[发明专利]一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械设备控制领域，涉及一种节能控制方法，尤其涉及一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法。

背景技术

目前，工程机械产品的燃油利用率低是一个公认的事实。尤其是液压挖掘机，发动机的输出功率大概只有20％左右真正转化为有用功，其中约40％损失于液压元件，约20％损失于车体和工作装置的运动，约20％损失于节流调速控制。

对于30T以上的液压挖掘机，主要使用负流量泵，而现在对负流量泵的控制主要是通过功率阀调节，功率阀电流的给定是通过一定的档位给恒定的功率阀电流，这样就会面对负载变化剧烈的情况，而负流量泵的功率在一定档位下是不变的，这样就会出现高功率对应低负载的情况，造成功率的浪费。同时，一旦发动机转速发生变化，扭矩、功率都会发生变化，燃油油耗会随之该变。

由于对于每一档位的功率阀电流是一定的，这样面对突加负载，发动机转矩突然增大，导致发动机出现瞬时失速问题。面对发动机处于高档位、低怠速的情况，突然加大负载，功率阀电流迅速增大到设定值，会出现发动机熄火的现象。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明采用闭环功率阀电流柔性加载的控制方式，即在功率阀电流加载过程中，通过监测扭矩百分比的大小自动调节功率阀电流的大小，实现功率阀电流的柔性控制。

本发明公开了一种基于负流量泵功率阀电流的节能控制方法，包括如下步骤：

步骤1，当挖掘机正常工作时，采集油门旋钮电压信号；

步骤2，在控制器283H中处理油门旋钮电压信号，油门旋钮电压信号对应档位关系成正比例线性关系，根据线性关系设定工作档位；

步骤3，根据工作档位与负流量泵功率阀电流的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；

步骤4，通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线通讯接受发动机扭矩百分比信息，设定扭矩百分比对应的扭矩电流值(注：此电流值需根据挖机实际工作，调整到合适的工作值)；

步骤5，采用PID控制策略，用起始功率阀电流值减去扭矩百分比对应的电流值作为PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)控制的控制目标值SP(Set Point,设定值)，进而对功率控制比例阀进行控制，通过实际电流的反馈值PV(Process Value，测量值)，达到对功率控制比例阀的精确控制。

步骤5中，采用PID控制策略时，负流量控制表达式为：

其中，t表示时间，e(t)表示控制误差，P_OCOM表示设定压力，P_O(t)表示节流口前检测压力，q(t)表示泵排量控制值，K_P表示PID控制中的比例系数，K_I表示PID控制中的积分系数，K_D表示PID控制中的微分系数。

按照PID经典整定ZN(Ziegler-Nichols)法得到K_P、K_I、K_D的值，其中，ZN法的表达式为：

式中，Kpcrit表示临界系数，Tn表示积分时间，Tv表示微分时间。

其中(2)式中的Tn、Tv表达式为：

式中，Tcrit表示临界震荡周期。

经过ZN法可得K_P、K_I、K_D的值，一般K_P取经验值为5.65，一般K_I取经验值为0.61，一般K_D取经验值为0.55。

如果(1)式中的K_I、K_D为零，即变为通常所描述的负流量控制策略。

有益效果：相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

(1)通过扭矩百分比对应控制功率阀电流关系，可以柔性控制功率阀电流值，使功率阀电流随负载的变化而变化，大大提高了发动机功率的利用率，进而达到节能的目的。

(2)功率阀电流值可以根据扭矩百分比(负载)大小变化而变化，可以有效地减少失速，同时可以防止高档位怠速时，液压突加负载发动机熄火。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是挖掘机负流量液压系统原理图；