先导压力油路的油压，并通过油压的变化实现对主泵流量的控制。

进一步地，上述方法中，所述泵流量曲线通过如下方式获取：采集并分析工程机械各动作的先导压力信号与对应的负反馈压力信号，建立所述先导压力信号与负反馈压力信号之间的函数关系曲线，并通过建立用于调控各动作的调控电流信号与所述负反馈压力信号之间的对应关系，获得所述先导压力信号与所述调控电流信号之间对应关系的泵流量曲线。

另一方面，本发明还提供一种泵流量控制系统，该系统包括：压力传感器，配置为检测工程机械各动作的先导压力信号；控制器，其与所述压力传感器连接，所述控制器配置为根据预先建立的各动作的泵流量曲线确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号；电磁比例阀，其接入工程机械的先导压力油路，所述电磁比例阀与所述控制器、工程机械的主泵连接；所述电磁比例阀配置为根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对所述主泵流量进行控制。

进一步地，上述系统中，所述控制器进一步配置为：根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号，并从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号并输出所述调控电流信号给所述电磁比例阀。

进一步地，上述系统中，所述主泵设置有：泵流量调节器，其与所述电磁比例阀、所述控制器连接；所述泵流量调节器配置为根据所述电磁比例阀和/或所述控制器的输出，调控泵流量。

进一步地，上述系统中，所述控制器与所述工程机械的油门旋钮及油门执行机构连接，所述油门执行机构连接至所述工程机械的发动机，所述发动机连接至所述主泵。

又一方面，本发明还提供一种工程机械，该工程机械设置有上述任一实施例所述的泵流量控制系统。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明提供取消主阀中位控制方式，采用电控取代液控，不仅能够降低中位流量损失，而且便于控制，调试、维修方便，其可靠性易于测试，出现其他故障的风险较低。

本发明的工程机械设有上述任一种泵流量控制系统，由于上述任一种泵流量控制系统具有上述技术效果，因此，设有该泵流量控制系统的工程机械也应具备相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明泵流量控制系统实施例的框图；

图2为本发明泵流量控制方法实施例的流程示意图；

图3为本发明进行系统控制实施例的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来说明本发明的技术方案。

本发明的基本思想在于：设计一种泵流量控制系统，其通过利用压力传感器来分别对各动作先导压力进行检测，并输出到控制器，所述控制器随后对检测的数据进行采集和转换，所述控制器根据对各动作指定信号压力进行分析并建立与电流信号之间的函数关系曲线，并确定调控电流信号，由所述控制器发出调控电流信号给电磁比例阀，所述电磁比例阀根据调控电流信号的强弱调节先导压力油，并利用油压的变化实现对主泵流量的控制。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

如图1所示，本发明实施例提出一种泵流量控制系统，该系统包括：压力传感器、控制器、电磁比例阀。其中：

所述压力传感器配置为检测工程机械各动作的先导压力信号。所述控制器与所述压力传感器连接，所述控制器配置为：根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号。所述电磁比例阀接入工程机械的先导压力油路，所述电磁比例阀与所述控制器、工程机械的主泵连接；所述电磁比例阀配置为根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对所述主泵流量进行控制。

本实施例中，以挖掘机为例，所述各动作主要是指：挖掘、提升、卸载、复位等动作。

本实施例中，所述控制器对各动作的先导压力信号的采集、转换和运算。例如：通过压力传感器对各单动作先导压力信号进行实时采集，将先导压力信号转换为电压信号输入到所述控制器，所述控制器对采集后的电压信号进行滤波、归一化运算处理后输出。

上各述实施例中，所述控制器可进一步配置为采集所述先导压力信号并进行分析处理，得到泵流量曲线。例如：所述控制器配置为采集所述先导压力信号与负反馈压力信号，根据采集各动作先导压力信号及对应负反馈压力信号建立两者的曲线关系，并通过建立用于调控各动作的所述电磁比例阀输出的调控电流信号与所述负反馈压力信号之间的对应关系，获得所述先导压力信号与所述调控电流信号之间对应关系的泵流量曲线。从而通过调整所述调控电流，进而改变负反馈压力信号，从而通过负反馈压力信号的变化对泵的流量进行实时调节。可以理解为，本实施例中，所述各动作的泵流量曲线为表征各动作的先导压力信号与用于调控各动作的电流信号的对应关系。

所述控制器可进一步配置为根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号，并从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号并输出所述调控电流信号给所述电磁比例阀。

进一步来讲，本实施例中，所述压力传感器连接至所述控制器，将检测到的各动作先导压力信号传送给所述控制器，所述控制器采集所述先导压力信号并进行分析处理，得到泵流量曲线。

其中，所述整定单元配置为根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号，并从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号。

上述各实施例中，所述主泵设置有：泵流量调节器，如图1所示，所述泵流量调节器与所述电磁比例阀、所述控制器连接。所述电磁比例阀连接到先导压力油路，所述先导压力油路并接入所述主泵的泵流量调节器。本实施例中，所述泵流量调节器配置为根据所述电磁比例阀和/或所述控制器的输出，调控泵流量，例如：所述控制器发出相应动作的调控电流信号给电磁比例阀，电磁比例阀根据所述调控电信号的强弱调节先导压力油路的油压，并利用油压的变化实现对主泵流量的控制。

进一步地，如图1所示，上述各实施例中，所述控制器的控制单元可直接与所述主泵的泵流量调节器连接，对主泵流量进行控制。

上述各实施例中，所述控制器与所述工程机械的油门旋钮及油门执行机构连接，所述油门执行机构连接至所述工程机械的发动机，所述发动机连接至所述主泵。

例如，参照图1所示：所述控制器与所述工程机械的油门旋钮及油门执行机构连接，所述油门执行机构与发动机连接，所述发动机与主泵连接，所述主泵连接主阀，所述主阀连接各动作执行机构。所述控制器确定所述调控电流信号，并将所述调控电流信号发送至接入先导压力油路的电磁比例阀，所述电磁比例阀根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制。此外，当所述控制器得知发动机失速时，通过控制所述泵流量调节器，来调控所述主泵的泵流量。

因此，从上述各实施例可以看出，本发明提供取消主阀中位控制方式，采用电控取代液控，不仅能够降低中位流量损失，而且便于控制，调试、维修方便，其可靠性易于测试，出现其他故障的风险较低。

另一方面，本发明提出一种泵流量控制方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S101：预先建立工程机械各动作的泵流量曲线。

需要说明的是，本步骤中，所述控制器可预先根据液控时采集的先导压力信号，通过测试，建立工程机械各动作的泵流量曲线。其中，通过所述泵流量曲线可获得所述先导压力信号与用于调控各动作的电流信号的对应关系。

S102：检测工程机械各动作的先导压力信号。

S103：根据所述泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号。

S104：根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制。

上述实施例中，步骤S101：所述建立工程机械各动作的泵流量曲线，进一步包括：

采集并分析工程机械各动作的先导压力信号与对应的负反馈压力信号，建立所述先导压力信号与负反馈压力信号之间的函数关系曲线，并通过建立用于调控各动作的调控电流信号与所述负反馈压力信号之间的对应关系，获得所述先导压力与电流信号之间的函数关系曲线。

上述实施例中，步骤S103：所述根据所述泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号，进一步包括：

根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号；从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号。

上述各实施例中，步骤S104：根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制，进一步包括：

根据所述调控电信号的强弱，调节所述先导压力油路的油压，并通过油压的变化实现对主泵流量的控制。

这里，结合图3所示的控制流程，对上述方法作进一步说明，如图3所示：

本实施例中，所述控制器可包括微处理器和存储器。所述控制器可预先根据液控时采集的先导压力信号，通过测试，建立工程机械各动作的泵流量曲线。根据所述泵流量曲线，针对所述压力传感器检测到的工程机械各动作的先导压力信号，确定与各动作对应的电流信号，并从各动作对应的电流信号中选择一个最大值，最为初始的泵流量曲线输出的最大值SP。然后，通过对所选出的泵流量曲线输出的电流信号最大值SP进行PID整定，整定过程中，后反馈整定的电流信号值PV，如此，经过一系列整定处理，直到AP=PV，进而获取最终输出给所述电磁比例阀的调控电流信号OP。从而，通过所述电磁比例阀根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制。

本实施例中，所述控制器根据泵流量液控方式对各动作的先导压力和对应负反馈压力进行采集，并建立两者的曲线关系。所述控制器的输出信号与输入信号成正比，输出信号的强弱根据输入信号的强弱按照某一比例进行变化，即实时采集各单个动作先导压力信号与负反馈压力信号，泵的流量控制与负反馈压力信号成正比，因此根据先导压力信号——负反馈压力信号曲线确定各动作对应的电流信号，从而所述控制器根据电流信号及其变化趋势判断各动作执行机构的流量需求及其变化趋势，并从各动作对应的电流信号进行取大运算，作为泵流量控制的调控电流信号，然后对电流信号进行PID整定控制，据此对主泵流量实施调节，以使系统的流量供应能够动态跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到所得即所需。

本发明是在现有工程机械控制系统上进行改进，尤其是设计一种改进后的控制器，并通过增设电磁比例阀和压力传感器等部件，来实现主泵流量的调控。

因此，从上述各实施例可以看出，本发明提供取消主阀中位控制方式，采用电控取代液控，不仅能够降低中位流量损失，而且便于控制，调试、维修方便，其可靠性易于测试，出现其他故障的风险较低。

本发明实施例还提供了一种工程机械，如挖掘机，该工程机械设有上述任一种泵流量控制系统，由于上述任一种泵流量控制系统具有上述技术效果，因此，设有该泵流量控制系统的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。所述存储装置，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种泵流量控制方法，其特征在于，该方法包括：

检测工程机械各动作的先导压力信号；

根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号；

根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制；

所述根据预先建立的各动作的泵流量曲线，确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号包括：

根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号；

从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，获取所述调控电流信号。

2.根据权利要求1所述的泵流量控制方法，其特征在于，所述根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对工程机械主泵流量进行控制包括：

根据所述调控电信号的强弱，调节所述先导压力油路的油压，并通过油压的变化实现对主泵流量的控制。

3.根据权利要求1所述的泵流量控制方法，其特征在于，所述泵流量曲线通过如下方式获取：

采集并分析工程机械各动作的先导压力信号与对应的负反馈压力信号，建立所述先导压力信号与负反馈压力信号之间的函数关系曲线，并通过建立用于调控各动作的调控电流信号与所述负反馈压力信号之间的对应关系，获得所述先导压力信号与所述调控电流信号之间对应关系的泵流量曲线。

4.一种泵流量控制系统，其特征在于，该系统包括：

压力传感器，配置为检测工程机械各动作的先导压力信号；

控制器，其与所述压力传感器连接，所述控制器配置为根据预先建立的各动作的泵流量曲线确定与所述先导压力信号对应的用于输出的调控电流信号；

电磁比例阀，其接入工程机械的先导压力油路，所述电磁比例阀与所述控制器、工程机械的主泵连接；所述电磁比例阀配置为根据所述调控电流信号，调控所述工程机械的先导压力油路对所述主泵流量进行控制；

所述控制器进一步配置为：根据所述各动作的泵流量曲线，确定各动作的先导压力信号对应的电流信号，并从所述电流信号中选择最大值进行比例积分微分PID整定，以获取所述调控电流信号并输出所述调控电流信号给所述电磁比例阀。

5.根据权利要求4所述的泵流量控制系统，其特征在于，所述主泵设置有：

泵流量调节器，其与所述电磁比例阀、所述控制器连接；所述泵流量调节器配置为根据所述电磁比例阀和/或所述控制器的输出，调控泵流量。

6.根据权利要求4所述的泵流量控制系统，其特征在于，所述控制器与所述工程机械的油门旋钮及油门执行机构连接，所述油门执行机构连接至所述工程机械的发动机，所述发动机连接至所述主泵。

7.一种工程机械，其特征在于，该工程机械设置有如权利要求4至6任一项所述的泵流量控制系统。