CN113503288A - 液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备，所述方法包括：测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据实时角度和实时角加速度计算液压缸的实时位移，根据实时位移计算液压缸的实时速度，基于实时位移、实时速度和实时角加速度确定液压缸的目标速度；基于实时位移、实时角加速度以及实时速度，确定分级系数；基于分级系数，确定缓冲控制类型，并基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止。本发明不仅能够精确保证液压缸在指定位置停止，而且可以避免传统方法中缓冲不平滑和缓冲冲击较大的问题，而且可以避免额外增加缓冲腔的制造成本，结构简单。

Description

液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，尤其涉及一种液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备。

背景技术

目前，传统液压缸缓冲方法是通过设置机械式的缓冲腔，从而液压缸在将要到达末端时通过机械式的缓冲腔进行减速，避免液压缸冲击造成的损坏。然而，由于机械式缓冲腔的阻尼系数为固定常数，会根据速度施加阻力，从而在使用机械式的缓冲腔控制液压缸缓冲时，一方面会出现缓冲不平滑的现象，另一方面液压缸在出缓冲腔时会产生较大的冲击。

发明内容

本发明提供一种液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备，用以解决现有技术中液压缸缓冲时不平滑以及会产生较大冲击的缺陷。

本发明提供一种液压缸缓冲控制方法，包括：

测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；

基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；

基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止，包括：

确定所述分级系数大于预设值，则所述缓冲控制类型为接管手柄控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成手柄控制信号，并基于所述手柄控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在指定位置停止。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止，包括：

确定所述分级系数小于等于预设值，则所述缓冲控制类型为泵阀控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成泵阀控制信号，并基于所述泵阀控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在所述指定位置停止。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述实时位移是基于如下步骤确定的：

基于所述液压缸的实时角度，确定所述液压缸的实时初始位移；

基于所述实时初始位移，以及所述实时角加速度，确定所述液压缸的实时补偿位移；

基于所述实时初始位移，以及所述实时补偿位移，确定所述实时位移。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述液压缸为动臂油缸或斗杆油缸；

若所述液压缸为动臂油缸，则所述实时初始位移是指所述动臂油缸的实时初始位移，所述动臂油缸的实时初始位移基于第一模型确定，所述第一模型为：

其中，L_{boom,cylinder}表示动臂油缸的实时初始位移，L_boom表示动臂长度，L_boom,cabin表示动臂车身铰点到油缸车身铰点的长度，θ_boom表示动臂角度，θ_boom,offset表示动臂偏置角度；

若所述液压缸为斗杆油缸，则所述实时初始位移是指所述斗杆油缸的实时初始位移，所述斗杆油缸的实时初始位移基于第二模型确定，所述第二模型为：

其中，L_arm,cylinder表示斗杆油缸的实时初始位移，L_arm,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸末端长度，L_boom,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸始端长度，θ_arm表示斗杆角度，θ_arm,up表示L_arm到L_arm,up的夹角，θ_boom,up表示L_arm到L_boom,up的夹角，L_arm表示斗杆长度。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述目标速度基于速度模型确定，所述速度模型为：

其中，v_m表示所述目标速度，x表示所述实时位移，pos_offset表示位移阈值，a表示所述实时角加速度，acc_offset表示角加速度阈值，v表示所述液压缸的实时速度，所述实时速度通过所述实时位移的微分算出。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，所述分级系数基于阈值模型确定，所述阈值模型为：

L(x,v,a)＝λ₁‖x‖₂+λ₂‖v‖₂+λ₃‖a‖₂

其中，L(x,v,a)表示所述分级系数，x表示所述实时位移，v表示所述实时速度，a表示所述实时角加速度，λ₁表示所述实时位移的权重，λ₂表示所述实时速度的权重，λ₃表示所述实时角加速度的权重。

根据本发明提供的一种液压缸缓冲控制方法，还包括：

在基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止的过程中，以所述实时速度作为反馈参数与所述目标速度进行比较，比较结果经第一反馈算法计算后输出中间参数，以所述液压缸的实时位移作为反馈参数与所述液压缸的目标位移以及所述中间参数进行比较，比较结果经第二反馈算法计算后输出缓冲控制信号，并基于所述缓冲控制信号控制所述液压缸缓冲。

本发明还提供一种液压缸缓冲控制装置，包括：

目标速度确定单元，用于测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；

分级系数确定单元，用于基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；

分级控制单元，用于基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

本发明还提供一种液压设备，包括：如上所述的液压缸缓冲控制装置。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述液压缸缓冲控制方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述液压缸缓冲控制方法的步骤。

本发明提供的液压缸缓冲控制方法、装置及液压设备，基于实时位移、实时角加速度以及实时速度，确定分级系数，以及基于分级系数确定缓冲控制类型，以及基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止，避免传统方法中通过设置机械式的缓冲腔造成缓冲不平滑和冲击较大的问题，而且可以避免额外增加缓冲腔的制造成本，结构简单。此外，本发明基于分级系数确定缓冲控制类型，从而可以根据不同工况精准且安全进行液压缸缓冲控制，保证液压缸在指定位置停止。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的液压缸缓冲控制方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的液压缸缓冲控制方法的流程示意图之二；

图3是本发明提供的液压缸缓冲控制方法的流程示意图之三；

图4是本发明提供的液压缸缓冲控制装置的结构示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，传统方法中在液压缸将要到达末端时都会通过机械式的缓冲腔进行减速，避免液压缸冲击造成的损坏。然而，由于机械式缓冲腔的阻尼系数为固定常数，会根据速度施加阻力。因此，在液压缸安装缓冲腔一方面缓冲会出现不平滑的现象，另一方面也会在出缓冲腔时产生很大的冲击，使得用户体验感变差。

对此，本发明提供一种液压缸缓冲控制方法。图1是本发明提供的液压缸缓冲控制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤110、测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据实时角度和实时角加速度计算液压缸的实时位移，根据实时位移计算液压缸的实时速度，基于实时位移、实时速度和实时角加速度确定液压缸的目标速度。

具体地，液压缸的实时位移指液压缸活塞至液压缸缸底(即液压缸末端)之间的距离，液压缸的实时速度指液压缸活塞的速度，液压缸的实时角加速度指液压缸活塞的加速度。其中，液压缸的实时位移可以通过位移传感器直接获取，也可以通过液压缸的实时角度(如关节之间的相对角度)计算得到；液压缸的实时角度、液压缸的实时角速度以及液压缸的实时角加速度可以通过角度传感器测量得到。

在液压缸将要到达末端时，为了避免产生过大冲击，造成零部件的损坏，需要控制液压缸进行减速。本发明实施例基于实时角度以及实时角加速度确定液压缸的实时位移，基于实时位移计算液压缸的实时速度，根据实时位移、实时速度以及实时角加速度，确定液压缸的目标速度，即液压缸下一时刻需要减速达到的速度，使得液压缸在达到末端前，能够缓慢减速，当液压缸到达末端后，其速度能够减为零。

步骤120、基于实时位移、实时角加速度以及实时速度，确定分级系数。

步骤130、基于分级系数，确定缓冲控制类型，并基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止；缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

具体地，在确定液压缸的目标速度之后，需要基于目标速度控制液压缸活塞到达液压缸的末端。本发明实施例基于实时位移、实时角加速度以及实时速度，确定分级系数。基于分级系数，可以确定缓冲控制类型，以控制液压缸在指定位置停止。其中，指定位置可以指液压缸的末端，也可以根据实际项目作业需求设置，本发明实施例对此不作具体限定。

此外，需要说明的是，对于较为安全的工况(负载小、减速距离小)，当分级系数过大时，此时手柄已推到底，无法进行超范围的控制，此时手柄的控制功能被控制器暂时接管，由控制器直接发出手柄控制信号(如发送手柄信号)使液压缸在指定位置停止，对于不安全、较为紧急的工况(负载大、减速距离大)，可以通过控制器直接对泵阀进行缓冲控制，可以以最快的速度停止泵、阀的供油，起到停止的效果。由此可见，本发明实施例可以根据不同的工况类型，精准且安全进行液压缸缓冲控制。

如图2所示，通过角度传感器获取液压缸测量关节之间的相对角度，得到液压缸的实时位移，通过获取的液压缸的实时角速度、实时角加速度以及实时位移，基于规划曲线得到液压缸的目标速度，基于目标速度控制液压缸缓冲。此外，在控制过程中，基于控制算法(如反馈算法)保证液压缸能够精确在指定位置停止。

由此可见，本发明实施例提供的液压缸缓冲控制方法，基于实时位移、实时角加速度以及实时速度，确定分级系数，以及基于分级系数确定缓冲控制类型，以及基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止，避免传统方法中通过设置机械式的缓冲腔造成缓冲不平滑和冲击较大的问题，而且可以避免额外增加缓冲腔的制造成本，结构简单。此外，本发明实施例基于分级系数确定缓冲控制类型，从而可以根据不同工况精准且安全进行液压缸缓冲控制，保证液压缸在指定位置停止。

基于上述实施例，所述基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止，包括：

确定分级系数大于预设值，则缓冲控制类型为接管手柄控制，采用串级控制将目标速度和液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成手柄控制信号，并基于手柄控制信号控制液压缸缓冲，以使液压缸在指定位置停止。

具体地，若分级系数大于预设值，表明工况越安全，此时可以采用能够实现柔顺控制液压缸缓冲的手柄信号进行控制，以使液压缸在指定位置停止，如精确在液压缸末端停止。因此，本发明实施例在分级系数大于预设值时，采用串级控制将目标速度和液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成手柄控制信号，并基于手柄控制信号控制液压缸缓冲，以使液压缸在指定位置停止。其中，液压缸的目标位移为0，指定位置可以指液压缸的末端，也可以根据实际项目作业需求设置，本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，基于分级系数，确定缓冲控制类型，并基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止，包括：

确定分级系数小于等于预设值，则缓冲控制类型为泵阀控制，采用串级控制将目标速度和液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成泵阀控制信号，并基于泵阀控制信号控制液压缸缓冲，以使液压缸在指定位置停止。

具体地，若分级系数小于等于预设值，表明工况较为紧急，此时可以采用则采用更加快速和安全的泵阀电流控制液压缸缓冲，以使液压缸在指定位置停止。因此，本发明实施例在分级系数小于等于预设值时，采用串级控制将目标速度和液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成泵阀控制信号，并基于泵阀控制信号控制液压缸缓冲，以使液压缸在指定位置停止。

基于上述任一实施例，实时位移是基于如下步骤确定的：

基于液压缸的实时角度，确定液压缸的实时初始位移；

基于实时初始位移，以及实时角加速度，确定液压缸的实时补偿位移；

基于实时初始位移，以及实时补偿位移，确定实时位移。

具体地，虽然采用油缸位移传感器能够直接快速测量获取实时位移，但油路会对传感器产生冲击，使得传感器存在测量误差，造成无法准确获取实时位移，同时油缸位移传感器更换困难，也为获取实时位移带来不便。因此，本发明实施例使用角度传感器作为测量角度单元，获取液压缸的实时角度，如关节之间的相对角度，进而计算得到液压缸的实时初始位移。

由于作业机械(如挖掘机)本身并非严格的刚体，在遇到冲击、大负载工况时会产生一定的微小形变。因此，需要在实时初始位移的基础上进行补偿校准，即基于实时初始位移，以及实时角加速度，确定液压缸的实时补偿位移。

其中，实时补偿位移可以基于角度与角加速度的补偿函数获取，具体公式如下：

Δx＝f(x,a)

其中，函数f为通过实验数据样条回归获得，x为实时初始位移，a为实时角加速度，Δx为实时补偿位移。

在确定实时补偿位移之后，利用其修正补偿实时初始位移，可以得到实时位移，如在实时初始位移的基础上，加上实时补偿位移，得到实时位移。

基于上述任一实施例，液压缸为动臂油缸或斗杆油缸；

若液压缸为动臂油缸，则实时初始位移是指动臂油缸的实时初始位移，动臂油缸的实时初始位移基于第一模型确定，第一模型为：

其中，L_{boom,cylinder}表示动臂油缸的实时初始位移，L_boom表示动臂长度，L_boom,cabin表示动臂车身铰点到油缸车身铰点的长度，θ_boom表示动臂角度，θ_boom,offset表示动臂偏置角度；

若液压缸为斗杆油缸，则实时初始位移是指斗杆油缸的实时初始位移，斗杆油缸的实时初始位移基于第二模型确定，第二模型为：

其中，L_ar,cylinder表示斗杆油缸的实时初始位移，L_ar,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸末端长度，L_boom,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸始端长度，θ_arm表示斗杆角度，θ_arm,up表示L_arm到L_ar,up的夹角，θ_boom,up表示L_arm到L_boom,up的夹角，L_arm表示斗杆长度。

基于上述任一实施例，目标速度是基于速度模型确定的，速度模型为：

其中，v_m表示目标速度，x表示实时位移，pos_offset表示位移阈值(即设定的触发减速的位置阈值)，a表示实时角加速度，acc_offset表示角加速度阈值(即设定的触发减速的加速度阈值)，v表示液压缸的实时速度，，所述实时速度通过实时位移的微分算出。

当油缸位移接近末端时进行速度衰减，为了避免出现冲击等影响体验感的现象，采用了平滑化函数对油缸的速度进行约束，具体函数定义如下：

其中，当v_rate＝1时，液压缸不减速；当v_rate＝0时，液压缸停止。

此外，pos_offset可以根据用户需求设置为柔和模式或快速模式。柔和模式设定的pos_offset为150mm，快速模式设定的pos_offset为92mm。另外pos_offset也可以根据用户的需求进行调节，也可以随时间进行变化，如可以基于对负载、速度的统计数据差值建立pos_offset的查询表，根据不同情况查询得到pos_offset。

基于上述任一实施例，分级系数是基于阈值模型确定的，阈值模型为：

L(x,v,a)＝λ₁‖x‖₂+λ₂‖v‖₂+λ₃‖a‖₂

其中，L(x,v,a)表示分级系数，x表示实时位移，v表示实时速度，a表示实时角加速度，λ₁表示实时位移的权重，λ₂表示实时速度的权重，λ₃表示实时角加速度的权重。

具体地，本发明实施例设计了分级控制，对于实时速度、实时角加速度、以及实时位移三者指标设计了分级系数：

L(x,v,a)＝λ₁‖x‖₂+λ₂‖v‖₂+λ₃‖a‖₂

λ₁，λ₂，λ₃为分别对位移、速度、加速度指标的权重。

如图3所示，目标油缸速度为基于液压缸的实时位移、液压缸的实时速度以及液压缸的实时角加速度，确定的液压缸的目标速度。当L(x,v,a)大于设定阈值时，通过手柄信号控制液压缸缓冲，反之通过泵阀电流控制液压缸缓冲。此外，在控制流程中，会对实际油缸位移、实际油缸速度进行实时监测，使用串级控制的方法(其中反馈算法可以采用BP算法、PID算法等)确保油缸能够精确的在油缸末端停止。

基于上述任一实施例，还包括：

在基于缓冲控制类型控制液压缸在指定位置停止的过程中，以实时速度作为反馈参数与目标速度进行比较，比较结果经第一反馈算法计算后输出中间参数，以液压缸的实时位移作为反馈参数与液压缸的目标位移以及中间参数进行比较，比较结果经第二反馈算法计算后输出缓冲控制信号，并基于缓冲控制信号控制液压缸缓冲。

具体地，在基于缓冲控制类型(如手柄控制信号控制液压缸缓冲或于泵阀控制信号)控制液压缸缓冲的过程中，获取液压缸的实时位移和液压缸的实时速度，以实时速度作为反馈参数与目标速度进行比较，比较结果经第一反馈算法计算后输出中间参数，并以液压缸的实时位移作为反馈参数与液压缸的目标位移以及中间参数进行比较，比较结果经第二反馈算法计算后输出缓冲控制信号，并基于缓冲控制信号控制液压缸缓冲。其中反馈算法可以采用BP算法、PID算法等，缓冲控制信号可以为手柄控制信号或泵阀控制信号。

需要说明的是，在以液压缸的实时位移和实时速度为反馈时，采用反馈算法生成的缓冲控制信号对目标速度进行修正，即修正后的目标速度能够更精确使液压缸在到达指定位置时停止，从而能够基于缓冲控制信号精准控制液压缸到达指定位置时停止，不仅参数设置简单，而且提高了控制精度。

下面对本发明提供的液压缸缓冲控制装置进行描述，下文描述的液压缸缓冲控制装置与上文描述的液压缸缓冲控制方法可相互对应参照。

基于上述任一实施例，本发明提供一种液压缸缓冲控制装置，如图4所示，该装置包括：

目标速度确定单元410，用于测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；

分级系数确定单元420，用于基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；

分级控制单元430，用于基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

基于上述任一实施例，所述分级控制单元430，用于：

确定所述分级系数大于预设值，则所述缓冲控制类型为接管手柄控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成手柄控制信号，并基于所述手柄控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在指定位置停止。

基于上述任一实施例，所述分级控制单元430，用于：

确定所述分级系数小于等于预设值，则所述缓冲控制类型为泵阀控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成泵阀控制信号，并基于所述泵阀控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在所述指定位置停止。

基于上述任一实施例，还包括：

初始位移确定单元，用于基于所述液压缸的实时角度，确定所述液压缸的实时初始位移；

补偿位移确定单元，用于基于所述实时初始位移，以及所述实时角加速度，确定所述液压缸的实时补偿位移；

实时位移确定单元，用于基于所述实时初始位移，以及所述实时补偿位移，确定所述实时位移。

基于上述任一实施例，所述液压缸为动臂油缸或斗杆油缸；

若所述液压缸为动臂油缸，则所述实时初始位移是指所述动臂油缸的实时初始位移，所述动臂油缸的实时初始位移基于第一模型确定，所述第一模型为：

其中，L_{boom,cylinder}表示动臂油缸的实时初始位移，L_boom表示动臂长度，L_boom,cabin表示动臂车身铰点到油缸车身铰点的长度，θ_boom表示动臂角度，θ_boom,offset表示动臂偏置角度；

若所述液压缸为斗杆油缸，则所述实时初始位移是指所述斗杆油缸的实时初始位移，所述斗杆油缸的实时初始位移基于第二模型确定，所述第二模型为：

其中，L_arm,cylinder表示斗杆油缸的实时初始位移，L_arm,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸末端长度，L_boom,up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸始端长度，θ_arm表示斗杆角度，θ_arm,up表示L_arm到L_arm,up的夹角，θ_boom,up表示L_arm到L_boom,up的夹角，L_arm表示斗杆长度。

基于上述任一实施例，所述目标速度是基于速度模型确定的，所述速度模型为：

其中，v_m表示所述目标速度，x表示所述实时位移，pos_offset表示位移阈值，a表示所述实时角加速度，acc_offset表示角加速度阈值，v表示所述液压缸的实时速度，所述实时速度通过所述实时位移的微分算出。

基于上述任一实施例，所述分级系数是基于阈值模型确定的，所述阈值模型为：

L(x,v,a)＝λ₁‖x‖₂+λ₂‖v‖₂+λ₃‖a‖₂

其中，L(x,v,a)表示所述分级系数，x表示所述实时位移，v表示所述实时速度，a表示所述实时角加速度，λ₁表示所述实时位移的权重，λ₂表示所述实时速度的权重，λ₃表示所述实时角加速度的权重。

基于上述任一实施例，还包括：

反馈单元，用于在基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止的过程中，以所述实时速度作为反馈参数与所述目标速度进行比较，比较结果经第一反馈算法计算后输出中间参数，以所述液压缸的实时位移作为反馈参数与所述液压缸的目标位移以及所述中间参数进行比较，比较结果经第二反馈算法计算后输出缓冲控制信号，并基于所述缓冲控制信号控制所述液压缸缓冲。

基于上述任一实施例，一种液压设备，包括：如上任一实施例所述的液压缸缓冲控制装置。

具体地，由于液压设备中包含上述任一实施例所述的液压缸缓冲控制装置，从而可以基于目标速度，生成手柄控制信号或泵阀控制信号，并基于手柄控制信号或泵阀信号控制液压缸缓冲，避免传统方法中通过设置机械式的缓冲腔造成缓冲不平滑和冲击的问题，而且可以避免额外增加缓冲腔的制造成本，结构简单。此外，液压缸缓冲控制装置在分级系数大于预设值时，基于手柄控制信号控制液压缸缓冲，在分级系数小于等于预设值时，基于泵阀控制信号控制液压缸缓冲，从而能够精确保证液压缸在指定位置停止。

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行液压缸缓冲控制方法，该方法包括：测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的液压缸缓冲控制方法，该方法包括：测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的液压缸缓冲控制方法，该方法包括：测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液压缸缓冲控制方法，其特征在于，包括：

测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；

基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；

基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

2.根据权利要求1所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止，包括：

确定所述分级系数大于预设值，则所述缓冲控制类型为接管手柄控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成手柄控制信号，并基于所述手柄控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在指定位置停止。

3.根据权利要求1所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止，包括：

确定所述分级系数小于等于预设值，则所述缓冲控制类型为泵阀控制，采用串级控制将所述目标速度和所述液压缸的目标位移作为输入参数，经反馈算法计算后生成泵阀控制信号，并基于所述泵阀控制信号控制所述液压缸缓冲，以使所述液压缸在所述指定位置停止。

4.根据权利要求1所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述实时位移是基于如下步骤确定的：

基于所述液压缸的实时角度，确定所述液压缸的实时初始位移；

基于所述实时初始位移，以及所述实时角加速度，确定所述液压缸的实时补偿位移；

基于所述实时初始位移，以及所述实时补偿位移，确定所述实时位移。

5.根据权利要求4所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述液压缸为动臂油缸或斗杆油缸；

若所述液压缸为动臂油缸，则所述实时初始位移是指所述动臂油缸的实时初始位移，所述动臂油缸的实时初始位移基于第一模型确定，所述第一模型为：

其中，L_{boom，cylinder}表示动臂油缸的实时初始位移，L_boom表示动臂长度，L_boom，cabin表示动臂车身铰点到油缸车身铰点的长度，θ_boom表示动臂角度，θ_{boom，offset}表示动臂偏置角度；

若所述液压缸为斗杆油缸，则所述实时初始位移是指所述斗杆油缸的实时初始位移，所述斗杆油缸的实时初始位移基于第二模型确定，所述第二模型为：

其中，L_{arm，cylinder}表示斗杆油缸的实时初始位移，L_arm，up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸末端长度，L_boom，up表示动臂斗杆铰点到斗杆油缸始端长度，θ_arm表示斗杆角度，θ_arm，up表示L_arm到L_arm，up的夹角，θ_boom，up表示L_arm到L_boom，up的夹角，L_arm表示斗杆长度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述目标速度基于速度模型确定，所述速度模型为：

其中，v_m表示所述目标速度，x表示所述实时位移，pos_offset表示位移阈值，a表示所述实时角加速度，acc_offset表示角加速度阈值，v表示所述液压缸的实时速度，所述实时速度通过所述实时位移的微分算出。

7.根据权利要求1至5任一项所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，所述分级系数基于阈值模型确定，所述阈值模型为：

L(x，v，a)＝λ₁||x||₂+λ₂||v||₂+λ₃||a||₂

其中，L(x，u，a)表示所述分级系数，x表示所述实时位移，v表示所述实时速度，a表示所述实时角加速度，λ₁表示所述实时位移的权重，λ₂表示所述实时速度的权重，λ₃表示所述实时角加速度的权重。

8.根据权利要求2或3所述的液压缸缓冲控制方法，其特征在于，还包括：

在基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止的过程中，以所述实时速度作为反馈参数与所述目标速度进行比较，比较结果经第一反馈算法计算后输出中间参数，以所述液压缸的实时位移作为反馈参数与所述液压缸的目标位移以及所述中间参数进行比较，比较结果经第二反馈算法计算后输出缓冲控制信号，并基于所述缓冲控制信号控制所述液压缸缓冲。

9.一种液压缸缓冲控制装置，其特征在于，包括：

目标速度确定单元，用于测量液压缸的实时角度、实时角速度以及实时角加速度，根据所述实时角度和所述实时角加速度计算所述液压缸的实时位移，根据所述实时位移计算所述液压缸的实时速度，基于所述实时位移、所述实时速度和所述实时角加速度确定所述液压缸的目标速度；

分级系数确定单元，用于基于所述实时位移、所述实时角加速度以及所述实时速度，确定分级系数；

分级控制单元，用于基于所述分级系数，确定缓冲控制类型，并基于所述缓冲控制类型控制所述液压缸在指定位置停止；所述缓冲控制类型为接管手柄控制或泵阀控制。

10.一种液压设备，其特征在于，包括：如权利要求9所述的液压缸缓冲控制装置。

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