[发明专利]基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组及其控制方法

权利要求书

1.一种基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组，其特征在于，包括液压系统和电控系统；

液压系统包括安装在每一个臂架之间的液压缸附近的一对无杆腔控制阀组以及有杆腔控制阀组，其中，无杆腔控制阀组连接液压缸无杆腔，有杆腔控制阀组连接液压缸有杆腔；每个阀组中包含两个插装式比例流量阀，分别为控制进油的进油比例流量阀和控制回油的回油比例流量阀；每个阀组中包含一个安全阀，用以实现液压缸的超压保护；每个阀组的两个比例流量阀的无输入中位机能为单向导通，进油比例流量阀的导通方向为从工作口到高压油管路，回油比例流量阀的导通方向为从回油管路到工作口，在回油比例流量阀流向回油管路处以及进油比例流量阀流向液压缸工作腔处分别安装一个单向阀，用以实现液压缸在指定位置的锁止；在进油比例流量阀的前端安装压力补偿器，用以提高在高压差下流量控制的线性度水平；

电控系统包括核心控制器、双输出通道的比例阀线圈放大器、发出速度控制指令的控制器手柄、接受速度指令在CAN总线发布的泵车控制器、倾角传感器、磁致伸缩位移传感器以及压力传感器，核心控制器安装在每一个液压缸附近，核心控制器负责电信号的采集、液压缸速度闭环以及液压缸油腔压力闭环算法解算、以及CAN总线信号的收发；每个阀组中安装一个对应插装阀品牌的双输出通道的比例阀线圈放大器，接收由核心控制器发送的CAN总线指令，产生用以控制阀组中进油比例流量阀以及回油比例流量阀的阀芯行程的激励电流；速度控制指令由泵车遥控器手柄发出，遥控器手柄通过WiFi与泵车控制器通讯，泵车控制器通过CAN总线发布臂架运动速度指令；

每一个液压缸对应的两臂架末端安装一对倾角传感器，每对倾角传感器发送的电压信号由核心控制器解算后通过三角函数关系换算即可得到液压缸的位移；每一个液压缸上安装一套磁致伸缩位移传感器用于采集液压缸的位移信息，每个阀组中与液压缸连接的工作油口处设有压力传感器，压力传感器发送的电压信号由核心控制器接收。

2.根据权利要求1所述的基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组，其特征在于，在每一对阀组的工作口安装一对互锁的液控单向阀液压锁，用以实现液压缸在指定位置的锁止功能的安全冗余。

3.一种权利要求1所述基于分布式结构的混凝土泵车臂架负载口独立控制阀组的控制方法，其特征在于：

操作人员通过推动操纵杆由泵车遥控器手柄发出速度控制指令，遥控器手柄通过WiFi与泵车控制器通讯，泵车控制器通过CAN总线发布臂架运动速度指令至负载口独立阀组核心控制器，核心控制器基于收到的速度指令，结合经由倾角传感器和磁致伸缩位移传感器信号可以计算得到的液压缸实际速度信息做液压缸速度闭环控制，计算得到进油比例流量阀的控制输入量，同时基于内置的压力指令，结合压力传感器信号做液压缸油腔压力闭环控制，计算得到出油比例流量阀的控制输入量，将对应比例流量阀的控制输入量通过CAN总线发送给比例阀线圈放大器，由比例阀线圈放大器输出控制对应比例流量阀电磁铁的激励电流；

其中，液压缸速度闭环控制以及液压缸油腔压力闭环控制采用线性自抗扰控制算法，建立负载口独立阀控液压缸系统模型如下所示，

其中F为阀控缸驱动力，P₁、P₂为阀控缸无杆腔、有杆腔的压力，A₁、A₂为阀控缸无杆腔、有杆腔的有效工作面积，y为液压缸活塞杆位移，m为液压缸活塞杆及其负载的等效质量，c_p为液压缸活塞杆及其负载的等效质量阻尼系数,F_L为阀控缸活塞杆外负载、未建模的摩擦阻力以及其他不确定的外部干扰力的总和，C_d为节流口流量系数，W₁为进油节流口的面积梯度，W₂为阀芯回油节流口的面积梯度；x₁为第一个主阀芯位移，x₂为第二个主阀芯位移；P_s为系统供油压力，P_r为系统回油压力，ρ为液压油密度，C_ip为内泄露系数，V₁和V₂分别为液压缸进油腔和出油腔的容腔体积，β_e为油液体积弹性模量。