CN116557367A - 电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统 - Google Patents

电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统 Download PDF

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CN116557367A CN202310324553.1A CN202310324553A CN116557367A CN 116557367 A CN116557367 A CN 116557367A CN 202310324553 A CN202310324553 A CN 202310324553A CN 116557367 A CN116557367 A CN 116557367A
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王维
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Abstract

本发明涉及液压控制领域，公开了一种电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统。所述电液比例流量控制阀组包括入口限流件、作为先导阀的比例节流阀和作为主阀的流量控制阀，其中所述流量控制阀被配置为在所述流量控制阀的弹簧腔压力和来自执行端的负载腔压力的作用下产生阀芯位移，所述入口限流件与所述比例节流阀共同对所述弹簧腔压力构成分压作用，且所述弹簧腔压力适应于所述比例节流阀的开度变化而改变。本发明避免了流量控制阀利用位移变化补偿负载压力的方案所引起的流量误差。

Description

电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统
技术领域
本发明涉及液压控制领域，具体地，涉及一种电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统。
背景技术
流量控制阀是液压系统主要元件之一，通过对流量的控制来进而实现对执行器的速度控制。在现有技术中，为使流量控制过程不受负载干扰，通常对流量控制阀采用如图1所示的“阀口节流+压力补偿”构型的流量控制结构，即通过调控压力补偿阀来以力平衡的方式调整节流开度，以对节流口进行压差控制以保持节流口前后压差恒定，最终实现流量控制目的。
但是，“阀口节流+压力补偿”构型依赖于压力补偿阀，而压力补偿阀自身的力平衡易受负载波动干扰，在负载腔压力快速变化时，将导致压力补偿阀失衡并处于极限位置，造成流量控制不受控。
发明内容
本发明的目的是提供一种电液比例流量控制阀组、方法、介质、控制器及系统，用于至少部分地解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种电液比例流量控制阀组，包括入口限流件、作为先导阀的比例节流阀和作为主阀的流量控制阀，其中所述流量控制阀被配置为在所述流量控制阀的弹簧腔压力和来自执行端的负载腔压力的作用下产生阀芯位移，所述入口限流件与所述比例节流阀共同对所述弹簧腔压力构成分压作用，且所述弹簧腔压力适应于所述比例节流阀的开度变化而改变。
优选地，所述入口限流件是锥阀或者传感活塞，所述锥阀是其过油流量受到其进出口压差影响的锥形节流阀，所述传感活塞是弹簧腔压力和泵出口压力线性相关以影响该传感活塞的过油流量的传感式节流元件。
本发明还提供一种电液比例流量控制方法，应用于上述任意的电液比例流量控制阀组，且所述电液比例流量控制方法包括：根据期望流量和泵出口压力，确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力，该期望弹簧腔压力使得所述流量控制阀的输出流量与所述期望流量一致；以及针对所述期望弹簧腔压力与当前的实际弹簧腔压力的偏差，执行预设的闭环控制算法来输出针对所述比例节流阀的开度的控制量，以通过改变所述比例节流阀的开度来适应改变所述实际弹簧腔压力。
优选地，所述确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力包括：将所述期望流量和所述泵出口压力输入至主级控制模型，以输出所述期望弹簧腔压力，其中所述主级控制模型是基于所述流量控制阀的流量方程和力平衡方程预先构建的用于示出期望流量、泵出口压力和期望弹簧腔压力之间的关联的计算模型。
优选地，所述主级控制模型被描述为采用下式确定期望弹簧腔压力Pe：
其中，Ap是流量控制阀进油腔作用面积；Ae是流量控制阀弹簧腔作用面积；Ac是流量控制阀负载腔作用面积；ke是流量控制阀弹簧刚度；Ka是流量控制阀流量增益；Kb是流量控制阀压力增益；F1是流量控制阀弹簧预紧力；Pp是泵出口压力；Qe是期望流量；k1是Pe的比例系数，k2是Pp的比例系数，k3是负载腔压力的偏移量。
优选地，在所述入口限流件是锥阀时，且所述电液比例流量控制方法还包括通过以下步骤获取所述当前的实际弹簧腔压力：获取当前的负载腔压力和历史弹簧腔压力；根据所述当前的负载腔压力和所述比例节流阀的当前输出电流，确定所述比例节流阀的当前过油流量；基于所述历史实际弹簧腔压力和所述泵出口压力，确定所述入口限流件的当前过油流量；以及结合所述比例节流阀的当前过油流量和所述入口限流件的当前过油流量，确定当前的实际弹簧腔压力。
优选地，采用以下任意一者获取所述当前的负载腔压力：基于所述流量控制阀的力平衡方程，根据所述历史实际弹簧腔压力和所述泵出口压力确定所述当前的负载腔压力；或者，通过压力传感器实时检测所述当前的负载腔压力。
优选地，采用下式确定所述比例节流阀的当前过油流量Qi：
Qi＝Klxl-KcPc
xl＝k*I
其中，xl是比例节流阀位移，k是比例节流阀电流I-位移xl增益系数，Kl是比例节流阀流量增益，Kc是比例节流阀压力增益，Pc是当前的负载腔压力，I是实时检测的所述比例节流阀的当前输出电流。
优选地，采用下式确定所述入口限流件的当前过油流量Qv：
其中，Ai是锥阀进油腔作用面积，Ad是锥阀弹簧腔作用面积，F0是锥阀弹簧预紧力，Ke是锥阀压力增益，Kq是锥阀流量增益，Kv是锥阀弹簧刚度，Ppre_ei是历史弹簧腔压力。
优选地，采用下式确定当前的实际弹簧腔压力Pei：
dtQ＝Qv-Qi
其中，Qi是所述比例节流阀的当前过油流量，Qv是所述入口限流件的当前过油流量，dtQ是弹簧腔流量差值，E是油液弹性模型，V是弹簧腔容积。
优选地，在所述入口限流件是传感活塞时，所述电液比例流量控制方法还包括通过下式确定所述当前的实际弹簧腔压力Pei：
式中，Ai是活塞进油腔作用面积，Ad是活塞弹簧腔作用面积，F0是活塞弹簧预紧力，Pp是泵出口压力。
本发明还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任意的电液比例流量控制方法。
本发明还提供一种电液比例流量控制器，包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述任意的电液比例流量控制方法。
本发明还提供一种电液比例流量控制系统，包括：上述任意的电液比例流量控制阀组；以及上述任意的电液比例流量控制器，用于通过控制所述电液比例流量控制阀组中的流量控制阀的弹簧腔压力来控制该流量控制阀的输出流量与期望流量一致。
通过上述技术方案，本发明设计了具有负载压力反馈机制的流量控制阀组，使得流量控制阀利用位移变化补偿负载压力导致的其节流口前后的压差变化，且又通过设计针对弹簧腔压力的控制策略来使得被控流量同期望流量保持一致，避免流量控制阀利用位移变化补偿负载压力的方案所引起的流量误差。
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是常规的“阀口节流+压力补偿”构型的流量控制结构的示意图；
图2是本发明实施例一的电液比例流量控制阀组的示意图；
图3是本发明实施例二的电液比例流量控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例二的示例的整体控制策略框图
图5是本发明实施例二在入口限流件为锥阀的情况下获取当前的实际弹簧腔压力的流程示意图；
图6是本发明实施例三的流量控制结构的示意图；
图7是本发明实施例三的示例的整体控制策略框图；
图8是本发明实施例四的示例流量控制结构的结构示意图；以及
图9是本发明实施例六的电液比例流量控制系统的结构示意图。
附图标记说明
100、流量控制阀组；200、电液比例流量控制器；
110、入口限流件；120、比例节流阀；130、流量控制阀；140、第一压力传感器；150、第二压力传感器；160、主溢流阀；170、主泵。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，涉及的方位词“左”、“右”是示例性的，旨在便于描述相对关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述方位词在本发明中的具体含义。
还需要说明，对于本领域的技术人员而言，在知悉附图示出的液压连接关系之后，也可以将油路或阀体等进行简单的置换，从而实现本发明的流量控制结构的功能，这同样属于本发明的保护范围。相关液压元件(例如锥阀、比例节流阀、传感活塞、流量控制阀、主泵等)、元件内的腔体设计(如流量控制阀的阀芯、弹簧腔和负载腔)、部分常规元件间的连接关系(例如阀组间的先导阀与主阀的连接)均属于本领域技术人员熟知的，因此下文仅简略描述，而将描述重点集中于本发明的独创性流量控制方案。
如背景技术中所言，图1所示的“阀口节流+压力补偿”构型易造成流量控制不受控，具体表现为：
1)节流口压差控制与节流开度控制是解耦的，两者分别受节流口、压力补偿阀调控，而如上所述，负载腔压力快速变化时，将导致压力补偿阀失衡并处于极限位置，此时流量控制不受控，易形成流量突变、振荡、非线性特征明显等现象，不适用于动态作业工况。
2)当压力补偿阀过油流量增大时，其调压偏差也会增大，使得被控流量偏离目标值，进而使得可控流量区间受限，勉强适用于小流量工况，而在大流量工况下会造成流量显著下跌。
据此，本发明实施例提供了如下的独创性流量控制方案。
实施例一
图2是本发明实施例一的电液比例流量控制阀组100(以下可简称流量控制阀组)的示意图，包括入口限流件110、作为先导阀的比例节流阀120和作为主阀的流量控制阀130。其中，所述流量控制阀130被配置为在适应于所述比例节流阀120的开度变化而改变的弹簧腔压力及来自执行端的负载反馈的负载腔压力的作用下产生阀芯位移，并适应于所述阀芯位移改变过油流量，其中所述入口限流件110与所述比例节流阀120共同对所述弹簧腔压力构成分压作用。即，流量控制阀130的阀芯位移受到其弹簧腔压力和负载腔压力的作用而变化以改变通过该流量控制阀的过油流量，其中入口限流件110、比例节流阀120共同对弹簧腔压力构成分压作用，而通过对比例节流阀120的开度控制可改变分压关系，进而改变弹簧腔压力，而所述负载腔压力是所述流量控制阀130驱动的执行端的负载反馈至该流量控制阀的压力。
此外，该流量控制阀组100还可设置第一压力传感器140，用于检测泵出口压力，而入口限流件110除上述分压作用之外，还可用于对主泵所泵送出的流体进行限流，以控制进入比例节流阀120的流量。
举例而言，入口限流件110采用锥阀，比例节流阀120采用常规比例节流阀，流量控制阀130采用两位两通阀，其中锥阀是其过油流量受到其进出口压差影响的锥形节流阀。取负载压力、出口压力作用于两位两通阀的阀芯右侧，同时泵出的入口流量经过锥阀后通过比例节流阀流出至负载口，在锥阀、比例节流阀共同作用下形成弹簧腔压力作用于两位两通阀的阀芯左侧，进而可以通过比例节流阀实现对弹簧腔压力的控制。进一步地，两位两通阀驱动执行器运动，当执行器于外界负载干扰下，导致负载腔压力上升时，两位两通阀压差变小，此时过油流量减小，因负载腔压力作用于两位两通阀的阀芯右侧，使得流阀芯左移，节流开度增大，过油流量上升，因此完成了补偿因负载干扰导致的流量差值，且因比例节流阀保持原开度不变，弹簧腔压力增大，直到两位两通阀维持新的平衡状态。
据此，本发明实施例一的电液比例流量控制阈组具有负载压力反馈机制，使得流量控制阀能够利用位移变化补偿负载压力导致的其节流口前后的压差变化。
实施例二
已知图2的回路在负载干扰下，流量控制阀以阀芯位移变化补偿负载导致的其节流口前后压差变化引起的流量误差，并维持一个平衡状态，但此平衡状态下，流量控制阀过油流量并非是需求流量。基于此，本发明实施例二将进一步计算在当前需求流量下的弹簧腔压力，并对弹簧腔压力进行控制，使得被控流量同实际流量保持一致。
图3是本发明实施例二的电液比例流量控制方法的流程示意图，该电液比例流量控制方法应用于图2所示的电液比例流量控制阀组，而图4是本发明实施例一的示例的整体控制策略框图，以下在描述图3的步骤时，将结合图4进行举例，以使得各步骤更为清楚。
如图3所示，可以包括以下的步骤S100和步骤S200：
步骤S100，根据期望流量和泵出口压力，确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力。其中，该期望弹簧腔压力使得所述流量控制阀的输出流量与所述期望流量一致。
步骤S200，针对所述期望弹簧腔压力与当前的实际弹簧腔压力的偏差，执行预设的闭环控制算法来输出针对所述比例节流阀的开度的控制量，以通过改变所述比例节流阀的开度来适应改变所述实际弹簧腔压力。
据此，本发明实施例方法求解了期望流量下的弹簧腔压力并对其进行闭环控制，进而在流量控制阀为维持平衡状态，以阀芯位移变化补偿负载导致的节流口前后压差变化而引起流量误差的情况下，通过控制实际弹簧腔压力来使得流量控制阀的输出流量与期望流量保持一致。
针对步骤S100，确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力优选为包括：将所述期望流量和所述泵出口压力输入至主级控制模型，以输出所述期望弹簧腔压力。
其中，所述主级控制模型是基于所述流量控制阀的流量方程和力平衡方程预先构建的用于示出期望流量、泵出口压力和期望弹簧腔压力之间的关联的计算模型。
下面通过示例具体说明主级控制模型的构建及应用。
首先，流量控制阀的流量方程如下：
Qe＝Kaxe-KbPc (1)
其中，Qe是期望流量，Ka是流量控制阀流量增益；Kb是流量控制阀压力增益，xe是流量控制阀的阀芯位移，Pc是负载腔压力。
其次，流量控制阀力平衡方程为：
PpAp-PeAe+PcAc-F1＝kexe (2)
式中，Ap是流量控制阀进油腔作用面积；Ae是流量控制阀弹簧腔作用面积；Ac是流量控制阀负载腔作用面积；ke是流量控制阀弹簧刚度；F1是流量控制阀弹簧预紧力；Pp是泵出口压力；Pe是所求的期望弹簧腔压力；xe是流量控制阀的阀芯位移，Pc是负载腔压力。
再次，将主级弹簧设置为弱弹簧后，弹簧位移变化引起的弹簧力变化可近似忽略，通过测试、拟合后可获取Pc关于Pe、Pp线性方程如式(3)所示：
Pc＝k1Pe-k2Pp+k3 (3)
式中，k1是Pe的比例系数，k2是Pp的比例系数，k3是Pc的偏移量。
结合式(1)、(2)、(3)可得，所述主级控制模型被描述为采用下式(4)计算期望弹簧腔压力Pe：
据此，通过步骤S100得到了期望流量下的流量控制阀的期望弹簧腔压力，该期望弹簧腔压力使得所述流量控制阀的输出流量与所述期望流量一致。如下则通过步骤200进一步使得实际弹簧腔压力保持在该期望弹簧腔压力。
回到步骤S200，图5是在入口限流件为锥阀的情况下获取当前的实际弹簧腔压力的流程示意图。如图5所示，可以包括以下步骤S310-S340：
S310，获取当前的负载腔压力和历史弹簧腔压力。
优选地，可以基于上述的式(3)所示出的流量控制阀的力平衡方程，根据所述历史弹簧腔压力和所述泵出口压力计算出所述当前的负载腔压力。其中，所述历史弹簧腔压力可以利用所述闭环控制算法进行控制以在前一步长得到的前一次的实际弹簧腔压力，可记为Ppre_ei，若此时闭环控制算法为第一次运算，则Ppre_ei可以是设定的初始值。据此，根据式(3)，可确定负载腔压力Pc的值，进入至步骤S320。
步骤S320，根据所述当前的负载腔压力和所述比例节流阀的当前输出电流，确定所述比例节流阀的当前过油流量。
承接上述的示例，采用下式计算所述比例节流阀的当前过油流量Qi：
Qi＝Klxl-KcPc (5)
xl＝k*I (6)
其中，xl是比例节流阀位移，k是比例节流阀电流I-位移xl增益系数，Kl是比例节流阀流量增益，Kc是比例节流阀压力增益，Pc是当前的负载腔压力，I是实时检测的所述比例节流阀的当前输出电流。
其中，式(5)是比例节流阀流量线性化方程，其是对常规压力-流量特性方程进行线性化处理，通过泰勒展开后，获取的关于位移、负载压力的多项式方程。Kl具体是负载压力一定时，单位位移引起的负载流量变化的大小，Kc具体测试获取的压力-流量曲线的斜率，其物理意义为压力变化引起的阀负载流量变化增益。据此，通过式(5)和式(6)，可在一定的测试数据下，获取比例节流阀Kl、Kc参数曲线，并以负载压力、阀芯开度构成多维map表来表征比例节流阀压力-流量特性。
据此，根据该式(5)和式(6)，可确定所述比例节流阀的当前过油流量Qi，留待步骤S340使用。
步骤S330，基于所述前一次的实际弹簧腔压力和所述泵出口压力，确定所述入口限流件的当前过油流量。
承接上面的示例，该步骤S330利用了如下的锥阀力平衡方程(7)和锥阀流量线性化方程(8)：
PpAi-PeiAd-F0＝kvxv (7)
QV＝Kqxv-KePei (8)
其中，关于式(8)的锥阀流量线性化方程的具体含义可参考上述对于式(5)的比例节流阀流量线性化方程的解释，在此不再赘述。
根据式(7)和式(8)，采用如下的式(9)可以计算出入口限流件的当前过油流量Qv：
其中，Ai是锥阀进油腔作用面积，Ad是锥阀弹簧腔作用面积，F0是锥阀弹簧预紧力，Ke是锥阀压力增益，Kq是锥阀流量增益，Kv是锥阀弹簧刚度，Pei是历史弹簧腔压力。
据此，根据该式(9)，可确定出锥阀的当前过油流量Qv，进入至步骤S340使用。
步骤S340，结合所述比例节流阀的当前过油流量和所述入口限流件的当前过油流量，确定当前的实际弹簧腔压力。
承接上面的示例，采用下式计算出当前的实际弹簧腔压力Pei：
dtQ＝Qv-Qi (10)
其中，Qi是所述比例节流阀的当前过油流量，Qv是所述入口限流件的当前过油流量，dtQ是弹簧腔流量差值，E是油液弹性模型，V是弹簧腔容积。
据此，计算出了当前的实际弹簧腔压力Pei，再回到步骤S200，结合步骤S100计算出的期望弹簧腔压力Pe，设置闭环控制算法来对两个压力的偏差进行运算处理，以输出针对所述比例节流阀的开度的控制量。
承接上面的示例，所述闭环控制算法可以描述为下式所示出的离散PI算法：
Δu(k)＝Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k) (12)
e(k)＝Pe(k)-Pei(k) (13)
其中，Δu(k)是针对所述比例节流阀的开度的控制量，Pe(k)是第k个步长下的期望弹簧腔压力Pe，Pei(k)是第k个步长下的实际弹簧腔压力Pei，Kp是比例增益系数，Ki是积分增益系数，e(k)是第k个步长下的期望弹簧腔压力与当前的实际弹簧腔压力的偏差。Δu(k)为控制量，其例如是针对比例节流阀的控制电流，其控制比例节流阀开度以保证流量控制阀有足够的弹簧腔压力，进而即使在流量控制阀因负载腔压力而适应于压差移位时，弹簧腔压力也能保证流量控制阀有适宜的开度而使得输出流量和期望流量相一致。
需说明的是，除上述的离散PI散法，也可采用常规PID算法。
综上，本发明实施例一的电液比例流量控制方法至少具有以下方面的优势：
1)设计了具有负载压力反馈机制的流量控制阀组，使得流量控制阀利用位移变化补偿负载压力导致的其节流口前后的压差变化，且又通过设计针对弹簧腔压力的控制方法来使得被控流量同期望流量保持一致，避免流量控制阀利用位移变化补偿负载压力的方案所引起的流量误差。
2)本发明实施例的流量控制结构基于流量-位移-液压反馈构型，以负载压力反馈对流量控制阀开度的自适应调整，实现负载扰动下流量补偿，负载波动下无较大流量突变，多负载复合、剧变负载工况流量控制适应性较好。
3)本发明实施例的电液比例流量控制方法基于主级控制模型和闭环控制策略，通过构建例如两位两通阀的主级控制模型求解需求流量下的弹簧腔压力并对其进行闭环控制，实现流量控制目的，流量控制过程中针对流量控制阀的开度、压差不解耦，液动力影响低，流量可控区间大，流量控制特性可编程应用，不受结构限制。
4)本发明实施例的方法不需要利用压力传感器来检测负载腔压力，使得配合流量控制阀组的压力传感器数量减少，结构更为简单。
实施例三
本发明实施例三提供了一种电液比例流量控制方法，其在实施例一的基础上，针对实施例一采用式(3)确定负载腔压力Pc的方法，提出了一种更为简单有效的方法，即：通过压力传感器实时检测当前的负载腔压力。其中，图6是本发明实施例二的流量控制结构的示意图，其相对于图2，多设了一个第二压力传感器150，以采集负载腔压力。据此，图7是本发明实施例二的示例的整体控制策略框图，相对于实施例一的图4，直接采用压力传感器150来采集负载腔压力Pc参与主级控制模型Qe-Pe的求解和比例节流阀Qi流量计算，以完成实施例一的后续流量控制过程。
关于该实施例三的更多实施细节及效果，可参考实施例二，在此不再赘述。
实施例四
本发明实施例四提供了一种电液比例流量控制方法，其在实施例二的基础上，针对实施例二采用锥阀作为入口限流件110，改而采用传感活塞来作为入口限流件110。据此，图8是本发明实施例三的示例流量控制结构的结构示意图，其中入口限流件采用传感活塞来代替图2的锥阀。
其中，传感活塞是弹簧腔压力和泵出口压力线性相关以影响该传感活塞的过油流量的传感式节流元件，可理解为是一种两端受力以影响内部进油腔和弹簧腔作用面积以改变节流开度的元件，其两端的受力可根据场景及需求来确定，例如在本发明实施例三中取泵出口压力、弹簧腔压力作用至传感活塞两端，从而在两端压力的相互作用下调整传感活塞节流开度，保证弹簧腔压力同泵出口压力的平衡关系，因传感活塞的有效面积比固定，因此泵出口压力Pp同弹簧腔压力Pei呈线性关系，故而传感活塞可充当Pp-Pei的传感元件。
如此，本发明实施例四的传感活塞被配置为处于非极限位置时使得弹簧腔压力Pei与泵出口压力Pp呈线性相关，即其是Pp-Pei传感方程。本发明实施例四的电液比例流量控制方法相对于实施例二，通过下式计算出所述当前的实际弹簧腔压力Pei：
式中，Ai是活塞进油腔作用面积，Ad是活塞弹簧腔作用面积，F0是活塞弹簧预紧力，Pp是针对主泵170的泵出口压力。
易知相对于实施例二依靠式(3)-(11)来计算出当前的实际弹簧腔压力Pei的方案，实施例四通过传感活塞简化了计算过程，以较少的部件实现了流量控制。
另外，相比于图2，本发明实施例四的流量控制阀130以图8所示的三位四通阀为例，同样能取得非常好的控制效果。另外，如图8所示，该流量控制结构还可以包括设置在进油口侧的主溢流阀160，其起安全排泄作用，在进油管道内压力到达设定压力时，自动开启排泄，以保证泵出口压力的稳定。同理，也可在回油口侧设置主溢流阀。需说明的是，本发明其他实施例也可相应地设置主溢流阀。
关于该实施例四的更多实施细节及效果，可参考实施例二，在此不再赘述。
实施例五
本发明实施例五提供了一种电液比例流量控制器，包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现实施例二至实施例四中任意一项所述的电液比例流量控制方法。
其中，所述电液比例流量控制器可以利用常规的具有计算能力和数据传输能力的控制器来实现，例如应用电液比例流量控制方法的工程机械(如消防车、起重机等)自带的控制器。
其中，处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现本发明实施例涉及的流量控制。
其中，存储器可以包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。另外，存储器可以包括至少一个存储芯片。
该实施例四的电液比例流量控制器的更多实施细节及效果可参考实施例一，在此则不再进行赘述。
实施例六
本发明实施例六提供了一种电液比例流量控制系统，其与实施例二基于相同的发明思路。图9是本发明实施例六的电液比例流量控制系统的结构示意图，其包括：流量控制结构100，包括入口限流件110、作为先导阀的比例节流阀120和作为主阀的流量控制阀130，其中所述流量控制阀130被配置为在适应于所述比例节流阀120的开度变化而改变的弹簧腔压力及来自执行端的负载反馈的负载腔压力的作用下产生阀芯位移，并适应于所述阀芯位移改变过油流量，其中所述入口限流件110与所述比例节流阀120共同对所述弹簧腔压力构成分压作用；以及实施例四所述的电液比例流量控制器200，用于通过控制所述流量控制阀的弹簧腔压力来控制该流量控制阀的输出流量与期望流量一致。
进一步地，参考实施例二和实施例四，所述入口限流件是锥阀或者传感活塞。
另外，结合实施例二，可知相应控制方法主要包括依靠主级控制策略实现的期望弹簧压力计算以及依靠闭环控制策略实现的弹簧腔压力控制，据此如图9所示，可以将电液比例流量控制器200划分为主级控制模型和弹簧腔压力控制策略两个部分，进而在图9中通过虚线示出这个部分与流量控制结构100的部件之间的信号关联，例如第一压力传感器140用于将检测的泵出口压力传输给主级控制模型和弹簧腔压力控制策略。需说明的是，针对实施例二，第二压力传感器150也将检测的负载腔压力传输给主级控制模型和弹簧腔压力控制策略，对此不再赘述。另外，主级控制模型可信号连接手柄，该手柄被操作以控制泵送出的期望流量，同时手柄操作信号传送至主级控制模型，以告知期望流量的具体数值。据此，具有主级控制模型和弹簧腔压力控制策略的电液比例流量控制器200根据接收到的期望流量、泵出口压力和负载腔压力执行实施例一的相关控制过程，实现基于流量-位移-液压反馈构型的流量控制。
该实施例六的更多实施细节及效果可参考实施例二，在此则不再进行赘述。
本发明另一实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任意实施例所述的电液比例流量控制方法。其中，所述机器例如是单独配置成的控制器或者工程机械自带的控制器。另外，所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体(Flash Memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。
其中，关于该实施例的机器可读存储介质的更多实施细节及效果，可参考前述相应方法的实施例，在此则不再进行赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
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，例如交换部分步骤的执行顺序。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 (14)

1.一种电液比例流量控制阀组，其特征在于，包括入口限流件、作为先导阀的比例节流阀和作为主阀的流量控制阀，其中所述流量控制阀被配置为在所述流量控制阀的弹簧腔压力和来自执行端的负载腔压力的作用下产生阀芯位移，所述入口限流件与所述比例节流阀共同对所述弹簧腔压力构成分压作用，且所述弹簧腔压力适应于所述比例节流阀的开度变化而改变。
2.根据权利要求1所述的电液比例流量控制阈组，其特征在于，所述入口限流件是锥阀或者传感活塞，所述锥阀是其过油流量受到其进出口压差影响的锥形节流阀，所述传感活塞是弹簧腔压力和泵出口压力线性相关以影响该传感活塞的过油流量的传感式节流元件。
3.一种电液比例流量控制方法，其特征在于，应用于权利要求1或2的电液比例流量控制阀组，且所述电液比例流量控制方法包括：
根据期望流量和泵出口压力，确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力，该期望弹簧腔压力使得所述流量控制阀的输出流量与所述期望流量一致；以及
针对所述期望弹簧腔压力与当前的实际弹簧腔压力的偏差，执行预设的闭环控制算法来输出针对所述比例节流阀的开度的控制量，以通过改变所述比例节流阀的开度来适应改变所述实际弹簧腔压力。
4.根据权利要求3所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，所述确定针对所述流量控制阀的期望弹簧腔压力包括：
将所述期望流量和所述泵出口压力输入至主级控制模型，以输出所述期望弹簧腔压力，其中所述主级控制模型是基于所述流量控制阀的流量方程和力平衡方程预先构建的用于示出期望流量、泵出口压力和期望弹簧腔压力之间的关联的计算模型。
5.根据权利要求4所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，所述主级控制模型被描述为采用下式确定期望弹簧腔压力Pe：
其中，Ap是流量控制阀进油腔作用面积；Ae是流量控制阀弹簧腔作用面积；Ac是流量控制阀负载腔作用面积；ke是流量控制阀弹簧刚度；Ka是流量控制阀流量增益；Kb是流量控制阀压力增益；F1是流量控制阀弹簧预紧力；Pp是泵出口压力；Qe是期望流量；k1是Pe的比例系数，k2是Pp的比例系数，k3是负载腔压力的偏移量。
6.根据权利要求3所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，在所述入口限流件是锥阀时，且所述电液比例流量控制方法还包括通过以下步骤获取所述当前的实际弹簧腔压力：
获取当前的负载腔压力和历史弹簧腔压力；
根据所述当前的负载腔压力和所述比例节流阀的当前输出电流，确定所述比例节流阀的当前过油流量；
基于所述历史弹簧腔压力和所述泵出口压力，确定所述入口限流件的当前过油流量；以及
结合所述比例节流阀的当前过油流量和所述入口限流件的当前过油流量，确定当前的实际弹簧腔压力。
7.根据权利要求6所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，采用以下任意一者获取所述当前的负载腔压力：
基于所述流量控制阀的力平衡方程，根据所述历史弹簧腔压力和所述泵出口压力确定所述当前的负载腔压力；或者，
通过压力传感器实时检测所述当前的负载腔压力。
8.根据权利要求6所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，采用下式确定所述比例节流阀的当前过油流量Qi：
Qi＝Klxl-KcPc
xl＝k*I
其中，xl是比例节流阀位移，k是比例节流阀电流I-位移xl增益系数，Kl是比例节流阀流量增益，Kc是比例节流阀压力增益，Pc是当前的负载腔压力，I是实时检测的所述比例节流阀的当前输出电流。
9.根据权利要求6所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，采用下式确定所述入口限流件的当前过油流量Qv：
其中，Ai是锥阀进油腔作用面积，Ad是锥阀弹簧腔作用面积，F0是锥阀弹簧预紧力，Ke是锥阀压力增益，Kq是锥阀流量增益，Kv是锥阀弹簧刚度，Ppre_ei是历史弹簧腔压力。
10.根据权利要求6所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，采用下式确定当前的实际弹簧腔压力Pei：
dtQ＝Qv-Qi
其中，Qi是所述比例节流阀的当前过油流量，Qv是所述入口限流件的当前过油流量，dtQ是弹簧腔流量差值，E是油液弹性模型，V是弹簧腔容积。
11.根据权利要求3所述的电液比例流量控制方法，其特征在于，在所述入口限流件是传感活塞时，所述电液比例流量控制方法还包括通过下式确定所述当前的实际弹簧腔压力Pei：
式中，Ai是活塞进油腔作用面积，Ad是活塞弹簧腔作用面积，F0是活塞弹簧预紧力，Pp是泵出口压力。
12.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求3至11中任意一项所述的电液比例流量控制方法。
13.一种电液比例流量控制器，其特征在于，包括：
存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及
所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现权利要求3至11中任意一项所述的电液比例流量控制方法。
14.一种电液比例流量控制系统，其特征在于，包括：
权利要求1或2所述的电液比例流量控制阀组；以及
权利要求13所述的电液比例流量控制器，用于通过控制所述电液比例流量控制阀组中的流量控制阀的弹簧腔压力来控制该流量控制阀的输出流量与期望流量一致。
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