[发明专利]一种智控液压系统及智控液压系统的功能回路仿真建模方法

说明书

本发明公开了一种智控液压系统和智控液压系统的功能回路仿真建模方法，所述智控液压系统包括：控制单元、动力源、变量泵、多参数检测集成复合传感器、高速开关阀组与液压执行单元，该系统主要通过控制单元将液压执行单元的输入输出功率的检测信号转化为高速开关阀组、变量泵或动力源的调控信号，进行精确泵送油液的流量或压力，取消了常规液压系统中溢流阀的调压能量损失和温升问题。为了对控制单元提供精准的控制仿真模型，创造了一种新型电路拟合仿真模型，用于对高速开关阀组与液压执行单元的监控模拟。

技术领域

本发明涉及液压技术领域，具体涉及一种智控液压系统及智控液压系统的功能回路仿真建模方法。

背景技术

随着AI技术的发展，人类为应对越来越复杂多变的自然环境或者灾难，需要大功率的施工设备，例如，液压挖掘机等。但是发生灾难的地区往往伴随着许多危险情况，考虑人员安全，发展远程遥控挖掘机或者自动驾驶挖掘机成为一种趋势。

通常的遥控或自动驾驶技术通常采用步进电机等易于数字化控制的电气元件，但步进电机等电气元件的功率密度与液压技术相比较小，难以满足狭小空间下大功率密度的施工救援，而液压具有“个小劲儿大”的功率密度，因此，为了能与AI技术衔接，发展数字液压或液压数字孪生技术也必然成为一种趋势。

目前对于数字液压业内有两种观点，一种是将液压系统中的流量通过高速开关阀离散为可控的数字量，以方便数字化控制；另一种是通过数字电气控制液压元件的主要参数(如：泵的排量、马达的排量、阀的开度、液压缸的位移、速度)，称为数字液压。

这两种液压数字化技术，一种由于高速开关阀技术的限制，难以实现大流量的工程液压技术的需要；另一种由于工作介质温度或密度的变化，整体目标需求(如液压油缸不仅需要位移准确，也需要输出功率适应负载并可调整)控制的准确度难以实时调整。

液压数字孪生技术主要是通过对液压原件或系统的仿真计算，能够镜像或反映液压原件或系统的现状，或者对未来液压原件或系统持久工作的潜力进行预估和评价。

通常，液压数字孪生的仿真技术，对于运行在复杂灾难现场的液压系统的仿真难度大偏差大，不如通过传感技术检测的数据准确，更能实现远程的液压系统的正确或准确调控。为此，潍坊嘉腾液压技术有限公司发明了“一种液压多参数(液压压力、温度、压力脉动、流量计流量脉动)复合检测的管接头”等传感器，对液压功能元件(液压泵、液压缸、液压马达)进出油口的油液p和流量q等可进行实施数据采集，这样液压元件的进出口的功率密度pq就可以及时掌握，为AI智控的液压系统提供了眼睛，也为有效实时修正数字孪生的液压挖掘机的寿命预测或运维提供了有力的支持。

但是，一个智控液压系统只有眼睛还是不行的，主要起执行单元也需要精确可控才是主要的。而液压挖掘机的主要执行单元主要有两种：一是液压油缸，二是液压马达，其智控系统必然分为以执行单元为主的液压控制回路，但由于这些执行单元所连接的负载变化难以量化(具有规律的功率谱)，实际负载的变化无规律，也经常伴有冲击载荷，而这种冲击载荷通过液压马达的油路造成对系统的冲击，而这种冲击难以仿真和控制，从而造成液压工作的不平稳。

随着技术的发展，用电路拟合仿真的液压系统中有了具有明显感抗液阻的液压元件，可以有效用来抑制液压系统中执行元件压力或流量脉动对系统动态特性的影响，为液压系统的建模提供了元件支撑，从而使得液压系统可以控制。

但这些以执行单元(液压油缸、液压马达)为主的液压控制回路没有一种简洁的仿真模型用于智控液压系统的仿真计算。因此，急需发明一种简洁易懂、可靠的仿真建模，并借助实时流量和压力的检测技术的反馈，以便有效控制执行单元(液压油缸、液压马达)精准工作。