【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及工程機(jī)械控制，并且更具體地涉及一種挖掘機(jī)的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制方法、裝置和挖掘機(jī)。
技術(shù)介紹
1、挖掘機(jī)傳統(tǒng)上主要依賴燃油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，其液壓系統(tǒng)中的流量控制算法通常基于液壓泵流量的調(diào)節(jié)，以匹配發(fā)動(dòng)機(jī)和泵之間的傳動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的挖掘作業(yè)；然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步以及節(jié)能減排需求的不斷增加，電機(jī)驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)正逐步取代傳統(tǒng)燃油挖掘機(jī)，成為行業(yè)發(fā)展的重要方向；由此，基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵流量控制算法的研究對于挖掘機(jī)整體性能的提升具有重要的意義，包括提高工作效率、降低能耗、減少環(huán)境污染等。
2、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵系統(tǒng)具有較為成熟的設(shè)計(jì)和運(yùn)行機(jī)制，其流量控制算法相對簡單，但受限于發(fā)動(dòng)機(jī)自身轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)特性，可能需要更復(fù)雜的機(jī)械或液壓系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，控制精度和響應(yīng)速度較低；相比之下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)在泵流量控制方面展現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢，通過結(jié)合現(xiàn)代電子控制技術(shù)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確、快速的泵流量調(diào)節(jié)，并能動(dòng)態(tài)適應(yīng)復(fù)雜工況，與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可以顯著提高挖掘機(jī)在多變工況下的操作效率。
3、然而，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵遇到超負(fù)荷工況時(shí)，可能因堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p傷，同時(shí)在堵轉(zhuǎn)情況下，泵流量驟然減小，會導(dǎo)致挖掘機(jī)操作過程中的動(dòng)作失穩(wěn)，影響作業(yè)安全性和操作者體驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┝艘环N電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制方法、裝置和挖掘機(jī)，能夠通過動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，在泵功率過大的時(shí)候，不僅能夠?qū)崟r(shí)降低泵功率，同時(shí)能夠通過改變電
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N挖掘機(jī)的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制方法，所述方法包括：根據(jù)液壓泵的壓力變化率和區(qū)間有效壓力，判斷所述液壓泵是否超過預(yù)設(shè)功率；若是，則計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值，若否，則返回重新計(jì)算所述液壓泵功率；根據(jù)所述滑差值，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述液壓泵的目標(biāo)泵功率；根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速和泵壓力變化率，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速；根據(jù)所述目標(biāo)泵功率，調(diào)整所述液壓泵的排量，并根據(jù)所述實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。
3、在第一方面的一種可選方案中，在判斷所述液壓泵是否處于超載狀態(tài)時(shí)，所述方法包括：假設(shè)所述液壓泵的壓力變化率為dp/dt，并以δp表示；根據(jù)實(shí)時(shí)有效液壓泵壓力和實(shí)時(shí)權(quán)重系數(shù)，計(jì)算區(qū)間有效壓力：
4、pl＝∑(pm·km)/n，其中，pm為實(shí)時(shí)有效液壓泵壓力，km為有效先導(dǎo)壓力匹配的實(shí)時(shí)權(quán)重系數(shù)，pl為區(qū)間有效壓力；根據(jù)區(qū)間有效壓力，計(jì)算所述液壓泵功率：wl＝pl·ql，其中，ql為有效區(qū)間內(nèi)的液壓泵流量；將所述液壓泵功率與預(yù)設(shè)功率比對。
5、在第一方面的一種可選方案中，在計(jì)算出區(qū)間有效壓力后，所述方法包括：判斷所述區(qū)間有效壓力是否小于預(yù)設(shè)壓力值，且所述壓力變化率是否大于預(yù)設(shè)變化率；若是，則將挖掘機(jī)判斷為處于電壓波動(dòng)或動(dòng)作的啟動(dòng)階段，不執(zhí)行后續(xù)液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)整步驟，若否，則判斷所述區(qū)間有效壓力是否大于預(yù)設(shè)壓力值，且所述壓力變化率是否大于預(yù)設(shè)變化率；若是，則將挖掘機(jī)判斷為負(fù)荷作業(yè)工況，執(zhí)行后續(xù)液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)整步驟，若否，則返回重新計(jì)算所述液壓泵功率。
6、在第一方面的一種可選方案中，在計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值時(shí)，所述方法包括：計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速：ns＝120·f/p，其中f為電源頻率，p為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的極對數(shù)；根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值：s＝(ns-nr)/ns，其中nr為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
7、在第一方面的一種可選方案中，在計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，所述方法包括：根據(jù)所述滑差值，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速：
8、na＝nd·(1-s)＝nd·(1-(ns-nr)/ns)，其中，nd為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速。
9、在第一方面的一種可選方案中，在計(jì)算所述液壓泵的目標(biāo)泵功率時(shí)，所述方法包括：設(shè)置權(quán)重系數(shù)l和權(quán)重系數(shù)m；其中，l和m分別是液壓泵區(qū)間有效壓力和液壓泵壓力變化率的歸一化后的數(shù)值，其中，l＝∑(pm·km)/n·pmax，pmax為溢流壓力，即最大壓力；其中，m＝δp/δpmax，δpmax為最大變化率數(shù)值，即估計(jì)值；根據(jù)權(quán)重系數(shù)l、權(quán)重系數(shù)m和滑差值，計(jì)算所述液壓泵的目標(biāo)泵功率：
10、w＝p·q·n·(∑(pm·km)/n·pmax)·(δp/δpmax)·((ns-nr)/ns)。
11、在第一方面的一種可選方案中，在計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速時(shí)，所述方法包括：根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和泵壓力變化率控制歸一化系數(shù)，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速：na＝nd·(1-(ns-nr)/ns)·(δp/δpmax)。
12、在第一方面的一種可選方案中，其中，根據(jù)預(yù)設(shè)安全余量和實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。
13、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N使用上述控制方法的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制裝置，包括：功率比對模塊，用于根據(jù)液壓泵的壓力變化率和區(qū)間有效壓力，計(jì)算所述液壓泵功率并將所述液壓泵功率與預(yù)設(shè)功率比對；滑差計(jì)算模塊，用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值；電機(jī)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述滑差值，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速和泵壓力變化率，計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速；泵計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述滑差值，計(jì)算所述液壓泵的目標(biāo)泵功率；調(diào)整控制模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)泵功率，調(diào)整所述液壓泵的排量，并根據(jù)所述實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。
14、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N包括上述控制裝置的挖掘機(jī)，還包括：泵壓力傳感器，用于獲取液壓泵的壓力數(shù)據(jù)；泵電磁閥，用于調(diào)節(jié)液壓泵的液體的流量；驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于輔助調(diào)節(jié)液壓泵的液體的流量；變頻器，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；控制單元，用于調(diào)整所述液壓泵的排量并調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)瞬態(tài)轉(zhuǎn)速，以優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電機(jī)與液壓泵功率的雙向?qū)崟r(shí)匹配。
15、應(yīng)理解，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本申請。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種挖掘機(jī)的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在判斷所述液壓泵是否處于超載狀態(tài)時(shí)，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算出區(qū)間有效壓力后，所述方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值時(shí)，所述方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算所述液壓泵的目標(biāo)泵功率時(shí)，所述方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速時(shí)，所述方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中，根據(jù)預(yù)設(shè)安全余量和實(shí)際調(diào)整轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。
9.一種使用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述控制方法的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制裝置，其特征在于，包括：
10.一種挖掘機(jī)，其特征在于，包括權(quán)
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種挖掘機(jī)的電機(jī)與泵功率雙向?qū)崟r(shí)匹配控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在判斷所述液壓泵是否處于超載狀態(tài)時(shí)，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算出區(qū)間有效壓力后，所述方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的滑差值時(shí)，所述方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的控制方法，其特征在于，在計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張彥群，馬月鵬，
申請(專利權(quán))人：愛克斯維智能科技蘇州有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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