[发明专利]一种智能可编程式轴向柱塞泵控制器和控制方法

权利要求书

1.一种智能可编程式轴向柱塞泵控制器的控制方法，所述的智能可编程式轴向柱塞泵控制器，其特征在于，包括传感器组、控制板、以及安装在控制板上的第一芯片、第二芯片、第一信号采集模块、第二信号采集模块、滤波模块、电荷放大器、功率放大器、模式选择模块、显示模块和云存储模块；所述的控制板上还设有若干外部接口；

所述传感器组输出的角度信号和压力信号经滤波模块处理后送至第一信号采集模块，传感器组输出的振动信号经电荷放大器处理后送至第二信号采集模块；

所述的第一芯片为ARM芯片，所述ARM芯片与第一信号采集模块连接，ARM芯片对采集信号处理后输出控制信号，所述控制信号经功率放大器后作用于控制轴向柱塞泵内斜盘摆角的比例电磁铁；

所述的第二芯片为RISC-V芯片，所述RISC-V芯片连接第一信号采集模块和第二信号采集模块，RISC-V芯片与ARM芯片之间通过内部通讯模块实现通讯；

所述的模式选择模块连接ARM芯片，用于选择柱塞泵控制器的工作方式，包括手动模式或自动模式；所述的显示模块用于显示柱塞泵的工作状态参数；所述的云存储模块与RISC-V芯片和第二信号采集模块连接；

所述的传感器组包括角度传感器、压力传感器和振动传感器；所述的角度传感器和振动传感器安装在轴向柱塞泵的外壳上，所述的压力传感器安装在轴向柱塞泵的泵口处；所述的角度传感器和压力传感器的输出端连接滤波模块，所述的振动传感器的输出端连接电荷放大器；

其特征在于，所述的控制方法包括：

当轴向柱塞泵工作时，通过角度传感器、压力传感器、振动传感器实时获取泵内斜盘角度信号、泵口压力信号、泵壳振动信号；将泵内斜盘角度信号、泵口压力信号进行滤波处理后存储至第一信号采集模块中；将泵壳振动信号进行电荷放大器处理后存储至第二信号采集模块中；

ARM芯片获取第一信号采集模块中的数据，在ARM芯片内将滤波后的模拟信号转化为数字信号，通过斜盘角度获得斜盘的实时摆角，结合泵的转速得到泵的实时流量值，通过压力信号获得泵口的实时压力值，将实时流量值和实时压力值相结合获得泵的实时功率值；然后将获得的实时流量值、实时压力值和实时功率值与预设值进行对比，采用自适应PID算法输出 PWM波占空比的大小，经功率放大器放大后作用于比例阀上，改变比例阀中比例电磁铁的电流大小，调整阀芯位移，进而改变液压泵的变量活塞腔流量，推动泵内斜盘，直至实时流量值、实时压力值和实时功率值达到预设值；

RISC-V芯片根据预设的时间间隔采集ΔT时间内的信号数据，包括第一信号采集模块得到的泵内斜盘角度信号、泵口压力信号，以及第二信号采集模块得到的泵壳振动信号；首先判断泵内斜盘角度信号和泵口压力信号是否超过预设的阈值，若任一信号超过阈值，则判断为故障，将故障信号发送至ARM芯片，控制泵内斜盘停止运动，同时通过wifi接口和CAN总线接口向柱塞泵工控机发送指令，控制电机停止转动；

若泵内斜盘角度信号和泵口压力信号均不超过阈值，则将采集到的振动信号进行预处理和特征提取，利用预训练好的诊断模型输出判断结果，若判断结果为故障状态，则立即将故障信号发送至ARM芯片，控制泵内斜盘停止运动，同时通过wifi接口和CAN总线接口向柱塞泵工控机发送指令，控制电机停止转动，以及同时根据故障类型进行系统报警提示，将故障数据存储至云存储模块中；若判断为正常状态，则柱塞泵正常工作，并实时显示柱塞泵的工作状态参数；

所述的诊断模型为采用机器学习的方式训练得到的多分类器模型，以正常状态和故障状态采集到的振动信号作为训练样本，以真实的正常状态或故障状态作为标签，存储至云存储模块中，且训练样本随着时间不断更新。

2.根据权利要求1所述的智能可编程式轴向柱塞泵控制器的控制方法，其特征在于，当柱塞泵控制器处于手动模式时，RISC-V芯片停止工作。

3.根据权利要求1所述的一种智能可编程式轴向柱塞泵控制器的控制方法，其特征在于，所述控制板上设置的外部接口包括wifi接口、CAN总线接口、PC端接口和调试接口；所述的wifi接口和CAN总线接口用于扩展待控制的柱塞泵，实现柱塞泵与柱塞泵控制器之间的通讯；所述的调试接口与外部的串口调试模块连接，用于烧录和调试控制程序；所述的PC端接口用于实现PC端通讯。