一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统技术方案

本发明专利技术涉及数字化施工技术领域，公开了一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统，其中的方法通过先根据辨识所得的开环传递参数，对闭环极点特征方程进行求解，并整定得到PID控制算法的且使所有闭环极点的解位于复平面中负实轴上的PID参数，可保证闭环系统的稳定性能，最终在得到目标伸缩量后，可应用已导入所述PID参数的闭环传递函数来生成连续控制信号，以便通过该连续控制信号来使阀控液压缸快准稳地完成所述目标伸缩量，进而在应用到推土机推土铲自动控制系统中时，即使在铲刀位置控制上存在非线性因素，导致控制目标不够清晰分明，也能降低控制参数的整定难度，实现在阀控液压缸控制过程中达成快、准和稳的控制目的。制目的。制目的。

【技术实现步骤摘要】
一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统


[0001]本专利技术属于数字化施工
，具体地涉及一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统。

技术介绍

[0002]推土机是一种能够进行挖掘、运输和排弃岩土等施工作业的土方工程机械，可用于建设排土场、平整汽车排土场、堆集分散的矿岩、平整工作平盘和建筑场地等。为了提高土方整平效率，实现精准且昼夜施工，一键精平目标，又出现了基于推土铲自动控制技术的自动推土机，可利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)和安装在工程机械上的传感器，实时掌握工程机械自身的位置、用于整平地面的铲刀及机械臂的状态和地面情况等数据，并在将作业指示数据传送到工程机械配备的控制盒后，通过导入测量/测绘信息，可达成辅助或无人施工的过程，实现数字化施工作业目的。
[0003]在现有用于推土平地的自动推土机产品中，大多数是使用激光传感器进行土方整平，存在激光传感器架设麻烦且复杂，平整精度随机械与激光发射器的距离增大而降低，无法对大面积土方进行整平作业以及机动性能差等缺陷。为此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阀控液压缸控制方法，其特征在于，包括：针对阀控液压缸的开环传递函数G
a
(s)，辨识得到对应的开环传递参数，其中，所述阀控液压缸采用比例阀实现控制，所述开环传递函数s表示复数变量，K表示开环增益，ζ表示阻尼比，ω
n
表示无阻尼自然频率，所述开环传递参数包含有所述开环增益K、所述阻尼比ζ和所述无阻尼自然频率ω
n
；根据比例
‑
积分
‑
微分PID控制算法和所述开环传递函数G
a
(s)，推导得到所述阀控液压缸的闭环传递函数；根据所述闭环传递函数中的分母多项式，得到闭环极点特征方程D(s)＝0，其中，D(s)表示所述分母多项式；根据所述开环传递参数，对所述闭环极点特征方程D(s)＝0进行求解，并整定得到所述PID控制算法的且使所有闭环极点的解位于复平面中负实轴上的PID参数，其中，所述PID参数包含有比例增益K
p
和微分时间常数T
D
；在获取所述阀控液压缸的目标伸缩量后，应用已导入所述PID参数的所述闭环传递函数，生成连续控制信号，以便所述阀控液压缸在收到所述连续控制信号时，根据所述连续控制信号进行伸缩调整，直到完成所述目标伸缩量。2.如权利要求1所述的阀控液压缸控制方法，其特征在于，针对阀控液压缸的开环传递函数G
a
(s)，辨识得到对应的开环传递参数，包括有如下步骤S101～S104：S101.向阀控液压缸的比例阀输入控制信号比例为的阶跃信号，并采集得到所述阀控液压缸的实际响应伸缩量，其中，表示不超过百分之三十的小数；S102.采用预测误差最小化算法中的基于Levenberg
‑
Marquardt非线性最小二乘算法，计算得到与所述阀控液压缸的开环传递函数G
a
(s)对应的开环传递参数预测值，其中，所述开环传递函数s表示复数变量，K表示开环增益，ζ表示阻尼比，ω
n
表示无阻尼自然频率，所述开环传递参数预测值包含有与所述开环增益K对应的预测值、与所述阻尼比ζ对应的预测值和与所述无阻尼自然频率ω
n
对应的预测值；S103.设定控制信号比例为的控制信号指令输入，并应用已导入所述开环传递参数预测值的所述开环传递函数G
a
(s)，计算得到所述阀控液压缸的理论响应伸缩量；S104.对所述理论响应伸缩量与所述实际响应伸缩量进行数据对比，若数据对比结果指示数据符合程度达到预设阈值，则将所述开环传递参数预测值作为与所述开环传递函数G
a
(s)对应的开环传递参数的辨识结果，否则返回执行步骤S102,其中，所述开环传递参数包含有所述开环增益K、所述阻尼比ζ和所述无阻尼自然频率ω
n
。3.如权利要求1所述的阀控液压缸控制方法，其特征在于，当所述PID控制算法采用基于前馈增益补偿的PID控制算法时，所述PID参数还包含有速度前馈增益K
v
和加速度前馈增益K
a
。4.一种阀控液压缸控制装置，其特征在于，包括有依次通信连接的开环参数辨识模块、闭环函数推导模块、特征方程获取模块、PID参数整定模块和控制信号生成模块；
所述开环参数辨识模块，用于针对阀控液压缸的开环传递函数G
a
(s)，辨识得到对应的开环传递参数，其中，所述阀控液压缸采用比例阀实现控制，所述开环传递函数s表示复数变量，K表示开环增益，ζ表示阻尼比，ω
n
表示无阻尼自然频率，所述开环传递参数包含有所述开环增益K、所述阻尼比ζ和所述无阻尼自然频率ω
n
；所述闭环函数推导模块，用于根据比例
‑
积分
‑
微分PID控制算法和所述开环传递函数G
a
(s)，推导得到所述阀控液压缸的闭环传递函数；所述特征方程获取模块，用于根据所述闭环传递函数中的分母多项式，得到闭环极点特征方程D(s)＝0，其中，D(s)表示所述分母多项式；所述PID参数整定模块，用于根据所述开环传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕斌，林捷满，袁永虎，
申请(专利权)人：北京合众鼎新信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：