[發明專利]液壓挖掘機自適應神經網絡力矩控制裝置和方法

有效

• 申請號: 201810039705.2
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108118743B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 王慶豐;李勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.液壓挖掘機自適應神經網絡力矩控制裝置，被用于控制液壓馬達(12)，其特征在于：包括液壓泵(1)、比例溢流閥(2)、油箱(3)、比例節流閥(4)、單向閥(6)、六通開中心比例換向閥(7)、比例溢流閥一(8)、比例溢流閥二(9)、單向閥一(10)、單向閥二(11)和液壓馬達(12)；

所述六通開中心比例換向閥(7)設置有閥前進油口a、閥前進油口b、中路進油口、A出口、B出口和中路出油口；

所述液壓泵(1)的入口與油箱(3)連通，液壓泵(1)的出口分為三路，一路經過比例溢流閥(2)后與油箱(3)連通；一路經過單向閥(6)后與六通開中心比例換向閥(7)的閥前進油口a連通；一路經過比例節流閥(4)后與六通開中心比例換向閥(7)的中路進油口連通；

所述六通開中心比例換向閥(7)的中路出油口分別與閥前進油口b和油箱(3)連通；

所述六通開中心比例換向閥(7)的A出口分別與液壓馬達(12)的左腔入油口、比例溢流閥一(8)的入口和單向閥一(10)的彈簧腔油口連通，比例溢流閥一(8)的出口和單向閥一(10)的非彈簧腔油口分別與油箱(3)連通；

所述六通開中心比例換向閥(7)的B出口分別與液壓馬達(12)的右腔入油口、比例溢流閥二(9)的入口和單向閥二(11)的彈簧腔油口連通，比例溢流閥二(9)的出口和單向閥二(11)的非彈簧腔油口分別與油箱(3)連通；

力矩控制裝置還包括低通濾波器(15)、模擬量采集單元(16)、力矩計算器(17)、參考力矩信號生成器(18)、比較器(19)、回聲狀態神經網絡(20)、綜合干擾上界更新器(21)、神經網絡參數更新器(22)、控制信號生成器(23)和模擬量輸出單元(24)；

所述液壓泵(1)和比例溢流閥(2)之間的管道上設置有泵壓力傳感器(5)；

所述六通開中心比例換向閥(7)的A出口與液壓馬達(12)的左腔入油口之間的管道上設置有液壓馬達壓力傳感器一(13)；

所述六通開中心比例換向閥(7)的B出口與液壓馬達(12)的右腔入油口之間的管道上設置有液壓馬達壓力傳感器二(14)；

泵壓力傳感器(5)、液壓馬達壓力傳感器一(13)和液壓馬達壓力傳感器二(14)分別與低通濾波器(15)連接，濾波后，低通濾波器(15)發送相應信號給模擬量采集單元(16)；模擬量采集單元(16)采集得到液壓泵出口壓力信號P_s、液壓馬達左腔壓力P₁和液壓馬達右腔壓力P₂；

模擬量采集單元(16)發送液壓泵出口壓力信號P_s到控制信號生成器(23)，模擬量采集單元(16)將液壓馬達左腔壓力P₁和液壓馬達右腔壓力P₂均分別發送到力矩計算器(17)和回聲狀態神經網絡(20)；

力矩計算器(17)根據液壓馬達左腔壓力P₁和液壓馬達右腔壓力P₂，運算得到輸出力矩信號τ，并將輸出力矩信號τ發送給比較器(19)；

參考力矩信號生成器(18)產生參考力矩信號τ_d和參考力矩信號對時間的微分信號并將參考力矩信號τ_d發送給比較器(19)，將參考力矩信號對時間的微分信號發送給回聲狀態神經網絡(20)；

比較器(19)根據輸出力矩信號τ和參考力矩信號τ_d，得到力矩跟蹤誤差信號e，并將力矩跟蹤誤差信號e發送給回聲狀態神經網絡(20)、綜合干擾上界更新器(21)和神經網絡參數更新器(22)；

綜合干擾上界更新器(21)根據力矩跟蹤誤差信號e，生成綜合干擾上界的估計值并將綜合干擾上界的估計值發送給控制信號生成器(23)；

回聲狀態神經網絡(20)根據液壓馬達左腔壓力P₁、液壓馬達右腔壓力P₂、參考力矩信號對時間的微分信號和神經網絡輸出權重的估計值運算得到神經網絡內部狀態變量Φ，并將神經網絡內部狀態變量Φ發送到神經網絡參數更新器(22)和控制信號生成器(23)；

神經網絡參數更新器(22)根據神經網絡內部狀態變量Φ和力矩跟蹤誤差信號e，運算得到神經網絡輸出權重的估計值并將神經網絡輸出權重的估計值發送到回聲狀態神經網絡(20)和控制信號生成器(23)；

控制信號生成器(23)根據液壓泵出口壓力信號P_s和預先設置在控制信號生成器(23)中的設定溢流壓力P_set，運算得到比例節流閥控制信號u_Ps；控制信號生成器(23)根據神經網絡輸出權重的估計值神經網絡內部狀態變量Φ、綜合干擾上界的估計值和力矩跟蹤誤差信號e，運算得到六通開中心比例換向閥控制信號u，并將比例節流閥控制信號u_Ps和六通開中心比例換向閥控制信號u發送到模擬量輸出單元(24)；

模擬量輸出單元(24)分別與比例節流閥(4)和六通開中心比例換向閥(7)連接；模擬量輸出單元(24)將比例節流閥控制信號u_Ps發送到比例節流閥(4)，控制比例節流閥(4)的開口大小，從而控制液壓泵出口壓力P_s；

模擬量輸出單元(24)將六通開中心比例換向閥控制信號u發送到六通開中心比例換向閥(7)，從而控制液壓馬達(12)左右兩腔的液壓馬達左腔壓力P₁和液壓馬達右腔壓力P₂，控制液壓馬達(12)的輸出力矩。