【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及液壓傳動(dòng)，特別是一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、近年來(lái),隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻,各行業(yè)都在積極探索節(jié)能減排的新技術(shù)和新方法。液壓傳動(dòng)作為一種廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、冶金設(shè)備等重載領(lǐng)域的傳動(dòng)方式,其能量利用效率一直是研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量能量損耗,主要體現(xiàn)在泵溢流損耗、節(jié)流損耗、機(jī)械摩擦損耗等方面,這些損耗最終都以熱量的形式被淘汰掉,導(dǎo)致了較低的能量利用效率。
2、為提高液壓傳動(dòng)的能量利用效率,業(yè)內(nèi)提出了多種節(jié)能技術(shù)路線。一種主流方案是將液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為能量回收型,通過(guò)儲(chǔ)能裝置回收液壓系統(tǒng)的部分動(dòng)能,并在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái),減少對(duì)外部動(dòng)力源的需求。目前這類系統(tǒng)中常采用的儲(chǔ)能方式包括慣性儲(chǔ)能、蓄能器儲(chǔ)能、電力儲(chǔ)能等。其中,慣性儲(chǔ)能通過(guò)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量?jī)?chǔ)存動(dòng)能；蓄能器儲(chǔ)能則是利用氣體壓縮性將液壓能以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存；電力儲(chǔ)能則先將液壓能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在電池或超級(jí)電容器中。
3、然而,現(xiàn)有的能量回收型液壓系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些不足。首先,慣性儲(chǔ)能和電力儲(chǔ)能方式都需要引入額外的儲(chǔ)能裝置,增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本；其次,現(xiàn)有蓄能器儲(chǔ)能方式主要依賴氣囊或活塞式蓄能器的被動(dòng)充放電行為,無(wú)法針對(duì)具體工況優(yōu)化能量回收過(guò)程；再者,大多數(shù)系統(tǒng)缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)工況參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和閉環(huán)控制,難以在不同工況下保持高效運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)能量回收中存在的問(wèn)題，提出了本專利技術(shù)。
2、因
3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
4、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其包括，
5、將儲(chǔ)能裝置集成在液壓系統(tǒng)中；
6、采集液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)參數(shù)，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)和靜態(tài)參數(shù)構(gòu)建液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；
7、根據(jù)所述液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和充放電控制算法，調(diào)節(jié)能量回收過(guò)程。
8、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型包括，液壓泵模型、液壓缸模型、液壓閥模型以及油路管路模型；
9、所述液壓泵模型包括流量模型、壓力模型和效率模型；
10、所述流量模型如下式所示：
11、
12、其中，vg為理論排量，n為泵轉(zhuǎn)速，ηv,p為柱塞泵容積效率，λp為容積效率修正系數(shù),ap為轉(zhuǎn)速修正參數(shù)，cfs,p為柱塞泵漏失流量-壓力系數(shù)，βp為壓力修正參數(shù)，γp為壓力修正參數(shù)，cfv,p為柱塞泵漏失流量-粘度系數(shù),μ為液壓油黏度，μ0為標(biāo)準(zhǔn)黏度。
13、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述液壓缸模型如下式所示：
14、
15、其中，pc為缸內(nèi)壓力，nc為氣體物質(zhì)的量，r為氣體常數(shù)，θc為絕對(duì)溫度，vc為缸體體積，ac為活塞面積，xc為活塞位移，為壓力修正系數(shù)，vc為活塞速度，vc,0為標(biāo)準(zhǔn)速度，φc為摩擦力修正系數(shù)，ff(ξ)為活塞與缸體間的摩擦力分布函數(shù)，qc為流量，t為時(shí)間。
16、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述液壓閥模型引入指數(shù)項(xiàng)和分?jǐn)?shù)項(xiàng)進(jìn)行修正正大流量和大壓力降情況，如下式所示：
17、
18、其中，qv為節(jié)流閥流量，cd,v為流量系數(shù)，at,v為閥口面積，δpv為壓力降，ρv為液壓油密度，av，βv為流量修正系數(shù)，γv為壓力修正系數(shù)，δpv,max為最大壓力降。
19、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述油路管路模型包括將管路分成n段進(jìn)行壓力損失計(jì)算，如下式所示：
20、
21、其中，pm為管路入口壓力，qm為管路流量，tm為傳遞矩陣，tm和tm為管路入口初始?jí)毫土髁?，nm為分段數(shù)，mm,i為第i段局部阻力矩陣，lm,i為第i段長(zhǎng)度矩陣，φm,i為第i段壓力-流量耦合矩陣，δpm,i為第i段壓力損失，ζm,i為第i段阻力系數(shù)，ρm為液壓油密度，rm,i為第i段管徑，εm,i為第i段等效粗糙度，am,i為第i段等效粗糙周期，rm,i為第i段壓力-流量關(guān)系函數(shù)。
22、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述能量回收包括，
23、將儲(chǔ)能裝置集成在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)液壓系統(tǒng)處于高壓狀態(tài)下，液體將氣體進(jìn)行壓縮并向儲(chǔ)能裝置進(jìn)行傳遞能量，儲(chǔ)能裝置將氣體能量進(jìn)行存儲(chǔ)；
24、當(dāng)液壓系統(tǒng)處于卸荷時(shí)候，儲(chǔ)能裝置中的氣體膨脹，將氣體能量釋放給液壓系統(tǒng)，產(chǎn)生瞬時(shí)的大功率輸出。
25、作為本專利技術(shù)所述基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述充放電控制算法如下式所示：
26、
27、其中，為第i個(gè)粒子的狀態(tài)變量，為速度變量，為個(gè)體最優(yōu)位置，為群體最優(yōu)位置，w(t)為線性衰弱的慣量權(quán)重，是液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型方程，tf是終止時(shí)間，x和u分別為狀態(tài)變量和控制變量的可行域，t為時(shí)間。
28、第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收系統(tǒng)，其包括：
29、儲(chǔ)能裝置和液壓系統(tǒng)；
30、所述儲(chǔ)能裝置將液壓系統(tǒng)浪費(fèi)的能源進(jìn)行存儲(chǔ)再利用；
31、所述液壓系統(tǒng)包括系統(tǒng)模型構(gòu)建模塊和調(diào)節(jié)回能模塊；
32、所述系統(tǒng)模型構(gòu)建模塊根據(jù)采集參數(shù)分段式構(gòu)建各個(gè)液壓系統(tǒng)元件模型，并組合為液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；
33、所述調(diào)節(jié)回能模塊采用充放電控制算法，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，減少液壓系統(tǒng)的輸入，且提升能效，并將獲取參數(shù)進(jìn)行評(píng)估調(diào)節(jié)。
34、第三方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的任一步驟。
35、第四方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的任一步驟。
36、本專利技術(shù)有益效果為通過(guò)采集液壓系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)參數(shù),建立了精細(xì)的液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,能夠較為準(zhǔn)確描述系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，引入先進(jìn)的優(yōu)化算法,可以對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)能量回收過(guò)程的精確調(diào)節(jié)。能夠滿足系統(tǒng)各種作業(yè)需求的前提下,最大限度減小液壓泵輸入功率,提高整體能量利用效率。無(wú)需依賴被動(dòng)儲(chǔ)能裝置,可根據(jù)具體工況優(yōu)化控制參數(shù),使得能量回收更加主動(dòng)、高效。
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1.一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型包括，液壓泵模型、液壓缸模型、液壓閥模型以及油路管路模型；
3.如權(quán)利要求2所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓缸模型如下式所示：
4.如權(quán)利要求3所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓閥模型引入指數(shù)項(xiàng)和分?jǐn)?shù)項(xiàng)進(jìn)行修正正大流量和大壓力降情況，如下式所示：
5.如權(quán)利要求4所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述油路管路模型包括將管路分成N段進(jìn)行壓力損失計(jì)算，如下式所示：
6.如權(quán)利要求5所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述能量回收包括，
7.如權(quán)利要求6所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述充放電控制算法如下式所示：
8.一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收系統(tǒng)，基于權(quán)利要求1～7任一所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：包括，
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型包括，液壓泵模型、液壓缸模型、液壓閥模型以及油路管路模型；
3.如權(quán)利要求2所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓缸模型如下式所示：
4.如權(quán)利要求3所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述液壓閥模型引入指數(shù)項(xiàng)和分?jǐn)?shù)項(xiàng)進(jìn)行修正正大流量和大壓力降情況，如下式所示：
5.如權(quán)利要求4所述的基于液壓系統(tǒng)的能量回收方法，其特征在于：所述油路管路模型包括將管路分成n段進(jìn)行壓力損失計(jì)算，如下式所示：
6.如權(quán)利要求5所述的基...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉應(yīng)彬，雍敏，廖永強(qiáng)，葉應(yīng)前，黃第榮，孫廣平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣州粵聯(lián)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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