CN114162725B - 基于液压的控制系统、方法、起重设备和履带式行走设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液压的控制系统、方法、起重设备和履带式行走设备。该控制系统包括：手柄，用于根据用户的操作进行位移；闭式回路，闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向；在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作；在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作；以及控制器，与手柄和闭式回路连接，被配置成：在机械设备进行下降动作时，控制闭式回路向第一循环方向输出液压油，输出的液压油可以弥补闭式回路的闭式泵和马达泄漏导致的速度下滑，以实现基于液压的控制系统的微动控制，这样可以提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高基于液压的控制系统的安全性。

Description

基于液压的控制系统、方法、起重设备和履带式行走设备

技术领域

本发明涉及机械设备控制技术领域，具体地，涉及一种基于液压的控制系统、方法、起重设备和履带式行走设备。

背景技术

目前，基于液压的控制系统因节能、能量密度大、液压元件数量少等优点，已经成为机械设备的关键应用技术，其应用范围从超大吨位起重机车型向大吨位及中吨位车型覆盖，替代原有的开式系统。履带式行走设备也广泛应用基于液压的控制系统，用于行走驱动。

机械设备在运行时，闭式泵和马达自身均存在内泄漏。假设闭式泵卸油口为T口，马达卸油口为U口，T口和U口的泄漏量之和为ΔQ，则ΔQ会导致重物下落，其下落速度与ΔQ成正比：ΔV＝αΔQ，其中α为常数。在机械设备下落时，闭式泵本身会输出流量Q，则重物的下降速度V为：V＝α(ΔQ+Q)。闭式泵主动输出Q＝0时，速度达最小，完全由泄漏ΔQ决定，即V＝αΔQ。但若内泄漏ΔQ较大，导致速度V仍然较大。在机械设备(如起重设备或履带式行走设备)负载较大，如起重设备所吊重物较重或者履带式行走设备在大坡度时，系统压力升高，此时闭式泵和马达的泄漏量ΔQ较大，导致这些工况需要微动时反而没有微动。这样，起重设备吊载重物一打开制动缸，重物下滑速度较快可能导致重物磕碰或压坏其他物体；或者履带式行走设备一开始下行速度较快，无法减小速度实现微动，操控性不好。因此，现有技术中基于液压的控制系统的安全性存在较大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于液压的控制系统、方法、起重设备和履带式行走设备，用以解决现有技术中基于液压的控制系统的安全性较低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种基于液压的控制系统，应用于机械设备，该机械设备包括卷扬机构或行走机构，该控制系统包括：

手柄，用于根据用户的操作进行位移，手柄的位移方向对应于机械设备的动作方向；

闭式回路，闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向；在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作；在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作；以及

控制器，与手柄和闭式回路连接，被配置成：

根据手柄的位移方向判断机械设备是否进行下降动作；

在判定机械设备进行下降动作的情况下，判断手柄的开度是否在第一预设范围内；

在手柄的开度在第一预设范围内的情况下，控制闭式回路向第一循环方向输出液压油，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

在本发明实施例中，控制器还被配置成：

在手柄的开度在第二预设范围内的情况下，控制闭式回路向第二循环方向输出液压油；

其中，第二预设范围的开度大于第一预设范围的开度。

在本发明实施例中，手柄的位移方向包括第一位移方向和第二位移方向，第一位移方向对应机械设备的上升动作，第二位移方向对应机械设备的下降动作。

在本发明实施例中，闭式回路包括：

马达，用于驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作；

闭式泵，与马达通过工作管路连接，用于驱动马达；以及

工作管路，连接马达和闭式泵，工作管路包括高压工作管路和低压工作管路。

在本发明实施例中，闭式回路还包括：

压力传感器，与高压工作管路连接，用于获取闭式回路的系统压力。

在本发明实施例中，控制器还被配置成：

根据压力传感器获取的闭式回路的系统压力，确定给闭式泵输入的电流值。

在本发明实施例中，工作管路包括第一工作管路和第二工作管路；闭式泵包括第一工作油口、第二工作油口和闭式泵卸油口；马达包括第一马达油口、第二马达油口和马达卸油口；第一工作油口通过第一工作管路与第一马达油口连接，第二工作油口通过第二工作管路与第二马达油口连接。

在本发明实施例中，在马达驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路为高压工作管路，压力传感器设置于第一工作管路上。

在本发明实施例中，在马达驱动机械设备的行走机构工作的情况下，第一工作管路或第二工作管路为高压工作管路；压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器设置于第一工作管路上；第二压力传感器设置于第二工作管路上。

在本发明实施例中，闭式回路还包括：

转速传感器，设置于马达或减速机上，用于获取马达的转速。

在本发明实施例中，控制器还被配置成：

根据转速传感器获取的马达的转速，调节给闭式泵输入的电流值。

在本发明实施例中，闭式回路还包括：

压力传感器，与高压工作管路连接，用于获取闭式回路的系统压力；

转速传感器，设置于马达或减速机上，用于获取马达的转速；

控制器还被配置成：

根据压力传感器获取的闭式回路的系统压力，确定给闭式泵输入的电流值；

根据转速传感器获取的马达转速，对电流值进行闭环修正。

本发明实施例第二方面提供一种基于液压的控制方法，应用于机械设备的控制器，该控制器与手柄和闭式回路连接，手柄用于根据用户的操作进行位移，手柄的位移方向对应于机械设备的动作方向，闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向，在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作，在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作，该控制方法包括：

根据手柄的位移方向判断机械设备是否进行下降动作；

在判定机械设备进行下降动作的情况下，判断手柄的开度是否在第一预设范围内；

在判定手柄的开度在第一预设范围内的情况下，控制闭式回路向第一循环方向输出液压油，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

在本发明实施例中，在手柄的开度在第一预设范围内的情况下，机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ-Q)；

其中，V为机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为闭式回路的内泄漏量之和，Q为闭式回路输出的流量。

在本发明实施例中，控制方法还包括：

在手柄的开度在第二预设范围内的情况下，控制闭式回路向第二循环方向输出液压油；

其中，第二预设范围的开度大于第一预设范围的开度。

在本发明实施例中，在手柄的开度在第二预设范围内的情况下，机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ+Q)；

其中，V为机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为闭式回路的内泄漏量之和，Q为闭式回路输出的流量。

本发明实施例第三方面提供一种起重设备，包括上述的基于液压的控制系统。

本发明实施例第四方面提供一种履带式行走设备，包括上述的基于液压的控制系统。

通过上述技术方案，在机械设备进行下降动作时，控制闭式回路向第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)输出液压油，输出的液压油可以弥补闭式回路的闭式泵和马达泄漏导致的速度下滑，以实现基于液压的控制系统的微动控制，这样可以提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高基于液压的控制系统的安全性。

本发明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，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的一种基于液压的控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种手柄的结构示意图；

图3是现有技术中手柄开度与控制器输入闭式回路的电流的函数关系示意图；

图4是本发明实施例中手柄开度与控制器输入闭式回路的电流的函数关系示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种闭式回路的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种闭式回路的液压油循环示意图；

图7是本发明另一实施例提供的一种闭式回路的液压油循环示意图；

图8是本发明另一实施例提供的一种闭式回路的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的一种基于液压的控制方法的流程示意图；

图10是本发明另一实施例提供的一种基于液压的控制方法的流程示意图。

附图标记说明

100 手柄 200 闭式回路

300 控制器 210 马达

220 闭式泵 230 工作管路

240 压力传感器 250 转速传感器

221 变量泵 222 变量泵控制油路

231 第一工作管路 232 第二工作管路

具体实施方式

以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1是本发明一实施例提供的一种基于液压的控制系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种基于液压的控制系统，应用于机械设备，该机械设备可以包括卷扬机构或行走机构，该控制系统可以包括：

手柄100，用于根据用户的操作进行位移，手柄100的位移方向对应于机械设备的动作方向；

闭式回路200，闭式回路200内的液压油的循环方向可以包括第一循环方向和第二循环方向；在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作；在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作；以及

控制器300，与手柄100和闭式回路200连接，可以被配置成：

根据手柄100的位移方向判断机械设备是否进行下降动作；

在判定机械设备进行下降动作的情况下，判断手柄100的开度是否在第一预设范围内；

在手柄100的开度在第一预设范围内的情况下，控制闭式回路200向第一循环方向输出液压油，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

在本发明实施例中，机械设备可以包括但不限于起重设备或履带式行走设备，起重设备包括卷扬机构，履带式行走设备包括行走机构。起重设备的卷扬机构可以控制起重设备的上升和下降，履带式行走设备的行走机构可以控制履带式行走设备的前进和后退，履带式行走设备可以包括上坡前进、上坡后退、下坡前进和下坡后退四种行走状态。

本发明实施例的基于液压的控制系统包括手柄100、闭式回路200和控制器300。控制器300分别与手柄100和闭式回路200连接。

图2是本发明实施例提供的一种手柄的结构示意图。如图2所示，手柄100可以根据用户的操作进行位移，控制器300可以根据手柄100的位移方向确定机械设备的动作方向。其中，位移方向可以包括但不限于前、后、左、右等。例如，假设手柄100向左位移对应机械设备的上升动作，手柄100向右位移对应机械设备的下降动作。当用户将手柄100向左移动，机械设备进行上升动作；当用户将手柄100向右移动，机械设备进行下降动作。

在本发明实施例中，手柄100具有一定的空行程。如图2所示，手柄100在0～β角度之内无输出。而达到β角度后，控制器300可以根据手柄100的开度输出对应的电流信号至闭式回路200。

在本发明实施例中，闭式回路200内的液压油的循环方向可以包括第一循环方向和第二循环方向。在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作；在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作。

以手柄100向右位移对应机械设备的下降方向为例。

图3是现有技术中手柄开度与控制器输入闭式回路的电流的函数关系示意图。如图3所示，在现有技术中，控制器300在获取手柄100向右位移的动作时，控制闭式回路200的液压油朝第二循环方向输出液压油，使得闭式回路200的循环方向为第二循环方向，进一步使得机械设备进行下降动作。手柄100在0～β角度之内无输出。而达到β角度后，控制器300可以给闭式回路200输入最小电流i_min。随着手柄100的开度增大，控制器300输入给闭式回路200的电流增大，机械设备的下降速度也随之增大。在手柄100的开度达到最大开度的情况下，控制器300输入给闭式回路200的电流达到最大电流i_max，此时，闭式回路的液压油流量以及机械设备的下降速度达到最大。以上过程输出的电流均为同向电流。由于闭式回路200中的马达和闭式泵均存在内泄露，闭式回路的压力越高，内泄露量就越大，对应的现象是：起重设备吊载重物一打开制动缸，重物下滑速度较快可能导致重物磕碰或压坏其他物体；或者履带式行走设备一开始下行速度较快，无法减小速度实现微动，操控性不好。

因此，本发明实施例的控制器300在获取手柄100向右位移的动作时，在手柄100的开度在一定范围(如γ)内时，控制闭式回路200朝第一循环方向输出液压油，使得闭式回路200的循环方向为第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)，此时输出的液压油使机械设备进行上升动作，而闭式回路200中的闭式泵和马达的内泄露使得机械设备进行下降动作。假设闭式回路200的闭式泵和马达的内泄漏量之和为ΔQ，则ΔQ会导致重物下落，其下落速度与ΔQ成正比：ΔV＝αΔQ，其中α为常数。在机械设备下落时，闭式泵本身会输出流量Q，此时下降速度为：V＝α(ΔQ-Q)，其中Q为控制器300朝闭式回路200的第一循环方向输出的流量，当Q＝ΔQ时，则可控制机械设备的下降速度为零，逐步减小Q的值，则可逐渐增加下降速度，实现速度从零开始的可控微动。当Q＝0，速度即为完全由内泄露导致的速度。若下降速度需要继续增大，此时控制器再控制闭式回路200朝第二循环方向输出液压油有，速度恢复为：V＝α(ΔQ+Q)。图4是本发明实施例中手柄开度与控制器输入闭式回路的电流的函数关系示意图，如图4所示，手柄100在0～β角度之内无输出。而达到β角度后，控制器300可以给闭式回路200输入电流i_a。其中，i_a由闭式回路200的闭式泵当前工况的泄漏量决定，i_a使得闭式回路200朝第一循环方向输出液压油，输出的流量Q等于当前工况下的闭式回路的内泄漏量之和ΔQ。随着手柄100的开度增大到γ，控制器300输入给闭式回路200的电流逐步减小到最小电流i_min。若手柄100的开度达到γ后仍然增大，则控制器控制闭式回路200向第二循环方向输出液压油，电流从最小电流i_min开始随着手柄100的开度逐步增大，直到达到最大电流i_max。以上控制中，手柄100的开度在β～γ之间为微动区域，其中，β～γ角度即本发明实施例中的第一预设范围。在β角度时，机械设备的下降速度完全为零；在开度大于γ角度时，速度由闭式回路200的内泄露量决定，此区间机械设备的下降速度随着手柄100的开度比例可控，操控性能好。

通过上述技术方案，在机械设备进行下降动作时，控制闭式回路向第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)输出液压油，输出的液压油可以弥补闭式回路的闭式泵和马达泄漏导致的速度下滑，以实现基于液压的控制系统的微动控制，这样可以提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高基于液压的控制系统的安全性。

在本发明实施例中，控制器300还可以被配置成：

在手柄100的开度在第二预设范围内的情况下，控制闭式回路200向第二循环方向输出液压油；

其中，第二预设范围的开度大于第一预设范围的开度。

如图4所示，本发明实施例中的第一预设范围为β～γ角度，手柄100的开度在β～γ之间为微动区域。控制器300控制闭式回路200朝第一循环方向输出液压油，使得闭式回路200的循环方向为第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

本发明实施例中的第二预设范围为手柄100的开度大于γ角度。在开度在第二预设范围，即手柄100的开度大于γ角度时，控制器控制闭式回路200向第二循环方向输出液压油。此时机械设备的速度由闭式回路200的内泄露量决定，在此区间机械设备的下降速度随着手柄100的开度比例可控，操控性能好。

在本发明实施例中，手柄100的位移方向包括第一位移方向和第二位移方向，第一位移方向对应机械设备的上升动作，第二位移方向对应机械设备的下降动作。

具体地，手柄100可以根据用户的操作进行位移，控制器300可以根据手柄100的位移方向确定机械设备的动作方向。其中，位移方向可以包括但不限于前、后、左、右等。例如，假设手柄100的第一位移方向为向左位移，第二位移方向为向右位移。手柄100向左位移对应机械设备的上升动作，手柄100向右位移对应机械设备的下降动作。当用户将手柄100向左移动，机械设备进行上升动作；当用户将手柄100向右移动，机械设备进行下降动作。

需要说明的是，本发明实施例中的位移方向不限于上述的前、后、左、右，还可以是其他能够对应机械设备的动作方向的位移方向。并且，手柄100的位移方向也不限于两个位移方向，还可以根据需要设置多个与机械设备的动作方向对应的位移方向。

图5是本发明一实施例提供的一种闭式回路的结构示意图。如图5所示，在本发明实施例中，闭式回路200可以包括：

马达210，用于驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作；

闭式泵220，与马达210通过工作管路230连接，用于驱动马达210；以及

工作管路230，连接马达210和闭式泵220，工作管路230包括高压工作管路和低压工作管路。

在本发明实施例中，闭式回路200一般由马达210和闭式泵220组成，马达210和闭式泵220通过工作管路230连接，闭式回路200在运行过程中，至少一条工作管路230为高压工作管路，另一条为低压工作管路。闭式泵220驱动马达210正转或反转，马达210通过正转或反转驱动机械设备的卷扬机构或行走机构工作。

如图5所示，在本发明实施例中，工作管路230可以包括第一工作管路231和第二工作管路232；闭式泵220可以包括第一工作油口P1、第二工作油口P2和闭式泵卸油口T；马达210可以包括第一马达油口A、第二马达油口B和马达卸油口U；第一工作油口P1可以通过第一工作管路231与第一马达油口A连接，第二工作油口P2可以通过第二工作管路232与第二马达油口B连接。

在本发明实施例中，闭式泵220可以包括第一工作油口P1和第二工作油口S1，马达210可以包括第一马达油口A和第二马达油口B，第一工作油口P1和第第一马达油口A可以通过第一工作管路231连接，第二工作油口S1和第二马达油口B可以通过第二管路232连接。

图6是本发明一实施例提供的一种闭式回路的液压油循环示意图。如图6所示，在机械设备为上升动作的情况下，第一工作油口P1输出液压油，液压油经过第一工作油口P1-第一工作管路231-第一马达油口A的路径到达马达1的第一马达油口A进入马达210，马达210转动实现机械设备的上升动作，然后从第二马达油口B输出，经过第二马达油口B-第二工作管路32-第二工作油口S1，再经过第二工作油口S1吸入闭式泵，经第一工作油口P1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图6所示。

图7是本发明另一实施例提供的一种闭式回路的液压油循环示意图。如图7所示，在机械设备为下降动作的情况下，第二工作油口S1输出液压油，液压油经过第二工作油口S1-第二工作管路232-第二马达油口B的路径到达马达210的第二马达油口B进入马达210，马达210转动实现机械设备的下降动作，然后从第一马达油口A输出，经过第一马达油口A-第一工作管路231-第一工作油口P1，再经过第一工作油口P1吸入闭式泵，经第二工作油口S1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图7。

在本发明的实施例中，闭式泵220可以包括：

变量泵221，用于输出液压油；

变量泵控制油路222，与变量泵221连接，用于确定变量泵221的液压油的输出方向和排放量。

在本发明的实施例中，变量泵控制油路222可以包括第一先导比例阀Y1、第二先导比例阀Y2和变量调节机构；

第一先导比例阀Y1和第二先导比例阀Y2的第一端分别与变量调节机构的两端连接，第一先导比例阀Y1和第二先导比例阀Y2的第二端分别与补油装置连接；变量调节机构的推杆与变量泵221的斜盘连接以调节液压油的输出方向和排放量。

具体地，变量泵控制油路222用于确定变量泵221的液压油的输出方向和排放量。闭式泵220中的变量泵221包括第一工作油口P1、第二工作油口S1和闭式泵卸油口T。变量泵控制油路包括第一先导比例阀Y1、第二先导比例阀Y2和变量调节机构。变量调节机构的推杆与变量泵221的斜盘连接。通过调节操作手柄的开度能够调节第一先导比例阀Y1和第二先导比例阀Y2的输入电流值，由于先导比例阀的输出量随电流值的变化而变化。因此，第一先导比例阀Y1输入的电流值越大，马达210的正转转速越高，第二先导比例阀Y2输入的电流值越大，马达210的反转转速越高。通过变量泵控制油路222控制变量泵221，可以对基于液压的控制系统的液压油流速进行控制，从而控制马达210的转速。

在本发明的实施例中，在第一先导比例阀Y1得电的情况下，液压油由第一工作油口P1输出，马达210可以驱动机械设备进行上升动作；在第二先导比例阀Y2得电的情况下，液压油由第二工作油口S1输出，马达210可以驱动机械设备进行下降动作。

具体地，在第一先导比例阀Y1得电的情况下，液压油由第一工作油口P1输出，液压油经过第一工作油口P1-第一工作管路231-第一马达油口A的路径到达马达210的第一马达油口A进入马达210，马达210转动实现机械设备的上升动作，然后从第二马达油口B输出，经过第二马达油口B-第二工作管路232-第二工作油口S1，再经过第二工作油口S1吸入闭式泵，经第一工作油口P1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图6所示。

在第二先导比例阀Y2得电的情况下，液压油由第二工作油口S1输出，液压油经过第二工作油口S1-第二工作管路232-第二马达油口B的路径到达马达210的第二马达油口B进入马达210，马达210转动实现机械设备的下降动作，然后从第一马达油口A输出，经过第一马达油口A-第一工作管路231-第一工作油口P1，再经过第一工作油口P1吸入闭式泵，经第二工作油口S1输出液压油，如此往复。其液压油循环方向如图7。

在本发明实施例中，在手柄100的开度在第一预设范围内的情况下，手柄100的开度在微动区域。例如，当手柄100的开度达到β角度时，控制器300控制第一先导比例阀Y1得电，液压油由第一工作油口P1输出，经过第一工作油口P1-第一工作管路231-第一马达油口A的路径到达马达210的第一马达油口A进入马达210，马达210转动实现机械设备的上升动作。随着手柄100的开度增大到第二预设范围，例如，手柄100的开度达到γ角度，第一先导比例阀Y1的电流逐步减小到最小电流i_min。随着手柄100的开度逐步增大，控制器300控制第二先导比例阀Y2得电，液压油由第二工作油口S1输出，液压油经过第二工作油口S1-第二工作管路232-第二马达油口B的路径到达马达210的第二马达油口B进入马达210，马达210转动实现机械设备的下降动作。

这样，当手柄100的开度在第一预设范围内，控制器300可以控制闭式回路向第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)输出液压油，输出的液压油可以弥补闭式回路的闭式泵和马达泄漏导致的速度下滑，以实现基于液压的控制系统的微动控制，这样可以提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高基于液压的控制系统的安全性。当手柄100的开度在第二预设范围内，控制器300可以控制闭式回路向第二循环方向(即机械设备进行下降动作的方向)输出液压油，在第二预设范围内，机械设备的速度由闭式回路200的内泄露量决定，在此区间机械设备的下降速度随着手柄100的开度比例可控，操控性能好。

如图5所示，在本发明实施例中，闭式回路200还可以包括：

压力传感器240，与高压工作管路连接，用于获取闭式回路的系统压力。

在本发明实施例中，不同工况下机械设备的载荷不同，因此闭式回路200的内泄漏量ΔQ的大小也不同，这样，控制器300输入给闭式回路200的电流i_a也不同。ΔQ的值与闭式回路200的系统压力相关，因此，可以在闭式回路200的高压工作管路连接压力传感器240，以获取闭式回路的系统压力。

在本发明实施例中，控制器300还可以被配置成：

根据压力传感器240获取的闭式回路的系统压力，确定给闭式泵220输入的电流值。

在本发明实施例中，可以通过试验测得到ΔQ与系统压力P的关系，即ΔQ＝f(P)，从而确定i_a与系统压力P的关系，i_a＝f₁(P)。因此，可以根据压力传感器240获取的系统压力，确定控制器300给闭式回路200输入的电流值i_a。在一个示例中，在机械设备进行下降动作前，控制器300可以根据上一次记忆的系统压力P确定i_a，以实现精确的微动下降控制。

本发明实施例通过设置压力传感器240，使得基于液压的控制系统的微动控制精确性更高。

在本发明实施例中，在马达210驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路231为高压工作管路，压力传感器240可以设置于第一工作管路231上。

具体地，在机械设备为起重设备的情况下，机械设备包括卷扬机构，马达210驱动机械设备的卷扬机构卷扬上升或卷扬下降。因此，在马达210驱动机械设备的卷扬机构工作的情况下，第一工作管路231为高压工作管路，压力传感器240只需要一个，可以设置于第一工作管路231(即高压工作管路)上。

在本发明实施例中，在马达210驱动机械设备的行走机构工作的情况下，第一工作管路231或第二工作管路232为高压工作管路；压力传感器240可以包括第一压力传感器和第二压力传感器(图中未示出)，第一压力传感器可以设置于第一工作管路上；第二压力传感器可以设置于第二工作管路上。

具体地，在机械设备为履带式行走设备的情况下，机械设备包括行走结构，马达210驱动机械设备的行走机构上坡、下坡、前进和后退，因此，履带式行走设备的基于液压的控制系统的高低压工作管路不固定，高压工作管路可能为第一工作管路231或第二工作管路232，因此，需要设置两个压力传感器(图中未示出)。这样，可以使得在任何工作状态下都能实现下降过程中机械设备获取闭式回路200的系统压力，提高控制器300给闭式回路200输入的电流值的精确性。

图8是本发明另一实施例提供的一种闭式回路的结构示意图。如图8所示，在本发明实施例中，闭式回路200还可以包括：

转速传感器250，设置于马达210或减速机上，用于获取马达210的转速。

控制器300还可以被配置成：

根据转速传感器250获取的马达210的转速，调节给闭式泵220输入的电流值。

在本发明实施例中，还可以在马达210或减速机上增加转速传感器250，以建立手柄100的开度值与期望下降速度之间的关系。在机械设备下降时，控制器可以根据手柄100的实际位置检测马达210的实际转速，将马达210的实际转速与期望转速进行对比，在马达210的实际转速与期望转速不一致的情况下，控制器300调节给闭式泵220输入的电流值。例如，期望转速为0.5m/s，而转速传感器250获取的实际转速为0.6m/s，则需要调小马达的转速。如果此时手柄100的开度在第一预设范围，即微动区域，则需要增加给闭式泵220输入的电流值，即增加机械设备的上升速度，以减小机械设备的下降速度；如果此时手柄100的开度在第二预设范围，则需要减小给闭式泵220输入的电流值，即减小机械设备的下降速度。从而实现对转速的精准控制。

需要说明的是，本发明实施例的转速传感器250可以但不限于设置于马达210或减速机上，还可以设置于其他可以获取马达210实际转速的设备上。

在本发明实施例中，闭式回路还可以包括：

压力传感器，与高压工作管路连接，用于获取闭式回路的系统压力；

转速传感器，设置于马达或减速机上，用于获取马达的转速；

控制器还被配置成：

根据压力传感器获取的闭式回路的系统压力，确定给闭式泵输入的电流值；

根据转速传感器获取的马达转速，对电流值进行闭环修正。

在本发明实施例中，可以通过试验测得到ΔQ与系统压力P的关系，即ΔQ＝f(P)，从而确定i_a与系统压力P的关系，i_a＝f₁(P)。因此，可以根据压力传感器获取的系统压力，确定控制器给闭式回路输入的电流值i_a。

在本发明实施例中，在获取系统压力，得到控制器给闭式回路输入的电流值的基础上，还可以在马达或减速机上增加转速传感器，以建立手柄的开度值与期望下降速度之间的关系。在机械设备下降时，控制器可以根据手柄的实际位置检测马达的实际转速，将马达的实际转速与期望转速进行对比，在马达的实际转速与期望转速不一致的情况下，控制器调节给闭式泵输入的电流值。例如，期望转速为0.5m/s，而转速传感器获取的实际转速为0.6m/s，则需要调小马达的转速。如果此时手柄的开度在第一预设范围，即微动区域，则需要增加给闭式泵输入的电流值，即增加机械设备的上升速度，以减小机械设备的下降速度；如果此时手柄的开度在第二预设范围，则需要减小给闭式泵输入的电流值，即减小机械设备的下降速度。这样，可以实现对压力传感器监测的控制值的闭环修正，从而实现对转速的更加精准的控制。

本发明实施例将转速传感器和压力传感器同时实施，以压力传感器的监测给出控制值，再用转速传感器进行闭环修正，实现对转速更加精确的控制。

图9是本发明一实施例提供的一种基于液压的控制方法的流程示意图。如图9所示，本发明实施例提供一种基于液压的控制方法，应用于机械设备的控制器，该控制器与手柄和闭式回路连接，手柄用于根据用户的操作进行位移，手柄的位移方向对应于机械设备的动作方向，闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向，在液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，机械设备进行上升动作，在液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，机械设备为下降动作，该控制方法可以包括以下步骤：

步骤S91、根据手柄的位移方向判断机械设备是否进行下降动作；

步骤S92、在判定机械设备进行下降动作的情况下，判断手柄的开度是否在第一预设范围内；

步骤S93、在判定手柄的开度在第一预设范围内的情况下，控制闭式回路向第一循环方向输出液压油，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

在本发明实施例中，控制器在获取手柄向右位移的动作时，在手柄的开度在一定范围(如γ)内时，控制闭式回路朝第一循环方向输出液压油，使得闭式回路的循环方向为第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)，此时输出的液压油使机械设备进行上升动作，而闭式回路中的闭式泵和马达的内泄露使得机械设备进行下降动作。

通过上述技术方案，在机械设备进行下降动作时，控制闭式回路向第一循环方向(即机械设备进行上升动作的方向)输出液压油，输出的液压油可以弥补闭式回路的闭式泵和马达泄漏导致的速度下滑，以实现基于液压的控制系统的微动控制，这样可以提升机械设备的操控性，降低开启冲击，从而提高基于液压的控制系统的安全性。

在本发明实施例中，在手柄的开度在第一预设范围内的情况下，机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ-Q)；

其中，V为机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为闭式回路的内泄漏量之和，Q为闭式回路输出的流量。

具体地，假设闭式回路的闭式泵和马达的内泄漏量之和为ΔQ，则ΔQ会导致重物下落，其下落速度与ΔQ成正比：ΔV＝αΔQ，其中α为常数。在机械设备下落时，闭式泵本身会输出流量Q，此时下降速度为：V＝α(ΔQ-Q)，其中Q为控制器朝闭式回路的第一循环方向输出的流量，当Q＝ΔQ时，则可控制机械设备的下降速度为零，逐步减小Q的值，则可逐渐增加下降速度，实现速度从零开始的可控微动。当Q＝0，速度即为完全由内泄露导致的速度。

图10是本发明另一实施例提供的一种基于液压的控制方法的流程示意图。如图10所示，在本发明实施例中，控制方法还可以包括：

步骤S94、在手柄的开度在第二预设范围内的情况下，控制闭式回路向第二循环方向输出液压油；

其中，第二预设范围的开度大于第一预设范围的开度。

在本发明实施例中，在手柄的开度在第二预设范围内的情况下，机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ+Q)；

其中，V为机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为闭式回路的内泄漏量之和，Q为闭式回路输出的流量。

在本发明实施例中，若下降速度需要继续增大，此时控制器再控制闭式回路朝第二循环方向输出液压油有，速度恢复为：V＝α(ΔQ+Q)。图4是本发明实施例中手柄开度与控制器输入闭式回路的电流的函数关系示意图，如图4所示，手柄100在0～β角度之内无输出。而达到β角度后，控制器可以给闭式回路输入电流i_a。其中，i_a由闭式回路的闭式泵当前工况的泄漏量决定，i_a使得闭式回路朝第一循环方向输出液压油，输出的流量Q等于当前工况下的闭式回路的内泄漏量之和ΔQ。随着手柄的开度增大到γ，控制器输入给闭式回路的电流逐步减小到最小电流i_min。若手柄的开度达到γ后仍然增大，则控制器控制闭式回路向第二循环方向输出液压油，电流从最小电流i_min开始随着手柄的开度逐步增大，直到达到最大电流i_max。以上控制中，手柄的开度在β～γ之间为微动区域，其中，β～γ角度即本发明实施例中的第一预设范围。在β角度时，机械设备的下降速度完全为零；在开度大于γ角度时，速度由闭式回路的内泄露量决定，此区间机械设备的下降速度随着手柄的开度比例可控，操控性能好。

本发明实施例还提供一种起重设备，包括上述的基于液压的控制系统。

本发明实施例还提供一种履带式行走设备，包括上述的基于液压的控制系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明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的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种基于液压的控制系统，应用于机械设备，所述机械设备包括卷扬机构或行走机构，其特征在于，所述控制系统包括：

手柄，用于根据用户的操作进行位移，所述手柄的位移方向对应于所述机械设备的动作方向；

闭式回路，所述闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向；在所述液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，所述机械设备进行上升动作；在所述液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，所述机械设备为下降动作；以及

控制器，与所述手柄和所述闭式回路连接，被配置成：

根据所述手柄的位移方向判断所述机械设备是否进行下降动作；

在判定所述机械设备进行下降动作的情况下，判断所述手柄的开度是否在第一预设范围内；

在判定所述手柄的开度在第一预设范围内的情况下，控制所述闭式回路向第一循环方向输出液压油，以实现所述基于液压的控制系统的微动控制。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还被配置成：

在所述手柄的开度在第二预设范围内的情况下，控制所述闭式回路向第二循环方向输出液压油；

其中，所述第二预设范围的开度大于所述第一预设范围的开度。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述手柄的位移方向包括第一位移方向和第二位移方向，所述第一位移方向对应所述机械设备的上升动作，所述第二位移方向对应所述机械设备的下降动作。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述闭式回路包括：

马达，用于驱动所述机械设备的卷扬机构或行走机构工作；

闭式泵，与所述马达通过工作管路连接，用于驱动所述马达；以及

所述工作管路，连接所述马达和所述闭式泵，所述工作管路包括高压工作管路和低压工作管路。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述闭式回路还包括：

压力传感器，与所述高压工作管路连接，用于获取所述闭式回路的系统压力。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还被配置成：

根据所述压力传感器获取的闭式回路的系统压力，确定给所述闭式泵输入的电流值。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述工作管路包括第一工作管路和第二工作管路；所述闭式泵包括第一工作油口、第二工作油口和闭式泵卸油口；所述马达包括第一马达油口、第二马达油口和马达卸油口；所述第一工作油口通过所述第一工作管路与所述第一马达油口连接，所述第二工作油口通过所述第二工作管路与所述第二马达油口连接。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，在所述马达驱动所述机械设备的卷扬机构工作的情况下，所述第一工作管路为高压工作管路，所述压力传感器设置于所述第一工作管路上。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，在所述马达驱动所述机械设备的行走机构工作的情况下，所述第一工作管路或所述第二工作管路为高压工作管路；所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一工作管路上；所述第二压力传感器设置于所述第二工作管路上。

10.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述闭式回路还包括：

转速传感器，设置于所述马达或减速机上，用于获取所述马达的转速。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还被配置成：

根据所述转速传感器获取的马达的转速，调节给所述闭式泵输入的电流值。

12.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述闭式回路还包括：

压力传感器，与所述高压工作管路连接，用于获取所述闭式回路的系统压力；

转速传感器，设置于所述马达或减速机上，用于获取所述马达的转速；

所述控制器还被配置成：

根据所述压力传感器获取的闭式回路的系统压力，确定给所述闭式泵输入的电流值；

根据所述转速传感器获取的马达转速，对所述电流值进行闭环修正。

13.一种基于液压的控制方法，应用于机械设备的控制器，其特征在于，所述控制器与手柄和闭式回路连接，所述手柄用于根据用户的操作进行位移，所述手柄的位移方向对应于所述机械设备的动作方向，所述闭式回路内的液压油的循环方向包括第一循环方向和第二循环方向，在所述液压油的循环方向为第一循环方向的情况下，所述机械设备进行上升动作，在所述液压油的循环方向为第二循环方向的情况下，所述机械设备为下降动作，所述控制方法包括：

根据所述手柄的位移方向判断所述机械设备是否进行下降动作；

在判定所述机械设备进行下降动作的情况下，判断所述手柄的开度是否在第一预设范围内；

在判定所述手柄的开度在第一预设范围内的情况下，控制所述闭式回路向第一循环方向输出液压油，以实现基于液压的控制系统的微动控制。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在所述手柄的开度在第一预设范围内的情况下，所述机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ-Q)；

其中，V为所述机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为所述闭式回路的内泄漏量之和，Q为所述闭式回路输出的流量。

15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述手柄的开度在第二预设范围内的情况下，控制所述闭式回路向第二循环方向输出液压油；

其中，所述第二预设范围的开度大于所述第一预设范围的开度。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在所述手柄的开度在第二预设范围内的情况下，所述机械设备的下降速度满足以下公式：

V＝α(ΔQ+Q)；

其中，V为所述机械设备的下降速度，α为常数，ΔQ为所述闭式回路的内泄漏量之和，Q为所述闭式回路输出的流量。

17.一种起重设备，其特征在于，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的基于液压的控制系统。

18.一种履带式行走设备，其特征在于，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的基于液压的控制系统。

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