一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，包括如下步骤：步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；步骤2，处理油门旋钮电压信号，根据油门旋钮电压对应档位关系设定工作档位；步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；步骤4，通过CAN总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值；步骤5，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID控制的控制目标值SP，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV，达到对功率控制比例阀的精确控制。

An energy saving control method based on power valve current of negative flow pump

The invention discloses a control method for energy saving of negative flow pump power valve based on current, which comprises the following steps: Step 1, when the excavator work normally, the voltage signal acquisition throttle knob; step 2, processing throttle knob voltage signal according to the voltage corresponding to throttle knob gear gear set working relationship; step 3, according to one by one the relationship between the gear and negative flow pump power valve current, set the initial power valve current value; step 4, receive information through the CAN bus communication percentage of engine torque, torque current torque setting percentage of the corresponding value; step 5, minus the percentage value corresponding to the current torque as the control target of PID control with the initial power value SP valve current value, then control the power control proportional valve, through the feedback of the actual current value PV, to achieve power control precise proportional valve Control.

【技术实现步骤摘要】
一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法
本专利技术属于机械设备控制领域，涉及一种节能控制方法，尤其涉及一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法。
技术介绍
目前，工程机械产品的燃油利用率低是一个公认的事实。尤其是液压挖掘机，发动机的输出功率大概只有20％左右真正转化为有用功，其中约40％损失于液压元件，约20％损失于车体和工作装置的运动，约20％损失于节流调速控制。对于30T以上的液压挖掘机，主要使用负流量泵，而现在对负流量泵的控制主要是通过功率阀调节，功率阀电流的给定是通过一定的档位给恒定的功率阀电流，这样就会面对负载变化剧烈的情况，而负流量泵的功率在一定档位下是不变的，这样就会出现高功率对应低负载的情况，造成功率的浪费。同时，一旦发动机转速发生变化，扭矩、功率都会发生变化，燃油油耗会随之该变。由于对于每一档位的功率阀电流是一定的，这样面对突加负载，发动机转矩突然增大，导致发动机出现瞬时失速问题。面对发动机处于高档位、低怠速的情况，突然加大负载，功率阀电流迅速增大到设定值，会出现发动机熄火的现象。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术采用闭环功率阀电流柔性加载的控制方式，即在功率阀电流加载过程中，通过监测扭矩百分比的大小自动调节功率阀电流的大小，实现功率阀电流的柔性控制。本专利技术公开了一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，包括如下步骤：步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；步骤2，在控制器283H中处理油门旋钮电压信号，油门旋钮电压信号对应档位关系成正比例线性关系，根据线性关系设定工作档位；步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；步骤4，通过CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值(注：此电流值需根据挖机实际工作，调整到合适的工作值)；步骤5，采用PID控制策略，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分)控制的控制目标值SP(SetPoint,设定值)，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV(ProcessValue，测量值)，达到对功率控制比例阀的精确控制。步骤5中，采用PID控制策略时，负流量控制表达式为：其中，t表示时间，e(t)表示控制误差，POCOM表示设定压力，PO(t)表示节流口前检测压力，q(t)表示泵排量控制值，KP表示PID控制中的比例系数，KI表示PID控制中的积分系数，KD表示PID控制中的微分系数。按照PID经典整定ZN(Ziegler-Nichols)法得到KP、KI、KD的值，其中，ZN法的表达式为：式中，Kpcrit表示临界系数，Tn表示积分时间，Tv表示微分时间。其中(2)式中的Tn、Tv表达式为：式中，Tcrit表示临界震荡周期。经过ZN法可得KP、KI、KD的值，一般KP取经验值为5.65，一般KI取经验值为0.61，一般KD取经验值为0.55。如果(1)式中的KI、KD为零，即变为通常所描述的负流量控制策略。有益效果：相对于现有技术，本专利技术的技术方案的优点有：(1)通过扭矩百分比对应控制功率阀电流关系，可以柔性控制功率阀电流值，使功率阀电流随负载的变化而变化，大大提高了发动机功率的利用率，进而达到节能的目的。(2)功率阀电流值可以根据扭矩百分比(负载)大小变化而变化，可以有效地减少失速，同时可以防止高档位怠速时，液压突加负载发动机熄火。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是挖掘机负流量液压系统原理图；图2是负流量泵功率阀电流节能控制方法；图3是功率阀电流控制的程序流程图；图4a是扭矩百分比—扭矩电流趋势图。图4b是扭矩百分比—功率阀电流趋势图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术公开了一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，包括如下步骤：步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；步骤2，在控制器283H中处理油门旋钮电压信号，油门旋钮电压信号对应档位关系成正比例线性关系，根据线性关系设定工作档位；步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系(如图4a所示，扭矩电流在起始阶段是基本保持平稳状态，随着扭矩百分比的增大扭矩电流成线性关系的逐渐减小；如图4b所示，功率阀电流随着在起始阶段基本保持平稳状态，随着扭矩百分比的增大功率阀电流成线性关系的增大)，设定起始功率阀电流值；步骤4，通过CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值(注：此电流值需根据挖机实际工作，调整到合适的工作值)；步骤5，采用PID控制策略，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分)控制的控制目标值SP(SetPoint,设定值)，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV(ProcessValue，测量值)，达到对功率控制比例阀的精确控制。步骤5中，采用PID控制策略时，负流量控制表达式为：其中，t表示时间，e(t)表示控制误差，POCOM表示设定压力，PO(t)表示节流口前检测压力，q(t)表示泵排量控制值，KP表示PID控制中的比例系数，KI表示PID控制中的积分系数，KD表示PID控制中的微分系数。按照PID经典整定ZN(Ziegler-Nichols)法得到KP、KI、KD的值，其中，ZN法的表达式为：式中，Kpcrit表示临界系数，Tn表示积分时间，Tv表示微分时间。其中(2)式中的Tn、Tv表达式为：式中，Tcrit表示临界震荡周期。经过ZN法可得KP、KI、KD的值，一般KP取经验值为5.65，一般KI取经验值为0.61，一般KD取经验值为0.55。如果(1)式中的KI、KD为零，即变为通常所描述的负流量控制策略。实施例图1为挖掘机负流量液压系统原理图。虚线框为主控阀，为简化问题图1中只画出了一个回路，在实际中应有多个回路，如动臂回路、斗杆回路、铲斗回路、行走回路、回转回路等。从图中可以看出该液压系统为进油节流、回油节流、旁路节流调速回路的复合应用。实际当中A、B、C三个节流阀是联动关系，其结构通常为一个三位流通滑阀形式，滑阀的位置由先导油来控制。当滑阀处于中位时，节流阀C开口面积最大，A、B完全关闭，主泵排出的油均由旁路返回油箱。当滑阀处于左位或右位即油缸小腔或大腔进油，C几乎完全关闭，主泵排出的油几乎全由工作油路返回油箱。根据节流特性，当流经节流口D的流量越大，Pn点的压力也就越大。该负流量液压系统通过压力Pn来控制主泵的排量，也即用通过旁路的流量，来控制主泵的排量。为了使得主泵排量与负载相适应，当Pn增大时(即旁路流量增大)，说明系统有许多的压力油从旁路卸载即出现了流量富余，故此时应该减少主泵的排量。与此相反，当Pn减小时说明系统出现了供油不足现象，此时应增加主泵的排量。负流量液压系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；步骤2，在控制器283H中处理油门旋钮电压信号，油门旋钮电压信号与档位关系成正比例线性关系，根据线性关系设定工作档位；步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；步骤4，通过CAN总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值；步骤5，采用PID控制策略，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID控制的控制目标值SP，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV，达到对功率控制比例阀的精确控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；步骤2，在控制器283H中处理油门旋钮电压信号，油门旋钮电压信号与档位关系成正比例线性关系，根据线性关系设定工作档位；步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；步骤4，通过CAN总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值；步骤5，采用PID控制策略，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID控制的控制目标值SP，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV，达到对功率控制比例阀的精确控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，采用PID控制策略时，负流量控制表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：殷晨波，朱小飞，冯浩，张健健，张子立，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京大和机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32