CN107201761B - 挖掘机电控正流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机功率控制，为解决现有挖掘机控制中动作起始加载阶段发动机掉速大、不平稳的问题；提供一种挖掘机电控正流量控制方法，包括以下步骤：采集与挖掘机各动作对应的各路先导压力值计算各路先导压力对应所需要的正流量排量，并取其中的最大值作为正流量控制泵所需排量D1；根据各路先导压力值计算当前先导所需泵功率P1；根据P1、动作驱动液压致动件由静止状态到动作状态的时间、发动机转速的减少速率及主泵压力的变化率计算功率控制用泵功率P3；根据P3、发动机转速及主泵压力计算功率控制泵所需排量D2；采集发动机转速计算出泵排量减小值D4；使用D1和D2中较小值减去D4计算泵控制排量D5，将D5转换成电流用于控制液压泵的排量。

Description

挖掘机电控正流量控制方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机控制，更具体地说，涉及一种挖掘机电控正流量控制方法。

背景技术

现有的正流量控制技术，只是单纯的采集各先导液压管路的压力以及主泵压力，然后根据先导压力换算出正流量控制所需排量，再与根据主泵压力换成算得到的恒功率控制所需排量进行对比，取其较小值作为输出电流。

实际上，这种控制方法并未考虑先导压力由零快速增加到最大时，电流急速增大，而此时主液压泵处于一个“由静到动”的过程，主液压泵吸收发动机的功率也是一个递增的过程，此时若给主液压泵一个大排量必然造成主泵压力的快速上升，待到主泵压力升上去再降电流，由于泵的机械系统响应的延迟性，必然造成主液压泵的功率很长一段时间处于超出发动机供应的功率的状态，从而导致发动机转速的急速下降。实际上为解决该问题，通常的做法就是根据发动机转速进行预控制。在专利CN105889015A中，只根据发动机转速进行预调节，而并未考虑泵负载的变化情况，这样的话有可能导致发动机提供的功率不够，造成吸空的现象。在专利CN101761105A中提到的功率控制方法单纯的降电流，并未将考虑到在时间段内转速恢复的问题，可能会造成动作延迟。在专利CN1651665A中所提到的功率控制方法适用于负流量系统，对正流量系统而言，并不适用，且发动机转速并未介入到预控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机控制中动作起始加载阶段发动机掉速大、不平稳的问题，而提供一种防止发动机激烈变化、提高了挖掘机工作时的平稳性的挖掘机电控正流量控制方法。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机电控正流量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：采集与挖掘机各动作对应的各路先导压力值，根据“先导压力-泵排量”匹配关系分别计算各路先导压力对应所需要的正流量排量，并取其中的最大值作为正流量控制泵所需排量D1；

S2：根据各路先导压力值计算当前先导所需泵功率P1；

S3：根据当前先导所需的泵功率P1、动作驱动液压致动件由静止状态到动作状态的时间、发动机转速的减少速率及主泵压力的变化率计算功率控制用泵功率P3；

S4：根据功率控制用泵功率P3、发动机转速及主泵压力计算功率控制泵所需排量D2；

S5：采集发动机转速，进行实时转速PID控制，计算出泵排量减小值D4；

S6：使用正流量控制泵所需排量D1和功率控制泵所需排量D2中的较小值减去泵排量减小值D4计算当前输出给液压泵的泵控制排量D5；

S7：将泵控制排量D5转换成电流并输送至泵比例减压电磁阀用于控制液压泵的排量。

上述挖掘机电控正流量控制方法中，所述步骤S1中采集各路先导液压管路的压力并取其中最大值Pi，并依据各路先导液压管路中的最大值Pi计算当前先导所需泵功率P1，计算关系式如下：

其中：Power是挖掘机中设置的当前档位模式下的泵功率，Pimax是挖掘机中设置的液压系统先导液压管路压力最大值。

上述挖掘机电控正流量控制方法中，在步骤S3中，根据

根据各个先导液压管路压力值并取其中的最大值Pi，并记录该先导液压管路中的自最大值Pi之前的n个先导压力值，若该n个先导压力值中有小于等于Pi0的值，则

其中：

取整；

K′为动作驱动液压致动件由开始动作到能够完全适应功率Power的斜率，Pi0表示动作驱动液压致动件有动作的最小先导压力值，T为采集先导压力的时间间隔，i是自Pi之后至Pi0所记录的先导压力值的个数；

若该n个先导压力值中没有小于等于Pi0的值，则：P2＝P1；

设定发动机转速减小速率的上限值Limit1，主泵压力变化率限制值Limit2和Limit3，其中Limit2小于等于0，Limit3大于等于0；

计算发动机转速减小速率和主泵压力变化率；功率控制用泵功率P3按以下几种方式进行计算取值：

条件1：当发动机转速减小速率小于上限值Limit1时，功率控制用泵功率P3等于计算用过渡功率P2；

条件2：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率小于Limit2时，

其中：Kmax1为满足条件2时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax1的取值范围为[-1,0]，t为满足条件2持续的时间；

条件3：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率介于Limit2和Limit3之间时：

其中：Kmax2为满足条件3时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax2的取值范围为[-1,0]，t为满足条件3持续的时间。

条件4：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率大于Limit3时：

其中：Kmax3为满足条件4时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax3的取值范围为[-1,0]，t为满足条件4持续的时间；

条件5：当发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1时：

其中：Kmax4为满足条件5时功率控制用泵功率由0上升到Power的下降斜率，Kmax4的取值范围为[0,1]，t为满足该条件5持续的时间，P3‘为发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1前一次的泵功率P3；

Kmax1>Kmax2>Kmax3。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、将机手的操作进行一个智能判断，即：通过判断各先导管路最大压力的大小，判断出机手是否需要整机进行一个全功率的作业，若先导管路压力未达到最大，说明机器不需要全功率的作业，当前泵功率输出即能满足机手的需要，则相应的减少泵功率，降低油耗。

2、增加了动作驱动液压致动件由静止状态到动作状态的判断，并且根据判断给主泵吸收功率一个响应时间，适当的降低了泵比例减压电磁阀电流的输出，避免了由于电流的快速增加导致主泵压力的快速增加从而导致发动机转速的剧变；

3、增加了泵功率的预调节，泵功率的预调节并未单纯的从发动机转速的变化率及发动机转速的大小出发，而是结合发动机转速减小速率及主泵压力变化率所进行的预调节，这样做不仅防止了转速的大幅变化，而且避免了由于只根据发动机转速的变化调整泵排量的延迟性。

附图说明

图1是本发明挖掘机电控正流量控制的流程图。

图2所示为功率控制用泵功率P3的计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

本实施例中挖掘机中各个先导液压管路中均装有低压压力传感器，主液压泵上装有压力传感器和用于控制主液压泵排量的比例减压电磁阀，挖掘机电控正流量控制方法，其控制流程如图1所示，包括以下步骤：

S1：采集与挖掘机各动作对应的各路先导压力值，根据“先导压力-泵排量”匹配关系分别计算各路先导压力对应所需要的正流量排量，并取其中的最大值作为正流量控制泵所需排量D1；

S2：根据各路先导压力值计算当前先导所需泵功率P1；当前先导所需泵功率P1的计算过程如下：采集各路先导液压管路的压力并取其中最大值Pi，并依据各路先导液压管路中的最大值Pi计算当前先导所需泵功率P1，计算公式如下：

其中：Power是挖掘机中设置的当前档位模式下的泵功率，挖掘机中设置有对应不同工作模式下毎一挡的泵功率Power，Pimax是挖掘机中设置的液压系统先导液压管路压力最大值。

S3：根据当前先导所需的泵功率P1、动作驱动液压致动件由静止状态到到动作状态的时间、发动机转速的减少速率及主泵压力的变化率计算功率控制用泵功率P3；

动作驱动液压致动件包括挖掘机的行走液压马达、回转液压马达、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等液压致动件。

功率控制用泵功率P3计算如下：

(一)、首选计算计算用过渡功率P2：其方法如下：

根据各个先导液压管路压力值取，其中的最大值Pi，该先导液压管路中的自最大值Pi之前的n个先导压力值，依据这些值判断整机液压系统是否能够完全适应所供给的先导所需泵功率P1。对这n个值进行甄别，判断其中是否有小于等于Pi0的值，若有，则说明整机液压系统中的动作驱动液压致动件仍然处于由静止到完全动作的过程中，即整机液压系统还不能够完全适应所供给的先导所需泵功率P1；若无，则说明已经处于完全动作的状态中，即整机液压系统已经能够完全适应所供给的先导所需泵功率P1。依据状态的判断计算计算用过渡功率P2，计算公式如下：

先导液压管路中的自最大值Pi之前的n个先导压力值：

若该n个值中有小于等于Pi0的值，则记录该先导压力值在该n个值中的位置并记作i，计算用过渡功率P2

其中：

取整；

K′为动作驱动液压致动件由开始动作到能够完全适应功率Power的斜率，Pi0表示动作驱动液压致动件有动作的最小先导压力值，T为采集先导压力的时间间隔；

若前n个先导压力值中无小于等于Pi0的值时，则：P2＝P1

(二)、设定发动机转速减小速率的上限值Limit1，主泵压力变化率限制值Limit2和Limit3，其中Limit2小于等于0，Limit3大于等于0；计算发动机转速减小速率和主泵压力变化率；功率控制用泵功率P3按以下几种条件进行计算取值：

条件1：当发动机转速减小速率小于上限值Limit1时，当前泵功率P3等于P2；

条件2：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率小于Limit2时，

其中：Kmax1为满足条件2时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax1的取值范围为[-1,0]，t为满足条件2持续的时间；

条件3：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率介于Limit2和Limit3之间时：

其中：Kmax2为满足条件3时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax2的取值范围为[-1,0]，t为满足条件3持续的时间。

条件4：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率大于Limit3时：

其中：Kmax3为满足条件4时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，Kmax3的取值范围为[-1,0]，t为满足条件4持续的时间；

条件5：当发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1时：

其中：Kmax4为满足条件5时功率控制用泵功率P3由0上升到Power的下降斜率，Kmax4的取值范围为[0,1]，t为满足该条件5持续的时间，P3‘为发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1前一次的泵功率P3；

其中：Kmax1>Kmax2>Kmax3。

S4：根据功率控制用泵功率P3、发动机转速及采集到的主泵压力计算功率控制泵所需排量D2；

S5：采集发动机转速，进行实时转速PID控制，计算出泵排量减小值D4；

S6：使用正流量控制泵所需排量D1和功率控制泵所需排量D2中的较小值减去泵排量减小值D4计算当前主液压泵的泵控制排量D5；即D5＝D3-D4；

S7：将泵控制排量D5转换成电流并输送至泵比例减压电磁阀用于控制液压泵的排量。

Claims (3)

1.一种挖掘机电控正流量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：采集与挖掘机各动作对应的各路先导压力值，根据“先导压力-泵排量”匹配关系分别计算各路先导压力对应所需要的正流量排量，并取其中的最大值作为正流量控制泵所需排量D1；

S2：根据各路先导压力值计算当前先导所需泵功率P1；

S3：根据当前先导所需的泵功率P1、动作驱动液压致动件由静止状态到动作状态的时间、发动机转速的减少速率及主泵压力的变化率计算功率控制用泵功率P3；

S4：根据功率控制用泵功率P3、发动机转速及主泵压力计算功率控制泵所需排量D2；

S5：采集发动机转速，进行实时转速PID控制，计算出泵排量减小值D4；

S6：使用正流量控制泵所需排量D1和功率控制泵所需排量D2中的较小值减去泵排量减小值D4计算当前输出给液压泵的泵控制排量D5；

S7：将泵控制排量D5转换成电流并输送至泵比例减压电磁阀用于控制液压泵的排量。

2.根据权利要求1所述的挖掘机电控正流量控制方法，其特征在于所述步骤S1中采集各路先导液压管路的压力并取其中最大值Pi，并依据各路先导液压管路中的最大值Pi计算当前先导所需泵功率P1，计算关系式如下：

其中：Power是挖掘机中设置的当前档位模式下的泵功率，Pimax是挖掘机中设置的液压系统先导液压管路压力最大值。

3.根据权利要求1或2所述的挖掘机电控正流量控制方法，其特征在于步骤S3中，根据各个先导液压管路压力值并取其中的最大值Pi，并记录该先导液压管路中的自最大值Pi之前的n个先导压力值，若该n个先导压力值中有小于等于Pi0的值，则

其中：

取整；

K′为动作驱动液压致动件由开始动作到能够完全适应功率Power的斜率，Pi0表示动作驱动液压致动件有动作的最小先导压力值，T为采集先导压力的时间间隔，i是自Pi至Pi0所记录的先导压力个数；

若该n个先导压力值中没有小于等于Pi0的值，则：P2＝P1；

设定发动机转速减小速率的上限值Limit1，主泵压力变化率限制值Limit2和Limit3，其中Limit2小于等于0，Limit3大于等于0；

计算发动机转速减小速率和主泵压力变化率；功率控制用泵功率P3按以下几种方式进行计算取值：

条件1：当发动机转速减小速率小于上限值Limit1时，功率控制用泵功率P3等于计算用过渡功率P2；

条件2：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率小于Limit2时，

其中：K max1为满足条件2时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，K max1的取值范围为[-1,0]，t为满足条件2持续的时间；

条件3：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率介于Limit2和Limit3之间时：

其中：K max2为满足条件3时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，K max2的取值范围为[-1,0]，t为满足条件3持续的时间；

条件4：当发动机转速减小速率大于上限值Limit1且当主泵压力变化率大于Limit3时：

其中：K max3为满足条件4时功率控制用泵功率P3由Power下降到0的下降斜率，K max3的取值范围为[-1,0]，t为满足条件4持续的时间；条件5：当发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1时：

其中：K max4为满足条件5时功率控制用泵功率P3由0上升到Power的下降斜率，K max4的取值范围为[0,1]，t为满足该条件5持续的时间，P3‘为发动机转速减小速率由大于上限值Limit1变为小于上限值Limit1前一次的泵功率P3；

K max1>K max2>K max3。

Images