[發明專利]一種智控液壓系統及智控液壓系統的功能回路仿真建模方法

在審

• 申請號: 202010813671.5
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN114077772A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 黃愛武;毛宗國;王洪濤
• 申請（專利權）人: 濰坊嘉騰液壓技術有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 吳紹群

本發明公開了一種智控液壓系統和智控液壓系統的功能回路仿真建模方法，所述智控液壓系統包括：控制單元、動力源、變量泵、多參數檢測集成復合傳感器、高速開關閥組與液壓執行單元，該系統主要通過控制單元將液壓執行單元的輸入輸出功率的檢測信號轉化為高速開關閥組、變量泵或動力源的調控信號，進行精確泵送油液的流量或壓力，取消了常規液壓系統中溢流閥的調壓能量損失和溫升問題。為了對控制單元提供精準的控制仿真模型，創造了一種新型電路擬合仿真模型，用于對高速開關閥組與液壓執行單元的監控模擬。

技術領域

本發明涉及液壓技術領域，具體涉及一種智控液壓系統及智控液壓系統的功能回路仿真建模方法。

背景技術

隨著AI技術的發展，人類為應對越來越復雜多變的自然環境或者災難，需要大功率的施工設備，例如，液壓挖掘機等。但是發生災難的地區往往伴隨著許多危險情況，考慮人員安全，發展遠程遙控挖掘機或者自動駕駛挖掘機成為一種趨勢。

通常的遙控或自動駕駛技術通常采用步進電機等易于數字化控制的電氣元件，但步進電機等電氣元件的功率密度與液壓技術相比較小，難以滿足狹小空間下大功率密度的施工救援，而液壓具有“個小勁兒大”的功率密度，因此，為了能與AI技術銜接，發展數字液壓或液壓數字孿生技術也必然成為一種趨勢。

目前對于數字液壓業內有兩種觀點，一種是將液壓系統中的流量通過高速開關閥離散為可控的數字量，以方便數字化控制；另一種是通過數字電氣控制液壓元件的主要參數(如：泵的排量、馬達的排量、閥的開度、液壓缸的位移、速度)，稱為數字液壓。

這兩種液壓數字化技術，一種由于高速開關閥技術的限制，難以實現大流量的工程液壓技術的需要；另一種由于工作介質溫度或密度的變化，整體目標需求(如液壓油缸不僅需要位移準確，也需要輸出功率適應負載并可調整)控制的準確度難以實時調整。

液壓數字孿生技術主要是通過對液壓原件或系統的仿真計算，能夠鏡像或反映液壓原件或系統的現狀，或者對未來液壓原件或系統持久工作的潛力進行預估和評價。

通常，液壓數字孿生的仿真技術，對于運行在復雜災難現場的液壓系統的仿真難度大偏差大，不如通過傳感技術檢測的數據準確，更能實現遠程的液壓系統的正確或準確調控。為此，濰坊嘉騰液壓技術有限公司發明了“一種液壓多參數(液壓壓力、溫度、壓力脈動、流量計流量脈動)復合檢測的管接頭”等傳感器，對液壓功能元件(液壓泵、液壓缸、液壓馬達)進出油口的油液p和流量q等可進行實施數據采集，這樣液壓元件的進出口的功率密度pq就可以及時掌握，為AI智控的液壓系統提供了眼睛，也為有效實時修正數字孿生的液壓挖掘機的壽命預測或運維提供了有力的支持。

但是，一個智控液壓系統只有眼睛還是不行的，主要起執行單元也需要精確可控才是主要的。而液壓挖掘機的主要執行單元主要有兩種：一是液壓油缸，二是液壓馬達，其智控系統必然分為以執行單元為主的液壓控制回路，但由于這些執行單元所連接的負載變化難以量化(具有規律的功率譜)，實際負載的變化無規律，也經常伴有沖擊載荷，而這種沖擊載荷通過液壓馬達的油路造成對系統的沖擊，而這種沖擊難以仿真和控制，從而造成液壓工作的不平穩。

隨著技術的發展，用電路擬合仿真的液壓系統中有了具有明顯感抗液阻的液壓元件，可以有效用來抑制液壓系統中執行元件壓力或流量脈動對系統動態特性的影響，為液壓系統的建模提供了元件支撐，從而使得液壓系統可以控制。

但這些以執行單元(液壓油缸、液壓馬達)為主的液壓控制回路沒有一種簡潔的仿真模型用于智控液壓系統的仿真計算。因此，急需發明一種簡潔易懂、可靠的仿真建模，并借助實時流量和壓力的檢測技術的反饋，以便有效控制執行單元(液壓油缸、液壓馬達)精準工作。