CN111577708A - 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械 - Google Patents

液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械 Download PDF

Info

Publication number
CN111577708A
CN111577708A CN202010369077.1A CN202010369077A CN111577708A CN 111577708 A CN111577708 A CN 111577708A CN 202010369077 A CN202010369077 A CN 202010369077A CN 111577708 A CN111577708 A CN 111577708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
hydraulic
stroke
parameters
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010369077.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111577708B (zh
Inventor
王国庆
谭明
尹君
罗青竹
付新宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd filed Critical Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority to CN202010369077.1A priority Critical patent/CN111577708B/zh
Publication of CN111577708A publication Critical patent/CN111577708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111577708B publication Critical patent/CN111577708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2838—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT with out using position sensors, e.g. by volume flow measurement or pump speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/046—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/046—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member
    • F15B11/048—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member with deceleration control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/24—Other details, e.g. assembly with regulating devices for restricting the stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/007—Simulation or modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/765—Control of position or angle of the output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/87—Detection of failures

Abstract

本发明的实施方式提供一种液压油缸活塞行程控制方法，属于液压控制领域，所述活塞由液压油所传导的液压泵动力进行驱动，该方法包括：获取活塞行程中所述液压泵的工况参数；基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程；基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制。同时还公开了一种液压油缸活塞行程控制设备和系统。本发明的实施方式解决了无法获取液压活塞位置的状况所导致的液压系统无法正常工作的问题，同时还提升了液压系统的稳定性。

Description

液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械
技术领域
本发明涉及液压控制领域，具体地涉及一种液压油缸活塞行程控制方法、一种液压油缸活塞行程控制设备、液压油缸活塞行程控制系统以及一种液压机械。
背景技术
液压油缸是将液压能转变为机械能、做直线往复运动(或摆缸运动)的液压执行元件。广泛应用于工程机械、机床设备、冶金矿山、航天航空等领域。现有的伸缩液压油缸中，常使用接近开关、拉线长度传感器、磁滞伸缩传感器作为油缸活塞行程检测装置。这类传感器经常要承受外部各种环境如灰尘、油水侵蚀、机械碰撞等影响，同时频繁地进行伸缩操作，容易造成损坏，导致活塞位移检测异常，严重影响整机正常运行。位置检测装置(如高压接近开关或位移传感器等)出现了故障，处于施工运行的设备，需停机检修，势必影响现场施工进度同时也会给设备使用方造成一定的经济损失。当活塞位置检测装置(如高压接近开关或位移传感器等)出现了故障时，让设备依然能“带病”稳定运行，避免停机检修带来的工期延误和经济损失，目前还没有较好的解决方案。
现有技术中也公开了一些利用油缸的工作状态参数进行行程检测和控制的方法或设备，但是也存在以下问题：
1)行程预测受外部环境参量的影响，比如物料的料况参数等；
2)依然需要活塞位置检测装置的辅助，无法实现在活塞位置检测装置失效时的稳定运行；
3)换向信号的产生无法根据实际的工作状态进行调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压油缸活塞行程控制方法、设备及系统，旨在解决在现有液压系统中因液压活塞的位置检测失效而整个液压系统无法继续使用的问题
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种液压油缸活塞行程控制方法，所述活塞由液压油所传导的液压泵的动力进行驱动，该方法包括：
获取活塞行程中所述液压泵的工况参数；
基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程；
基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制。
可选的，所述基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程，包括：
将T1时刻的工况参数输入预设模型，得到所述活塞在所述T1时刻的运动速度V1；计算所述运动速度V1对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量L1；
同理，将Tn时刻的工况参数输入所述预设模型，得到所述活塞在所述Tn时刻的运动速度Vn；计算所述运动速度Vn对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量Ln；
其中：Tn＝T1+(n-1)*ΔT；ΔT为采样间隔；
所述
Figure BDA0002477385180000021
可选的，所述预设模型包括：
所述工况参数为自变量、所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及所述模型架构中的模型参数；
所述模型参数是通过训练样本对所述模型架构内的初始参数进行训练并调整后得到的。
可选的，所述方法还包括：
在获取所述工况参数时，同时还获取所述液压油的状态参数；对应的，
所述预设模型变更为：所述工况参数和所述状态参数为自变量，所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及模型架构中的模型参数；以及
输入变更后的预设模型的参数为所述工况参数和所述状态参数，所述变更后的预设模型的输出为所述工况参数和所述状态参数对应时刻活塞的运动速度。
可选的，所述液压泵的工况参数包括：液压泵转速和排量电流。
可选的，所述液压泵的工况参数包括：液压泵转速和排量电流；所述液压油的状态参数包括：液压油温度、液压油压力、液压油动力粘度。
可选的，所述基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制，包括：
在确定所述预测行程大于或等于所述设定行程阈值的情况下，控制所述活塞换向。
可选的，所述方法还包括：
获取活塞行程中油缸的压力和压力变化趋势；
当所述压力大于设定压力阈值、并且所述压力变化趋势大于设定压力变化趋势阈值时，判断所述油缸处于异常状态，对所述活塞的设定行程阈值进行调整。
可选的，所述对所述活塞的设定行程阈值进行调整，包括：
计算所述设定行程阈值的第一调整值；
根据所述第一调整值或修正后的第一调整值调整所述设定行程阈值。
可选的，在所述计算所述设定行程阈值的第一调整值之后，所述方法还包括：
当所述油缸存在对侧油缸的情况下，
确定所述对侧油缸在最近一次泵送周期内处于所述异常状态；
计算针对所述对侧油缸的第二调整值；
基于所述第二调整值对所述第一调整值进行修正，得到所述修正后的第一调整值。
在本发明的第二方面，还提供了一种液压油缸活塞行程控制设备，该设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的液压油缸活塞行程控制方法。
在本发明的第三方面，还提供了一种液压油缸活塞行程控制系统，该系统包括：
控制单元，包括前述的液压油缸活塞行程控制设备；
检测单元，包括传感器，用于检测液压泵的工况参数，以及可选择地检测液压油的状态参数，
执行单元，包括油泵或换向阀组，用于执行对所述活塞动作的控制。
在本发明的第四方面，还提供了一种液压机械，所述液压机械包括前述的液压油缸活塞行程控制设备或者前述的液压油缸活塞行程控制系统。
本发明提供的技术方案提供了一种液压油缸活塞行程控制方法及对应的控制系统，可广泛应用于做直线往复运动(或摆缸运动)的并需要检测活塞运动的液压执行元件场合中，并且基于油泵排量、油泵/发动机转速、油缸结构参数、系统压力、温度等建立了液压缸的活塞行程预测模型。通过该方法可确保设备依然能“带病”稳定运行一段时间，直至本次施工结束。以此避免因位置检测装置失效对施工进度造成影响，同时可为设备使用方避免一定程度的经济损失。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的流程示意图；
图2为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的应用场景图；
图3为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的模型学习和训练示意图；
图4为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的异常状态检测步骤示意图；
图5为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的存在对缸的应用场景图；
图6为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的换向控制逻辑图；
图7为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的阈值调整方法图；
图8为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制系统的结构示意图；
图9为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的整体方法步骤图。
附图标记说明
第一油缸1 第二油缸2
第一油缸活塞11 第二油缸活塞12
第一砼缸21 第二砼缸22
第一换向信号101 第二换向信号102
第一砼缸活塞111 第二砼缸活塞112
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供一种液压油缸活塞行程控制方法，所述活塞由液压油所传导的液压泵动力进行驱动，该方法包括：
获取活塞行程中所述液压泵的工况参数；
基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程；
基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制。
如此，能够不再依赖于位置检测装置来检测活塞的位置，而是通过液压系统的工作状态的监控来计算出活塞位置，避免了位置检测装置失效带来的停工。基于活塞预测的位置和设定行程阈值之间的关系，对活塞的动作进行对应的控制，此处的控制操作能够根据现场条件进行自定义的设置，而且设定行程阈值是预设的，并可以根据实际场景进行调整。
具体的，图2为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的应用场景图，如图2所示，液压系统硬件结构包括油泵(液压泵)，第一油缸1和第一油缸活塞11，其中油泵用于驱动油缸内的液压油。第一油缸1作为将液压能转换成机械能的能量转换装置，推动第一油缸活塞11运动。当该油缸用于砼缸驱动时，油缸活塞11通过推动砼缸活塞往复运动抽取并输送混凝土。图2中的位置检测装置(第一接近开关或第一位移传感器)用于检测第一油缸活塞11是否到位，若到位即进行活塞的换向。但本实施方式并不依赖于位置检测装置，但为表述出换向的过程，故在此图中用虚线方框标出。此处的位置检测装置的硬件结构并不属于本实施方式的应急换向系统硬件。若应用场景中存在多个关联的油缸时，本发明提供的实施方式能够应用于多个油缸中的每个单独的油缸中的活塞控制。
在本发明提供的一种实施方式中，所述基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程，包括：
将T1时刻的工况参数输入预设模型，得到所述活塞在所述T1时刻的运动速度V1；计算所述运动速度V1对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量L1；
同理，将Tn时刻的工况参数输入所述预设模型，得到所述活塞在所述Tn时刻的运动速度Vn；计算所述运动速度Vn对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量Ln；
其中：Tn＝T1+(n-1)*ΔT；ΔT为采样间隔；所述
Figure BDA0002477385180000071
液压缸内活塞由液压油推动，活塞的速度为液压油的流速，流速＝液压油流量/油缸截面积。而油缸截面积是已知的，因此只需获取到液压油流量就能获取到液压油的流速，即等同于活塞速度。通过对活塞速度的时间积分，能够得到活塞的位移量。在一次活塞行程中，活塞从换向后的速度为0的时候开始，其速度处于动态变化的过程中，对应的工况参数也在相应的变化，因此需要对工况参数的不断采集，以此获得准确的位移量。此处的T1时刻优选为活塞的换向时刻，能够保证预测行程为一次活塞周期的完整行程。此处的ΔT为采样间隔，但是实际上如果某些传感器获取的参数是连续的，那么此处的ΔT等同于程序运行周期，即本实施方式中的控制方法以设定的周期获取工况参数和状态参数，计算后续的速度、位移和预测行程。本实施方式考虑了活塞工作状态的动态变化过程，提升了预测行程的准确性。
在本发明提供的一种实施方式中，所述预设模型包括：所述工况参数为自变量，所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及所述模型架构中的模型参数；所述模型参数是通过训练样本对所述模型架构内的初始参数进行训练并调整后得到的。现有的技术中，通过已有的大量数据得到所述数据之间的关系，并基于得到的关系，对之后的数据进行预测，能够采用多种方法，采用神经网络或机器学习模型进行构建、训练和计算，具有模型精准度高的优点。
作为前一实施方式的优选，本实施方式还获取在获取所述工况参数时，同时还获取所述液压油的状态参数，通过增加对液压油的监测，使计算得到的活塞的运动速度更为准确。作为与之对应的改动，前述的预设模型也对应地变更为所述工况参数和所述状态参数为自变量，所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及模型架构中的模型参数；即增加液压油的状态参数作为因变量。对应的，在获取活塞的运动速度时，需要输入的参数包括所述工况参数和所述状态参数。
在本发明提供的一种实施方式中，所述液压泵的工况参数，包括：液压泵转速(此处的液压泵转速也可以通过发动机转速来确定)和排量电流；所述液压油的状态参数，包括：液压油温度、液压油压力、液压油动力粘度和液压油类型。是否需要获取液压油的状态参数，基于所选择的预设模型而定，当预设模型中的自变量包括状态参数时，需要实时获取液压油的状态参数。在液压油缸的正常工作过程中，同样需要实时监控和获取以上参数。本发明实施方式中的参数选择，不用增加额外的传感装置，避免因为采用本系统而对硬件进行产生改造，同时基于已有的监控参数，也不会增加总控单元的运行负担。
为了便于本领域技术人员的理解和实施，提供一个预设模型的实施例，具体如下：
活塞运动速度模型为：
Figure BDA0002477385180000091
其中K2·u0,50eαP-λ(T-50)项作为模型的优选项。
上式中，活塞速度Vs根据油泵转速/(或)发动机转速n，排量电流I/(或)直接决定排量电流I的参数，运动粘度μ计算，其中运动粘度μ受温度T，压力P的影响。S表示油缸截面积，n表示油泵转速/(或)发动机转速，I表示排量电流，P表示检测到油缸内液压油压力，T表示液压油温度，Δt为程序运行周期(或采样间隔)；μ0,50表示液压油在压力为零，温度为50℃时的动力粘度，由控制单元预存；K1由主油泵类型决定，K2，α，λ由液压油类型决定，均在实际泵送过程中根据实际工况参数自学习得到。
活塞行程即对运动速度进行积分，即行程预测模型
Figure BDA0002477385180000092
行程预测模型能根据油泵转速/(或)发动机转速，排量电流，油缸内液压油压力，液压油温度等实时数据，基于程序运行周期计算出当前程序运行周期内的行程值。将所有周期内行程值相加求和，即可计算出活塞运动过程中行程值。
上式中的参数是通过训练样本对模型进行训练后得到的。图3为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的模型学习和训练示意图，如图3所示。自学习方法基于在线网络进行学习与预测。在具体的场景中，通过功能选择开关工作在“学习模式”下，在液压缸位置检测装置(如高压接近开关或位移传感器等)未出现故障时，检测单元实时采集工作过程中不同工况数据，控制单元根据不同工况数据不断调整优化行程模型系数，并将不同工况下行程模型系数存储在预测网络中，作为训练样本；选择开关工作在“预测模式”下，根据不同的工况调取最优行程模型系数并利用预测模型，完成液压缸活塞行程预测输出。
在本发明提供的一种实施方式中，所述基于所述预测行程和设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制，包括：确定所述预测行程值大于或等于所述设定行程阈值，控制所述活塞换向。在实际的场景中，常用的对活塞的控制操作包括：加速、保持、减速、停止和换向，并通过以下方式实现：调整液压泵的转速使活塞进行加速、保持或减速，对动力切断对活塞进行停止，以及基于换向阀或液压泵进行换向。为了使活塞工作的贯通性，此处采用换向。即本实施方式不再依赖于位置检测装置，而是采用对活塞的实时行程预测，以及通过该行程预测达到换向的行程时，控制所述活塞换向。此处的控制活塞换向是通过油泵或换向阀完成的。
在本发明提供的一种实施方式中，所述方法还包括：获取在活塞行程中所述油缸的压力和压力变化趋势；当所述压力大于设定压力阈值，并且所述压力变化趋势大于设定压力变化趋势阈值时，判断所述油缸处于异常状态，对所述设定行程阈值进行调整。本实施方式中的所指的异常状态的常见形式为“撞缸”，撞缸即油缸活塞在液压油推动下撞击油缸顶部(靠近水箱侧)，撞缸识别即通过检测压力的快速变化识别撞击油缸顶部的程度。
图4为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的异常状态检测步骤示意图，如图4所示，即撞缸识别方法。由于本实施方式中已经无法采用位置检测装置的方式进行撞缸检测，因此采用压力判断的方式进行检测。在活塞行程中，在活塞换向之后，油缸内压力会从最小值突升至稳定值，而撞缸时压力也会突升。为了避免单次压力采样带来的误判，本实施方式采用多次采样后进行综合判断的方式。图中的P5为最近一次采集的压力值，P4至P1依次为最近一次采集的压力值的前第1至4个压力值，P5对应的斜率为S5，P1对应的斜率为S1，Ps，S0为设定值，由试验确定。当所述压力大于设定压力阈值，并且所述压力变化趋势大于设定压力变化趋势阈值时，即检测到“撞缸”标志，此时不需要根据确定所述预测行程值大于或等于所述设定行程阈值，即可控制所述活塞换向。
图5为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的存在对缸的应用场景图，如图5所示，液压系统硬件结构包括油泵或换向阀组，第一油缸1、第二油缸2，第一油缸活塞11、第二油缸活塞12，第一砼缸21、第二砼缸22。其中，油泵或换向阀组用于液压油流的沟通、切断和换向。第一油缸1、第二油缸2是用于将液压能转换成机械能的能量转换装置，推动第一油缸活塞11和第二油缸活塞12往复运动。第一砼缸21、第二砼缸22通过推动第一砼缸活塞111、第二砼缸活塞112往复运动抽取并输送混凝土。图2中的位置检测装置(第一接近开关、第二接近开关或第一位移传感器、第二位移传感器)用于检测第一油缸活塞11、第二油缸活塞12是否到位，到位即进行活塞的换向。此实施方式提供的应用场景与图2的不同之处在于存在对侧油缸。
图6为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的换向控制逻辑图，如图6所示，应用于存在对侧油缸的情形下。而若未检测到撞缸状态，则产生第二换向信号102，控制活塞进行换向；若检测到撞缸状态，则产生第一换向信号101，同时对设定行程阈值进行调整。系统通过电磁阀得电状态和换向信号识别当前推进的油缸为油缸1还是第二油缸2，在第一油缸1推进时执行如图1所示的第一油缸1换向控制逻辑，第二油缸2推进时换向控制逻辑与第一油缸1推进时换向控制逻辑相同，在此不过多阐述。当识别到撞缸信号时，系统先判断是否为第一个泵送行程(换向计数器＝0，控制器断电重启后启动泵送才算第一个行程)。在第一泵送行程内识别到撞缸，产生第一换向信号101，不对换向设定行程阈值进行调整，否则在产生第一换向信号101的同时调整第一油缸1和第二油缸2的换向设定行程阈值，力求下次不发生撞缸。在没有撞缸信号的情况下，当第一油缸1的预测行程Lp1大于第一油缸1换向设定行程阈值L1时，系统产生第二换向信号102。
需要指出的是，在位置检测装置发生故障后，基于此位移预测方法能获取到油缸活塞的大概位置。因此在停泵后再启泵，第一换向信号101与第二换向信号102中哪个换向信号先产生，则进行换向。尽管前几次换向发动机转速、负载压力还没有稳定，但换向并不只单独依靠识别压力进行换向，也可根据预测行程值大于比较值方式进行换向，因此压力冲击不会很高。同时控制方法中采取了比较值调整模式，因此在某个特定工况下，即使本次通过撞缸识别，产生了第一换向信号101，但通过设定行程阈值进行调整，力求第二次不发生撞缸。若下次依然发生撞缸，则第三次继续调整，以此类推下去。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种对设定行程阈值进行调整的方法。所述对设定行程阈值进行调整，包括：所述对所述活塞的设定行程阈值进行调整，包括：计算所述设定行程阈值的第一调整值；根据所述第一调整值或修正后的第一调整值调整所述设定行程阈值。以及
在所述计算所述设定行程阈值的第一调整值之后，所述方法还包括：
确定所述油缸存在对侧油缸；确定所述对侧油缸在最近一次泵送周期内处于所述异常状态；计算针对所述对侧油缸的第二调整值；基于所述第二调整值对所述第一调整值进行修正，得到所述修正后的第一调整值。
图7为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的阈值调整方法图，如图7所示。如前述的实施例，在有撞缸信号的情况下，位移比较值(设定行程阈值)需进行调整。在具有对侧油缸的情况下，对本侧油缸的调整，需要参照对侧油缸的调整量。本实施方式提供了存在对侧油缸下，对设定行程阈值的调整方法。第一油缸1推进与第二油缸2推进时位移比较值调整方法类似，在此以第一油缸1推进过程中位移比较值调整为例，产生第一换向信号101后，先判断上一泵送周期对侧有无撞缸，若没有撞缸则按照流程对当前侧比较值进行调整，否则按照本实施方式中提供的方法对当前侧比较值进行调整。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种液压油缸活塞行程控制设备，该设备包括：至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的液压油缸活塞行程控制方法。此处的处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。此处数据处理模块可以例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件。在此处，该装置可以是车载行车电脑、油泵工控机或控制装置(PLC)中的现有控制器，其实现的功能为该控制器的子功能。其具体形式为依赖于现有车载工控机或控制器的硬件运行环境中的一段软件代码。
图8为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制系统的结构示意图，如图8所示，本发明提供的实施方式中，还提供一种液压油缸活塞行程控制系统，该系统包括：
控制单元，包括前述的液压油缸活塞行程控制设备；检测单元，包括传感器，用于检测液压泵的工况参数，以及可选择地检测液压油的状态参数；执行单元，包括油泵或换向阀组，用于执行对所述活塞动作的控制。此处的可选择，取决于是否需要根据液压油的状态参数得到更为准确的活塞速度。
在具体的实施场景中，检测单元可检测包含油泵排量电流、油泵/发动机转速、泵送压力，液压油温度等设备状态；控制单元为工控机或其运算能力较强和输入输出的控制器件；执行单元为油泵或换向阀组，不同液压系统的配置不同。
本发明的实施方式还提供了一种液压机械，所述液压机械包括前述的液压油缸活塞行程控制设备或者前述的液压油缸活塞行程控制系统。
本发明的实施方式适用于存在油缸的活塞往返活动中的液压机械。其在不依赖于位置检测装置的情况下，根据现有的系统所监控和采集的参数，能够，该方法可广泛应用于做直线往复运动(或摆缸运动)的并需要检测活塞运动的液压执行元件场景中。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的液压油缸活塞行程控制方法。
图9为本发明一种实施例中的液压油缸活塞行程控制方法的整体方法步骤图，如图9所示，本图公开了一个液压油缸活塞行程控制方法的完整步骤图，包括了参数采集、行程预测、撞缸识别和设定行程阈值的调整的全部步骤和在实施过程中的顺序关系，以供本领域技术人员理解和实施。本发明提供的实施方式提供了不依赖位置传感器下的液压活塞控制方法和对应的设备，具有适应性好、无需对液压系统进行硬件改造、方便可靠的优点，具有广泛的应用场景。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (13)

1.一种液压油缸活塞行程控制方法，所述活塞由液压油所传导的液压泵的动力进行驱动，其特征在于，该方法包括：
获取活塞行程中所述液压泵的工况参数；
基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程；
基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制。
2.根据权利要求1所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述基于所述工况参数确定所述活塞的预测行程，包括：
将T1时刻的工况参数输入预设模型，得到所述活塞在所述T1时刻的运动速度V1；计算所述运动速度V1对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量L1；
同理，将Tn时刻的工况参数输入所述预设模型，得到所述活塞在所述Tn时刻的运动速度Vn；计算所述运动速度Vn对时间ΔT的积分，得到所述活塞在当前ΔT的位移量Ln；
其中：Tn＝T1+(n-1)*ΔT；ΔT为采样间隔；
Figure FDA0002477385170000011
3.根据权利要求2所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述预设模型包括：
所述工况参数为自变量、所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及所述模型架构中的模型参数；
所述模型参数是通过训练样本对所述模型架构内的初始参数进行训练并调整后得到的。
4.根据权利要求3所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在获取所述工况参数时，同时还获取所述液压油的状态参数；对应的，
所述预设模型变更为：所述工况参数和所述状态参数为自变量，所述活塞的运动速度为因变量的模型架构，以及模型架构中的模型参数；以及
输入变更后的预设模型的参数为所述工况参数和所述状态参数，所述变更后的预设模型的输出为所述工况参数和所述状态参数对应时刻活塞的运动速度。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述液压泵的工况参数包括：液压泵转速和排量电流。
6.根据权利要求4所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述液压泵的工况参数包括：液压泵转速和排量电流；所述液压油的状态参数包括：液压油温度、液压油压力、液压油动力粘度。
7.根据权利要求1所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述基于所述预测行程和所述活塞的设定行程阈值之间的关系，对所述活塞的动作进行控制，包括：
在确定所述预测行程大于或等于所述设定行程阈值的情况下，控制所述活塞换向。
8.根据权利要求1所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取活塞行程中油缸的压力和压力变化趋势；
当所述压力大于设定压力阈值、并且所述压力变化趋势大于设定压力变化趋势阈值时，判断所述油缸处于异常状态，对所述活塞的设定行程阈值进行调整。
9.根据权利要求8所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，所述对所述活塞的设定行程阈值进行调整，包括：
计算所述设定行程阈值的第一调整值；
根据所述第一调整值或修正后的第一调整值调整所述设定行程阈值。
10.根据权利要求9所述的液压油缸活塞行程控制方法，其特征在于，在所述计算所述设定行程阈值的第一调整值之后，所述方法还包括：
当所述油缸存在对侧油缸的情况下，
确定所述对侧油缸在最近一次泵送周期内处于所述异常状态；
计算针对所述对侧油缸的第二调整值；
基于所述第二调整值对所述第一调整值进行修正，得到所述修正后的第一调整值。
11.一种液压油缸活塞行程控制设备，其特征在于，该设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至10中任意一项权利要求所述的液压油缸活塞行程控制方法。
12.一种液压油缸活塞行程控制系统，其特征在于，该系统包括：
控制单元，包括权利要求11所述的液压油缸活塞行程控制设备；
检测单元，包括传感器，用于检测液压泵的工况参数，以及可选择地检测液压油的状态参数，
执行单元，包括油泵或换向阀组，用于执行对所述活塞动作的控制。
13.一种液压机械，其特征在于，所述液压机械包括权利要求11所述的液压油缸活塞行程控制设备或者权利要求12所述的液压油缸活塞行程控制系统。
CN202010369077.1A 2020-04-27 2020-04-27 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械 Active CN111577708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010369077.1A CN111577708B (zh) 2020-04-27 2020-04-27 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010369077.1A CN111577708B (zh) 2020-04-27 2020-04-27 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111577708A true CN111577708A (zh) 2020-08-25
CN111577708B CN111577708B (zh) 2022-05-20

Family

ID=72118599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010369077.1A Active CN111577708B (zh) 2020-04-27 2020-04-27 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111577708B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113969918A (zh) * 2021-10-25 2022-01-25 珠海格力智能装备有限公司 一种液压缸测试方法及液压缸测试系统
CN114294211A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 徐州徐工施维英机械有限公司 一种电控换向混凝土泵的应急泵送方法
CN114321062A (zh) * 2021-12-24 2022-04-12 浙江华章科技有限公司 一种油站液压站压力预测及维保系统
CN114810726A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 杭州新亚低温科技有限公司 一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396061A (en) * 1972-06-12 1975-05-29 Cudnohufsky S R Control circuits
CN1060893A (zh) * 1990-10-19 1992-05-06 赛姆鲍尔有限公司 液压启动压气活塞式发动机的方法和装置
JPH04302702A (ja) * 1991-03-29 1992-10-26 Amada Co Ltd 板材加工機
CN1147847A (zh) * 1995-03-03 1997-04-16 日立建机株式会社 液压控制装置
CN101245770A (zh) * 2007-02-17 2008-08-20 卓越剂量技术有限公司 电动机驱动计量泵
CN201792464U (zh) * 2010-09-07 2011-04-13 华南理工大学 伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统
CN103611767A (zh) * 2013-12-16 2014-03-05 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种电液双缸折弯机滑块位置控制方法
CN103644174A (zh) * 2013-12-16 2014-03-19 中联重科股份有限公司 串联油缸的行程控制方法、装置和系统
CN105971051A (zh) * 2015-03-12 2016-09-28 住友重机械工业株式会社 挖掘机
CN108303870A (zh) * 2017-12-19 2018-07-20 广东精铟海洋工程股份有限公司 一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统
CN108603358A (zh) * 2016-11-09 2018-09-28 株式会社小松制作所 作业车辆以及数据校正方法
CN108821118A (zh) * 2018-07-23 2018-11-16 重庆交通大学 用于深水吊装作业过程中的主动升沉补偿系统
CN110195592A (zh) * 2019-04-30 2019-09-03 华中科技大学 基于混合深度学习的盾构掘进位姿智能预测方法及系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396061A (en) * 1972-06-12 1975-05-29 Cudnohufsky S R Control circuits
CN1060893A (zh) * 1990-10-19 1992-05-06 赛姆鲍尔有限公司 液压启动压气活塞式发动机的方法和装置
JPH04302702A (ja) * 1991-03-29 1992-10-26 Amada Co Ltd 板材加工機
CN1147847A (zh) * 1995-03-03 1997-04-16 日立建机株式会社 液压控制装置
CN101245770A (zh) * 2007-02-17 2008-08-20 卓越剂量技术有限公司 电动机驱动计量泵
CN201792464U (zh) * 2010-09-07 2011-04-13 华南理工大学 伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统
CN103611767A (zh) * 2013-12-16 2014-03-05 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种电液双缸折弯机滑块位置控制方法
CN103644174A (zh) * 2013-12-16 2014-03-19 中联重科股份有限公司 串联油缸的行程控制方法、装置和系统
CN105971051A (zh) * 2015-03-12 2016-09-28 住友重机械工业株式会社 挖掘机
CN108603358A (zh) * 2016-11-09 2018-09-28 株式会社小松制作所 作业车辆以及数据校正方法
CN108303870A (zh) * 2017-12-19 2018-07-20 广东精铟海洋工程股份有限公司 一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统
CN108821118A (zh) * 2018-07-23 2018-11-16 重庆交通大学 用于深水吊装作业过程中的主动升沉补偿系统
CN110195592A (zh) * 2019-04-30 2019-09-03 华中科技大学 基于混合深度学习的盾构掘进位姿智能预测方法及系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113969918A (zh) * 2021-10-25 2022-01-25 珠海格力智能装备有限公司 一种液压缸测试方法及液压缸测试系统
CN114321062A (zh) * 2021-12-24 2022-04-12 浙江华章科技有限公司 一种油站液压站压力预测及维保系统
CN114321062B (zh) * 2021-12-24 2023-07-14 浙江华章科技有限公司 一种油站液压站压力预测及维保系统
CN114294211A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 徐州徐工施维英机械有限公司 一种电控换向混凝土泵的应急泵送方法
CN114294211B (zh) * 2021-12-28 2024-03-12 徐州徐工施维英机械有限公司 一种电控换向混凝土泵的应急泵送方法
CN114810726A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 杭州新亚低温科技有限公司 一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统
CN114810726B (zh) * 2022-04-26 2024-01-16 杭州新亚低温科技有限公司 一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111577708B (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111577708B (zh) 液压油缸活塞行程控制方法、设备、系统及液压机械
CN107775639B (zh) 一种基于电流法的机器人防碰撞方法与系统
US7611331B2 (en) Device and method for controlling a two cylinder thick matter pump
US10352309B2 (en) Fluid pressure producing method and fluid pressure producing device
US6577089B1 (en) Pressure control system using input current sensing
EP1916580B1 (en) Systems and methods of tracking partition system performance
RU2554703C2 (ru) Способ, устройство и средство привода возвратно-поступательного линейного насоса двустороннего действия
KR20060127381A (ko) 농후 물질 펌프를 제어하는 장치 및 방법
CN209335630U (zh) 一种基于工业机器人的无传感弹性碰撞装置
US20240084547A1 (en) Apparatus and method for actively reducing action impact of excavator, and excavator
CN112627279B (zh) 主动降低挖掘机动作冲击的方法、装置及工程机械
CN104847643B (zh) 混凝土泵送系统换向控制方法及相应换向控制装置
US20220186755A1 (en) Method of monitoring an electrohydrostatic actuator
US11092942B2 (en) Method for operating an electric or fluidic actuator using a monitoring means for outputting a fault signal and movement controller for an actuator
CN110439695B (zh) 工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法
CN112757230A (zh) 一种电锤及其控制方法
CN109562769A (zh) 铁路车辆用减振装置
KR102385434B1 (ko) 프로펠러 샤프트 이동의 제어
CN105450146A (zh) 基于多维信息监测的伺服驱动系统故障预测以及诊断方法
CN113771814B (zh) 一种泵控缸制动系统中制动缸需求压力解算方法
JPH06137027A (ja) 被駆動物の制御装置
CN110030234B (zh) 一种基于液压柔顺驱动器的交互安全控制策略
CN113775607B (zh) 用于液压油散热系统的控制方法、控制装置及处理器
CN116292456A (zh) 油缸活塞运动控制方法、装置及电子设备
KR100246438B1 (ko) 리니어 콤프레서의 출력 제어장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant