[发明专利]使用估计的传感器值控制流体回路

说明书

技术领域

本发明总的涉及电子-液压系统的控制，并且具体涉及用于维持具有发生故障的压力或位置传感器的电子-液压系统或流体回路的控制和操作的装置和方法。

背景技术

电子-液压系统或流体回路单独或相结合地利用各种电气致动和液压致动的装置来提供开环或闭环反馈控制。特别地，在闭环系统中，能够使用反馈机构或传感器来监控回路输出值。每个传感器都能够生成与测出的输出成比例的信号，并且能够使用适当的控制逻辑装置或控制器将该输出与特定的输入或命令信号进行比较以确定是否需要任何调节或控制步骤。用于在电子-液压流体回路中使用的传感器一般包括压力换能器、温度传感器、位置传感器等。

在常规的流体回路中，能够通过连续处理各种测出或感测到的输出值来维持流体回路的操作的精确控制。供应压力和罐压力以及在回路内使用的控制阀、缸或流体马达的特定端口或腔室上操作的压力能够被连续馈送到控制单元或控制器。然而，如果任何所需的压力传感器或位置传感器发生故障或者无论由于什么原因停止正常工作，则常规流体回路中系统控制会失去或严重劣化。虽然存在用于检测超范围传感器操作或用于确定短接或断开回路的某些基于代码的方法，但这种方法通常引起利用该流体回路的过程的临时停止，并且因此当需要连续流体回路操作时不能达到最佳效果。

发明内容

相应地，一种电子-液压系统或流体回路包括构造成保持流体供应源的池或罐、具有预定负载构造的液压装置和用于从该罐抽吸流体并在压力下将其输送到液压装置的泵。传感器适合用于测量供应压力、罐压力、和液压装置以及一个或多个附加阀(例如与液压装置流体并联定位的流体调节阀)的可动阀芯部分或其它可动部分的位置。控制器具有一算法，该算法适合用于使用预定负载构造估计或重构流体回路中的多个传感器中任何一个发生故障的传感器的输出值，从而确保液压装置和流体回路的连续操作。

使用本发明的方法——该方法能够通过上述计算机可执行的算法来实施，不管是否存在发生故障的传感器，也能够对流体回路维持一定的控制水平。对流体回路的准稳态分析能够获得流体回路的基本面。在包括泵、储器或罐、多个止回阀和/或流体调节阀、以及具有第一和第二工作腔室或端口的缸、流体马达或其它装置的流体回路中，存在未知变量Q_a、Q_b和Q_fcv，其中Q_a代表进出缸的第一工作腔室的流量，Q_b是进出缸的第二工作腔室的流量，且Q_fcv是通过与缸和泵流体并联定位或连接的流体调节阀的孔口的流量。根据本发明，以这种方式构成的流体回路能够经由一组预定的非线性方程建模，所述方程因流体回路的故障状态——即当流体回路活动时(也就是说，当流体从工作腔室a流到工作腔室b或从工作端口b流到工作端口a时)发生的传感器故障——而异，如下文所述。

因此，该方法允许使用标定的、已知的或预定的负载构造(例如，在诸如缸或流体马达的双端口装置中，通过相应工作腔室或端口的流速之间的关系)估计或重构否则会丢失或无法获得的传感器信号。适合用于执行该方法的流体回路能够包括具有算法的控制器，该算法适合用于处理来自多个压力和位置传感器的输出值，与压力和位置测量值相结合地使用标定的体积和测出的压力和/或其它所需数据计算任何所需的流量信息，并使用一组非线性方程估计丢失的传感器值。然后，控制器利用该估计值自动控制流体回路直到例如传感器能够被诊断、修复或更换时。

更具体地，该方法允许估计或重构具有控制器、泵、罐、液压装置和流体调节阀的流体回路中的多个传感器中的任何一个传感器的输出值。调节阀与液压装置流体并联。该方法包括感测来自所述多个传感器的一组输出值、使用控制器处理所述输出值以判断是否存在发生故障的传感器、并使用控制器利用液压装置的预定负载构造计算发生故障的传感器的估计输出值。能够利用该估计的输出值来控制液压装置直到发生故障的传感器能够被修复或更换，从而确保流体回路的连续操作。

本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点易于从以下结合附图对用于实施本发明的最佳模式的详细描述而显而易见。

附图说明

图1是根据本发明具有控制器的处于第一传感器故障状态下的示例性流体回路的示意图；

图2是处于第二传感器故障状态下的图1的示例性流体回路的示意图；和

图3是描述可与图1-2的流体回路一起使用的控制方法的流程图。

具体实施方式