柱塞泵控制方法及装置与流程

文档序号:19255765发布日期:2019-11-27 21:47
柱塞泵控制方法及装置与流程

本发明涉及液压控制技术,尤其涉及一种柱塞泵控制方法及装置。



背景技术:

柱塞泵是液压系统中的动力元件,用于向液压系统中的执行元件输出一定流量的液压油,以提供液体的压力能。执行元件可以将液体的压力能转换为机械能,用于驱动与该执行元件相连的负载作直线往复运动或回转运动。上述柱塞泵可以为定量柱塞泵或变量柱塞泵。

目前,变量轴向柱塞泵为常见的变量柱塞泵之一,该变量轴向柱塞泵(以下简称“柱塞泵”)包括:泵本体、与泵本体相连的电机、以及控制器,柱塞泵的排量主要与电机的转速以及泵本体中斜盘的摆角相关,当需要调节柱塞泵的排量时,控制器控制电机工作在额定转速,并根据用户输入的目标流量计算泵本体中斜盘的摆角,进而调整泵本体的输出流量,使得柱塞泵所输出的液压油量能够满足用户需求。

然而,现有技术中,电机一直工作在额定转速,当柱塞泵的输出流量过大或过小时,电机的效率较低,导致电机的输入功率只有少部分转换为机械动能,造成了能源的浪费。



技术实现要素:

本发明提供一种柱塞泵控制方法及装置,以提高电机的效率,提高能源利用效率。

本发明提供一种柱塞泵控制方法,包括:获取柱塞泵的目标流量;获取电机的最大效率值;根据所述最大效率值获取与其对应的最小转速值;根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值;若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵。

如上所述的柱塞泵控制方法,还包括:若所述第一摆角值在预设范围以外;则从小到大依次遍历与所述最大效率值对应的其他转速值,直至当前遍历到的转速值与所述目标流量计算得到的第二摆角值在预设范围以内;将所述第二摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

如上所述的柱塞泵控制方法,还包括:若与所述最大效率值对应的其他转速值与预设流量计算得到的第二摆角值都在预设范围以外;则从大到小依次遍历所述电机可供选取的其他效率值;获取遍历到的该效率值所对应的转速区间,并从小到大依次遍历所述转速区间内的各个转速值,直至其中一个转速值与所述目标流量计算得到的第三摆角值在预设范围以内;将所述第三摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

如上所述的柱塞泵控制方法,其中,所述根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵,包括:获取所述柱塞泵的当前摆角值;若所述当前摆角值与所述目标摆角值不相等,则控制所述柱塞泵的斜盘运动,以使所述当前摆角值与所述目标摆角值相等。

如上所述的柱塞泵控制方法,其中,获取电机的最大效率值,根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值,包括:在效率-转速数据库中选取所述电机的最大效率值,并根据所述电机的最大效率值在该效率-转速数据库中选取与该最大效率值对应的最小转速值。

本发明还提供一种柱塞泵控制装置,包括:获取???,用于获取柱塞泵的目标流量;所述获取??榛褂糜诨袢〉缁淖畲笮手?;所述获取??榛褂糜诟菟鲎畲笮手祷袢∮肫涠杂Φ淖钚∽僦?;确定???,用于根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值;判断???,用于若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;驱动???,根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵。

如上所述的柱塞泵控制装置,其中,所述判断??榛褂糜冢喝羲龅谝话诮侵翟谠ど璺段б酝?;则从小到大依次遍历与所述最大效率值对应的其他转速值,直至当前遍历到的转速值与所述目标流量计算得到的第二摆角值在预设范围以内;将所述第二摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

如上所述的柱塞泵控制装置,其中,所述判断??榛褂糜冢喝粲胨鲎畲笮手刀杂Φ钠渌僦涤朐ど枇髁考扑愕玫降牡诙诮侵刀荚谠ど璺段б酝?;则从大到小依次遍历所述电机可供选取的其他效率值;获取遍历到的该效率值所对应的转速区间,并从小到大依次遍历所述转速区间内的各个转速值,直至其中一个转速值与所述目标流量计算得到的第三摆角值在预设范围以内;将所述第三摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

如上所述的柱塞泵控制装置,其中,所述驱动??榛褂糜冢夯袢∷鲋玫牡鼻鞍诮侵?;若所述当前摆角值与所述目标摆角值不相等,则控制所述柱塞泵的斜盘运动,以使所述当前摆角值与所述目标摆角值相等。

如上所述的柱塞泵控制装置,其中,所述获取??榛褂糜冢涸谛?转速数据库中选取所述电机的最大效率值,并根据所述电机的最大效率值在该效率-转速数据库中选取与该最大效率值对应的最小转速值。

本发明提供的柱塞泵控制方法及装置,通过获取柱塞泵的目标流量;获取电机的最大效率值;根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值;根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值;若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵,从而可以获得电机的目标转速值和柱塞泵的目标摆角值,从而可以提高电机的工作效率,提高能源的利用率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明柱塞泵控制方法实施例一的流程图;

图2为本发明电机的效率与转速的对应关系的示意图;

图3为本发明柱塞泵控制方法实施例二的流程图;

图4为本发明柱塞泵控制装置实施例一的结构原理图。

附图标记:

1:获取???;2:确定???;

3:判断???;4:驱动???。

具体实施方式

柱塞泵是液压系统中的动力元件,用于向液压系统中的执行元件输出一定流量的液压油,以提供液体的压力能。执行元件可以将液体的压力能转换为机械能,用于驱动与该执行元件相连的负载作直线往复运动或回转运动。上述柱塞泵可以为定量柱塞泵或变量柱塞泵。

目前,变量轴向柱塞泵为常见的变量柱塞泵之一,该变量轴向柱塞泵(以下简称“柱塞泵”)包括:泵本体、与泵本体相连的电机、以及控制器,柱塞泵的排量主要与电机的转速以及泵本体中斜盘的摆角相关,当需要调节柱塞泵的排量时,控制器控制电机工作在额定转速,并根据用户输入的目标流量计算泵本体中斜盘的摆角,进而调整泵本体的输出流量,使得柱塞泵所输出的液压油量能够满足用户需求。

然而,现有技术中,电机一直工作在额定转速,当柱塞泵的输出流量过大或过小时,电机的效率较低,导致电机的输入功率只有少部分转换为机械动能,造成了能源的浪费。

为了解决上述问题,本发明实施例提供一种柱塞泵控制方法及装置,以提高电机的工作效率和能源的利用率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明?;さ姆段?。

实施例一

图1为本发明柱塞泵控制方法实施例一的流程图;图2为本发明电机的效率与转速的对应关系的示意图。

请结合图1和图2,本实施例提供一种柱塞泵控制方法,包括:

步骤101,获取柱塞泵的目标流量;获取电机的最大效率值;根据所述最大效率值获取与其对应的最小转速值。

具体地,柱塞泵控制方法可以应用于对柱塞泵的输出流量进行调节,使得柱塞泵的实际流量能够满足用户预设设定的目标流量。

目标流量可以为用户预设限定好的柱塞泵所要实际输出的流量,也可以是提前存储在控制器中的数据,在此不做具体限定。对于柱塞泵而言,流量为电机的转速与柱塞泵的摆角的乘积。

电机的最大效率值可以为电机能达到的最大效率,其可以从电机的使用说明中获得,也可以通过实验获得,该最大效率值可以为用户输入的,也可以是控制器中预先存储的最大效率值。

针对每一型号的电机,效率与转速之间的对应关系是固定的,该效率与转速之间的对应关系的获得方式有多种,例如可以通过实验获得,又例如可以通过出厂时电机使用说明中配备的电机的效率与转速之间的数据表格或关系图谱获得。效率与转速之间的对应关系可以由用户输入的,也可以是预先存储在控制器中。根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值??梢岳斫?,最大效率值所对应的的电机的转速可以是一个区间,也可以是某一数值,当最大效率值对应的是一个转速值时,可以直接将该转速值作为最小转速值。当最大效率值对应的是一个转速区间时,可以将转速区间中的数值最小的转速作为最小转速值。

步骤102,根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值。

具体地,流量为电机的转速与柱塞泵的摆角的乘积。其中,流量大小可以为目标流量,电机的转速可以为步骤101中的最小转速值,根据该公式可以计算得到柱塞泵的第一摆角值。

步骤103,若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值。

具体地,对于柱塞泵而言,柱塞泵的摆角值直接与柱塞泵的排量正相关,柱塞泵的排量为柱塞泵每行程或每循环吸入或排出的液体体积。由于柱塞泵使用过程中一定会出现泄漏液压油现象,而泄漏量为固定值,如果柱塞泵的摆角值过小,则柱塞泵的排量也小,导致液压油大部分被泄漏消耗,柱塞泵的工作效率低。为了保证柱塞泵的工作效率,通常设定一个最小的摆角值。而对于某一型号的柱塞泵,由于其体积和结构限制,其最大排量也是固定值,即柱塞泵最大的摆角值也是确定的。为了保证柱塞泵的正常工作,摆角值存在一个预设范围,即从最小的摆角值到最大的摆角值之间的摆角值范围为预设范围。当摆角值位于该预设范围内时,柱塞泵的工作效率较高,如果超出该预设范围,则柱塞泵的工作效率过低。因此,需要判断第一摆角值是否在预设范围。

若判断第一摆角值位于预设范围内,则可以确定最小转速值为目标转速值,第一摆角值为目标摆角值。即目标转速值和目标摆角值使得电机在高效率下工作,柱塞泵也可以在高效率下工作,而柱塞泵的输出流量也可以达到目标流量。

步骤104,根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵。

具体地,当确定了目标转速值和目标摆角值后,可以驱动电机在目标转速值下工作,并驱动柱塞泵的斜盘使其在目标摆角值时工作。此时,柱塞泵的输出流量也可以达到目标流量。

本实施例提供的柱塞泵控制方法,通过获取柱塞泵的目标流量;获取电机的最大效率值;根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值;根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值;若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵,从而可以获得电机的目标转速值和柱塞泵的目标摆角值,从而可以提高电机的工作效率,提高能源的利用率。

进一步优选地,获取电机的最大效率值,根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值,包括:在效率-转速数据库中选取所述电机的最大效率值,并根据所述电机的最大效率值在该效率-转速数据库中选取与该最大效率值对应的最小转速值。

具体地,可以参考图2,作为电机的效率与转速之间的对应关系的优选地获得方式,控制器中可以存储有效率-转速数据库,该效率-转速数据库可以为表格或图谱,图2为一种图谱,图中,横坐标表示电机的转速,纵坐标表示电机的转矩,图中曲线中为电机的等效率线,等效率线上的数值为电机的效率,等效率线可以是封闭的曲线,也可以是断开的曲线,每条等效率线中的电机的效率是相同的,例如图2所示的电机的效率包括0.9、0.86、0.82、0.78、0.74。

步骤101中,可以优先选择效率-转速数据库中效率最大的最大效率值,假设效率-转速数据库中效率值为0.9、0.86、0.82、0.78、0.74,则选取最大的0.9为最大效率值。确定最大效率值后,然后可以获取最大效率值为0.9时的最小转速值的转速区间例如1000rpm到1200rpm,可以选取转速区间中最小的值1000rpm为最小转速值。

另外,由于电机带动柱塞泵工作,电机的转速范围一般会涵盖柱塞泵所允许的转速范围,如果电机的转速过大超出柱塞泵的转速范围,柱塞泵超负荷运行,寿命会降低,因此,电机的效率-转速数据库中可以只选取转速值位于柱塞泵所允许的转速范围内的部分。

如果最大效率值所在的等效率线为封闭形,即最小转速值可以对应于多个转矩时,可以根据实际情况选择较大或者较小的转矩,或者中间的转矩,在此不做具体限定。

更进一步,为了保证柱塞泵输出为目标流量,所述根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵,包括:获取所述柱塞泵的当前摆角值;若所述当前摆角值与所述目标摆角值不相等,则控制所述柱塞泵的斜盘运动,以使所述当前摆角值与所述目标摆角值相等。

当确定了目标转速值和目标摆角值后,可以驱动电机在目标转速值下工作,然后通过摆角转感器测量柱塞泵斜盘的当前摆角值是否达到目标摆角值,若是则表明柱塞泵实际输出的流量达到目标流量,若否,则继续驱动柱塞泵的斜盘运动,使得斜盘的当前摆角值为目标摆角值。从而实现闭环控制,保证了柱塞泵输出的流量的精确度。

实施例二

图3为本发明柱塞泵控制方法实施例二的流程图。请结合图3,本实施例是在实施例一的基础上进行进一步限定,其他实施方式与实施例一相同。所述方法还包括:

步骤101,获取柱塞泵的目标流量;获取电机的最大效率值;根据所述最大效率值获取与其对应的最小转速值。

步骤102,根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值。

步骤103,若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值。

步骤105,若所述第一摆角值在预设范围以外;则从小到大依次遍历与所述最大效率值对应的其他转速值,直至当前遍历到的转速值与所述目标流量计算得到的第二摆角值在预设范围以内;将所述第二摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

具体地,如果摆角值超出于预设范围,则该最小转速值并不能作为目标转速值驱动电机,因此需要重新确定出新的最小转速值,并重新计算该新的最小转速值所对应的第二摆角值,直到选出目标转速值和目标摆角值。

进一步,由于最大效率值对应于一个转速区间,该区间可以为包含多个转速值的区间,也可以为连续的数值区间,若该区间为连续的数值区间,可以将该区间按预设间隔分隔为包含多个转速值的区间,例如转速区间为1000rpm至1200rpm,可以以10rpm为预设间隔,将该区间划分为1000rpm、1010rpm、1020rpm……1200rpm等多个离散数值的区间。其中,预设间隔可以根据实际情况进行设置。

若第一摆角值在预设范围以外,可以将转速区间中次小的转速值作为新的最小转速值。以上述划分完毕的转速区间为例,首先可以将1000rpm(若1000rpm不是目标转速值)作为最小转速值执行步骤103,由于1000rpm计算得到的第一摆角值无法满足柱塞泵的预设范围,可以将1000rmp从转速区间中排除,而将其余转速值中最小的1010rmp作为新的最小转速值,重新执行步骤103。若1010rmp所对应的摆角值依然超出预设范围,则选择1020rmp重新计算摆角值,直到摆角值位于预设范围内。即第一摆角值在预设范围以外,可以将最大效率值所对应的转速区间中的除最小转速值外其他的转速值按照从小到大的顺序依次选取为新的最小转速值,并判断该新的最小转速值所对应的第二摆角值是否在预设范围内,直到第二摆角值在预设范围内,则将第二摆角值作为目标摆角值,当前遍历到的转速值作为目标转速值

步骤106,若与所述最大效率值对应的其他转速值与预设流量计算得到的第二摆角值都在预设范围以外;则从大到小依次遍历所述电机可供选取的其他效率值;获取遍历到的该效率值所对应的转速区间,并从小到大依次遍历所述转速区间内的各个转速值,直至其中一个转速值与所述目标流量计算得到的第三摆角值在预设范围以内;将所述第三摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

具体地,如果步骤105最大效率值所对应的转速区间中其他的转速值没有能够使计算得到的第二摆角值在预设范围内,则表明当前最大效率值所对应的转速区间中的所有转速值都不满足柱塞泵摆角值的预设范围,此时需要按照从大到小的规则选择新的最大效率值,并重新获取新的最大效率值所对应的新的转速区间,按照转速值从小到大的规律继续选取新的最小转速值进行计算。例如电机的效率值为0.9、0.86、0.82、0.78、0.74,首先选择0.9为最大效率值,若最大效率值所对应的所有转速区间的转速值都不满足需求,则将0.86作为新的最大效率值,并按照从小到大的规则重新选取0.86所对应的新的转速区间内的转速值,计算该转速值所对应的第三摆角值,直到第三摆角值在预设范围内,则当前遍历到的转速值作为目标转速值,将第三摆角值作为目标摆角值。若0.86还找不出目标转速值和目标摆角值,凭选择次大的0.82为新的最大效率值,重新进行计算,直到找到目标转速值和目标摆角值。从而保证了电机始终处于较高的效率运行。

步骤104,根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵。

本实施例提供的柱塞泵控制方法,通过从小到大依次遍历与所述最大效率值对应的其他转速值,直至当前遍历到的转速值与所述目标流量计算得到的第二摆角值在预设范围以内;若与所述最大效率值对应的其他转速值与预设流量计算得到的第二摆角值都在预设范围以外;则从大到小依次遍历所述电机可供选取的其他效率值;获取遍历到的该效率值所对应的转速区间,并从小到大依次遍历所述转速区间内的各个转速值,直至其中一个转速值与所述目标流量计算得到的第三摆角值在预设范围以内;从而保证了电机始终处于较高的效率运行,并且可以适当降低电机的转速,提高电机的寿命。

实施例三

图4为本发明柱塞泵控制装置实施例一的结构原理图。请结合图4,本实施例还提供一种柱塞泵控制装置,包括:获取???,用于获取柱塞泵的目标流量;所述获取???还用于获取电机的最大效率值;所述获取???还用于根据所述最大效率值获取与其对应的最小转速值;确定???,用于根据所述最小转速值与所述目标流量计算得到所述柱塞泵的第一摆角值;判断???,用于若所述第一摆角值在预设范围以内,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;驱动???,根据所述目标转速值和目标摆角值控制所述柱塞泵。

本实施例提供的柱塞泵控制装置,通过获取??橛糜诨袢≈玫哪勘炅髁?;获取电机的最大效率值;根据所述电机的最大效率值获取与其对应的最小转速值;确定??橛糜诟菟鲎钚∽僦涤胨瞿勘炅髁考扑愕玫剿鲋玫牡谝话诮侵?;判断??橛糜谌羲龅谝话诮侵翟谠ど璺段б阅?,则将所述第一摆角值和最小转速值确定为目标摆角值和目标转速值;驱动??橛糜诟菟瞿勘曜僦岛湍勘臧诮侵悼刂扑鲋?,从而可以获得电机的目标转速值和柱塞泵的目标摆角值,从而可以提高电机的工作效率,提高能源的利用率。

进一步,所述判断???还用于:若所述第一摆角值在预设范围以外;则从小到大依次遍历与所述最大效率值对应的其他转速值,直至当前遍历到的转速值与所述目标流量计算得到的第二摆角值在预设范围以内;将所述第二摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

更进一步,所述判断???还用于:若与所述最大效率值对应的其他转速值与预设流量计算得到的第二摆角值都在预设范围以外;则从大到小依次遍历所述电机可供选取的其他效率值;获取遍历到的该效率值所对应的转速区间,并从小到大依次遍历所述转速区间内的各个转速值,直至其中一个转速值与所述目标流量计算得到的第三摆角值在预设范围以内;将所述第三摆角值和当前遍历到的转速值确定为所述目标摆角值和目标转速值。

另外,所述驱动???还用于:获取所述柱塞泵的当前摆角值;若所述当前摆角值与所述目标摆角值不相等,则控制所述柱塞泵的斜盘运动,以使所述当前摆角值与所述目标摆角值相等。

其中,所述获取???还用于:在效率-转速数据库中选取所述电机的最大效率值,并根据所述电机的最大效率值在该效率-转速数据库中选取与该最大效率值对应的最小转速值。

本实施例提供的柱塞泵控制装置地具体原理和实现方式均与上述所示的实施例类似,此处不再赘述。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

再多了解一些
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