至狀態(tài)量計(jì)算模塊，由公式(8)計(jì)算 閥忍開度Ds，公式(9)計(jì)算馬達(dá)轉(zhuǎn)速nL，公式（10)計(jì)算流量化，公式（11)計(jì)算液壓馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn) 矩化，并上傳至上位機(jī)用于狀態(tài)監(jiān)控W及異常預(yù)測。
[0129] 雖然上述W步進(jìn)式液壓馬達(dá)作為液壓執(zhí)行元件的一示例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但 本發(fā)明還可適用于其他液壓執(zhí)行元件，諸如步進(jìn)式液壓缸，具體布置可如圖8所示。出于簡 化說明的目的，圖中省略了部分組件的標(biāo)示，諸如電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、反饋機(jī)構(gòu)、流量控制閥 等，電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器統(tǒng)稱之為步進(jìn)缸驅(qū)動器。
[0130] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種機(jī)械設(shè)備，該機(jī)械設(shè)備包含上述步進(jìn)式液壓元件防堵 控制系統(tǒng)。該機(jī)械設(shè)備例如可為先進(jìn)制造裝備、工程機(jī)械(挖掘機(jī)、混凝±累車等）、農(nóng)業(yè)機(jī) 械或環(huán)境裝備，但本發(fā)明并不限于此，任何可能使用到上述步進(jìn)式液壓元件的機(jī)械設(shè)備皆 應(yīng)處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0131] 本發(fā)明可避免步進(jìn)式液壓馬達(dá)、步進(jìn)式液壓缸發(fā)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，提高了元件作 業(yè)可靠性、擴(kuò)大元件控制范圍。通過本發(fā)明的控制策略，能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的指令脈沖頻 率，使其電機(jī)最大轉(zhuǎn)速適應(yīng)負(fù)載變化，避免電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。另外，本發(fā)明還可為狀態(tài) 監(jiān)測、故障預(yù)測和智能化提供了完備的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。相比現(xiàn)有技術(shù)，通過增加壓力傳感器，能 獲得步進(jìn)步進(jìn)式液壓馬達(dá)、步進(jìn)式液壓缸運(yùn)行時(shí)各處壓力變化，利用W上得壓力值及控制 參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合理論推導(dǎo)公式即可獲得元件當(dāng)前的工作狀態(tài)(流量、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等狀 態(tài)量），為其故障診斷和智能化領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。
[0132] W上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí) 施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可W對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡 單變型，運(yùn)些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0133] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可W通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0134] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可W進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種步進(jìn)式液壓元件防堵控制設(shè)備，該步進(jìn)式液壓元件包含： 液壓執(zhí)行元件； 流量控制閥，用于控制輸入至所述液壓執(zhí)行元件的液壓油的流量，以驅(qū)動所述液壓執(zhí) 行元件轉(zhuǎn)動或產(chǎn)生位移； 電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器，該電機(jī)驅(qū)動器用于根據(jù)脈沖信號驅(qū)動所述電機(jī)轉(zhuǎn)動，以控制所述 流量控制閥的閥芯位移；以及 反饋機(jī)構(gòu)，用于將所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)角或位移反饋至所述流量控制閥的閥芯上， 以實(shí)現(xiàn)對所述閥芯的開度的閉環(huán)控制， 其特征在于，該設(shè)備包括： 接收器，用于接收流量控制閥進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力、負(fù)載壓力以及指令脈沖 頻率f;以及 控制器，用于根據(jù)所述進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力以及負(fù)載壓力，計(jì)算防堵脈沖頻 率，將所述指令脈沖頻率f與所述防堵脈沖頻率進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定輸入至所述 電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率fo,以防止所述電機(jī)堵轉(zhuǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述防堵脈沖頻率包含一防堵余量內(nèi)對應(yīng) 的脈沖頻率fe以及一臨界堵轉(zhuǎn)時(shí)對應(yīng)的脈沖頻率f m，所述控制器執(zhí)行以下操作中的一者或 多者： 在fe的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率f〇為f; 在fe<f<匕的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率f〇為fe;以及 在f>fm的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率為〇。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，，其中L與所述液壓執(zhí)行元件的負(fù) 載慣性有關(guān)，負(fù)載慣性越大，越大。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述臨界堵轉(zhuǎn)時(shí)對應(yīng)的脈沖頻率通過 以下操作而被確定： 將所述液壓執(zhí)行元件設(shè)定為空載；以及 逐步增大輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率，直至所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速或 位移不再增加，此時(shí)輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率即為所述臨界堵轉(zhuǎn)時(shí)對應(yīng)的 脈沖頻率fm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器還根據(jù)輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器 的脈沖信號的頻率計(jì)算以下一者或多者并對該一者或多者進(jìn)行異常監(jiān)控： 所述流量控制閥的閥芯開度； 所述流量控制閥的流量； 所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速或位移；以及 所述液壓執(zhí)行元件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。6. -種步進(jìn)式液壓元件防堵控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含： 壓力傳感器，用于檢測流量控制閥進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力以及負(fù)載壓力；以及 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制設(shè)備。7. -種步進(jìn)式液壓元件防堵控制方法，該步進(jìn)式液壓元件包含： 液壓執(zhí)行元件； 流量控制閥，用于控制輸入至所述液壓執(zhí)行元件的液壓油的流量，以驅(qū)動所述液壓執(zhí) 行元件轉(zhuǎn)動或產(chǎn)生位移； 電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器，該電機(jī)驅(qū)動器用于根據(jù)脈沖信號驅(qū)動所述電機(jī)轉(zhuǎn)動，以控制所述 流量控制閥的閥芯位移；以及 反饋機(jī)構(gòu)，用于將所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)角或位移反饋至所述流量控制閥的閥芯上， 以實(shí)現(xiàn)對所述閥芯的開度的閉環(huán)控制， 其特征在于，該方法包括： 接收流量控制閥進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力、負(fù)載壓力以及指令脈沖頻率f;以及 根據(jù)所述進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力以及負(fù)載壓力，計(jì)算防堵脈沖頻率，將所述指 令脈沖頻率f與所述防堵脈沖頻率進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器 的脈沖信號的頻率fo,以防止所述電機(jī)堵轉(zhuǎn)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述防堵脈沖頻率包含一防堵余量內(nèi)對應(yīng)的脈沖頻率以及一臨界堵轉(zhuǎn)時(shí)對應(yīng)的脈沖 頻率fm; 所述將指令脈沖頻率f與該防堵脈沖頻率進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果確定輸入至所述電 機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率包括： 在fe的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率f〇為f; 在fe<f<匕的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率f〇為fe;以及 在f>fm的情況下，控制輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率為〇。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，其中與所述液壓執(zhí)行元件的負(fù) 載慣性有關(guān)，負(fù)載慣性越大，Ke越大。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述防堵余量內(nèi)對應(yīng)的脈沖頻率通 過以下操作而被確定： 將所述液壓執(zhí)行元件設(shè)定為空載；以及 逐步增大輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率，直至所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速或 位移不再增加，此時(shí)輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率即為所述防堵余量內(nèi)對應(yīng)的 脈沖頻率fe。11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括:根據(jù)輸入至所述電機(jī)驅(qū)動 器的脈沖信號的頻率計(jì)算以下一者或多者并對該一者或多者進(jìn)行異常監(jiān)控： 所述流量控制閥的閥芯開度； 所述流量控制閥的流量； 所述液壓執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速或位移；以及 所述液壓執(zhí)行元件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。12. -種機(jī)械設(shè)備，其特征在于，該機(jī)械設(shè)備包含根據(jù)權(quán)利要求6所述的步進(jìn)式液壓元 件防堵控制系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及液壓領(lǐng)域，公開了一種步進(jìn)式液壓元件防堵控制設(shè)備、系統(tǒng)、方法及機(jī)械設(shè)備，其可自動防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)以提高液壓元件作業(yè)可靠性、擴(kuò)大元件控制范圍。所述步進(jìn)式液壓元件包含：液壓執(zhí)行元件；流量控制閥；電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器；以及反饋機(jī)構(gòu)。所述步進(jìn)式液壓元件防堵控制設(shè)備包括：接收器，用于接收流量控制閥進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力、負(fù)載壓力以及指令脈沖頻率f；以及控制器，用于根據(jù)所述進(jìn)油口的壓力與出油口的壓力以及負(fù)載壓力，計(jì)算防堵脈沖頻率，將指令脈沖頻率f與該防堵脈沖頻率進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定輸入至所述電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號的頻率f0，以防止所述電機(jī)堵轉(zhuǎn)。
【IPC分類】F15B21/00, F15B21/08, F15B13/02
【公開號】CN105570239
【申請?zhí)枴緾N201610028215
【發(fā)明人】袁野, 王維, 肖承豐, 張勁
【申請人】中聯(lián)重科股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月15日