新能源拆炉机的液压站、动作控制系统、方法及电子设备与流程

本发明涉及冶金设备，尤其涉及一种新能源拆炉机的液压站、动作控制系统、方法及电子设备。

背景技术：

1、拆炉机是基于液压传动实现的工程机械，是冶炼行业，特别是钢厂中使用的专用设备，主要用于炼钢炉和钢水包等耐火层的拆除，出钢口的钻扩和炉口打渣等作业。当配备液压锤、单钩或挖斗等工具时，还可用于挖掘、破碎、拆除旧设施和隧道石块剥离等工程的施工。

2、现有拆炉机的主要以柴油发动机作为动力源，少数采用电力驱动的拆炉机多以电网供电驱动为主。采用电网供电的方式拆炉机的转移和活动场地受限。针对电网供电拆炉机的缺陷，各设备生产厂家都在加紧研发新能源拆炉机，新能源拆炉机以蓄电池作为电能的来源，采用现有的液压系统和操控方式，续航力难以满足生产的需要。

3、基于此，需要开发设计出一种新能源拆炉机的液压站，以提高液压系统的能源利用率，减少能耗。

技术实现思路

1、本发明实施方式提供了一种新能源拆炉机的液压站、动作控制系统、方法及电子设备，用于解决现有技术中液压系统综合能耗较高的问题。

2、第一方面，本发明实施方式提供了一种新能源拆炉机的液压站，包括：

3、电机、负载敏感变量泵、伺服换向阀、压力检测装置以及压力补偿阀；

4、所述压力补偿阀为两位三通伺服阀，所述压力补偿阀设有第一阻尼孔；所述压力补偿阀的第一口与所述负载敏感变量泵的变量控制口连通，所述压力补偿阀的第二口以及所述伺服换向阀的进油口与所述负载敏感变量泵的出口连通，所述第一阻尼孔的第一端与所述压力补偿阀的第一口连通；

5、所述压力检测装置用于采集所述伺服换向阀进油口压力和所述伺服换向阀工作口压力；所述电机与所述负载敏感变量泵传动；

6、当将所述伺服换向阀的回油口、所述压力补偿阀的第三口以及所述第一阻尼孔的第二端与油箱的回油口连通时，通过调整所述电机的转速和/或所述负载敏感变量泵的排量使得工作压差趋于预设目标压差以及使得所述电机的输入功率趋于最小，其中，所述工作压差为所述伺服换向阀进油口压力与所述伺服换向阀工作口压力的差。

7、第二方面，本发明实施方式提供了一种动作控制系统，包括两套如第一方面所述的新能源拆炉机的液压站，还包括：回转马达、液压缸以及合流伺服换向阀；

8、所述两套新能源拆炉机的液压站分别为第一液压系统以及第二液压系统；

9、所述回转马达的两个口分别与第一伺服换向阀的两个工作口连通，其中，所述第一伺服换向阀为所述第一液压系统的伺服换向阀；

10、所述液压缸的两个口分别与第二伺服换向阀的两个工作口连通，其中，所述第二伺服换向阀为所述第二液压系统的伺服换向阀；

11、所述合流伺服换向阀的进油口与第一负载敏感变量泵的出口连通，所述合流伺服换向阀的两个工作口分别与所述液压缸的两个口连通，其中，所述第一负载敏感变量泵为所述第一液压系统的负载敏感变量泵；

12、当所述第一伺服换向阀中位时，根据所述第二伺服换向阀的开度调整所述合流伺服换向阀的开度；

13、当所述第一伺服换向阀非中位时，所述合流伺服换向阀中位。

14、第三方面，本发明实施方式提供了一种控制方法，应用于如第二方面所述的动作控制系统，包括：

15、获取第一开度指示以及第二开度指示，其中，所述第一开度指示以及所述第二开度指示分别对应所述第一伺服换向阀以及所述第二伺服换向阀；

16、根据所述第一开度指示、所述第二开度指示以及多个压力值，调整所述合流伺服换向阀的开度、第一电机的转速、第二电机的转速、第一负载敏感变量泵的排量以及第二负载敏感变量泵的排量，以使得第一工作压差以及第二工作压差趋于所述预设目标压差以及使得所述第一电机的输入功率和所述第二电机的输入功率分别趋于最小，其中，所述第一负载敏感变量泵以及所述第二负载敏感变量泵分别为所述第一液压系统的所述负载敏感变量泵以及所述第二液压系统的所述负载敏感变量泵，所述第一电机以及所述第二电机分别为所述第一液压系统的电机以及所述第二液压系统的电机，所述多个压力值基于所述两套新能源拆炉机的液压站的压力检测装置采集获得。

17、在一种可能实现的方式中，所述根据所述第一开度指示、所述第二开度指示以及多个压力值，调整所述合流伺服换向阀的开度、第一电机的转速、第二电机的转速、第一负载敏感变量泵的排量以及第二负载敏感变量泵的排量，包括：

18、若所述第一伺服换向阀中位时，则将所述合流伺服换向阀的开度调整到与所述第二伺服换向阀的开度相同；

19、若所述第一伺服换向阀非中位时，所述合流伺服换向阀中位；

20、对于所述第一液压系统以及所述第二液压系统，分别执行如下步骤：

21、获取工作压力以及工作压差，其中，所述工作压力为工作伺服换向阀的工作口的压力，所述工作压差为所述工作伺服换向阀进油口压力与所述工作压力的差，所述工作伺服换向阀为与液压系统驱动的执行元件连通的伺服换向阀；

22、若所述工作压差与所述预设目标压差的偏差大于第一阈值，则根据所述预设目标压差与所述工作压差的差分别调整电机的转速和负载敏感变量泵的排量；

23、否则，根据所述工作压力、伺服换向阀开度指示以及电机功耗模型，确定目标转速指示以及目标开度指示，并根据所述目标转速指示以及所述目标开度指示分别调整电机的转速和压力补偿阀的开度，其中，所述电机功耗模型表达工作压力、伺服换向阀的开度、电机转速以及压力补偿阀的开度与电机输入功率的关系，所述目标转速指示以及所述目标开度指示为满足所述工作压力条件以及伺服换向阀开度指示条件下，使得电机输入功率最小的电机转速和压力补偿阀的开度。

24、在一种可能实现的方式中，所述根据所述预设目标压差与所述工作压差的差分别调整电机的转速和负载敏感变量泵的排量，包括：

25、根据第一公式以及所述预设目标压差与所述工作压差的差调整电机的转速，其中，所述第一公式为：

26、

27、式中，为电机的转速，为预设目标压差与工作压差的差，、以及分别为第一系数、第二系数以及第三系数；

28、根据第二公式以及所述预设目标压差与所述工作压差的差调整压力补偿阀的开度以调整负载敏感变量泵的排量，其中，所述第二公式为：

29、

30、式中，为压力补偿阀的开度，、以及分别为第四系数、第五系数以及第六系数。

31、在一种可能实现的方式中，所述电机功耗模型基于多个数据样本构建，包括：

32、获取多个样本集，其中，样本集包括工作压力数据、伺服换向阀的开度数据、电机转速数据、压力补偿阀的开度数据以及电机输入功率数据；

33、将所述多个样本集分别输入到基本关系模型中，获得多个方程组，其中，所述基本关系模型表征工作压力、伺服换向阀的开度、电机转速以及压力补偿阀的开度与电机输入功率的关系，所述基本关系模型包括多个待定系数；

34、根据所述多个方程组对所述多个待定系数进行求解，并将代入所述多个待定系数的解的所述基本关系模型作为所述电机功耗模型。

35、在一种可能实现的方式中，所述基本关系模型为：

36、

37、式中，为电机输入功率，i为功率指示系数的个数，为第个功率指示系数，为综合影响力，为第个因素系数，为第个影响电机输入功率的因素，影响电机输入功率的因素包括：工作压力、伺服换向阀的开度、电机转速以及压力补偿阀的开度。

38、在一种可能实现的方式中，所述根据所述工作压力、伺服换向阀开度指示以及电机功耗模型，确定目标转速指示以及目标开度指示，包括：

39、获取转速变量、开度变量、第一扰动量、第二扰动量、第一扰动惯量以及第二扰动惯量；

40、将所述转速变量、所述开度变量、所述工作压力以及伺服换向阀开度指示分别输入到所述电机功耗模型中，获取所述电机功耗模型的输出，并将所述电机功耗模型的输出作为扰前输出；

41、根据所述第一扰动量、所述第二扰动量、所述第一扰动惯量以及所述第二扰动惯量向所述转速变量以及所述开度变量加扰，其中，加扰后的转速变量为所述第一扰动量、所述第一扰动惯量与所述转速变量的和，加扰后的开度变量为所述第二扰动量、所述第二扰动惯量与所述开度变量的和；

42、扰后输出获取步骤：将所述加扰后的转速变量、所述加扰后的开度变量、所述工作压力以及伺服换向阀开度指示分别输入到所述电机功耗模型中，获取所述电机功耗模型的输出，并将所述电机功耗模型的输出作为扰后输出；

43、若扰动偏差比例大于阈值，则将所述加扰后的转速变量以及所述加扰后的开度变量分别作为转速变量以及开度变量，根据第三公式、所述扰动偏差比例、所述第一扰动量、所述第二扰动量、第一扰动惯量以及第二扰动惯量向所述转速变量以及所述开度变量加扰，将所述扰后输出作为扰前输出，并跳转至所述扰后输出获取步骤，其中，所述扰动偏差比例为所述扰后输出与所述扰前输出的差与所述扰前输出的比值，所述第三公式为：

44、

45、式中，为加扰后的变量，为加扰前的变量，为扰动惯量，为扰动量，为扰动偏差比例；

46、否则，将所述加扰后的转速变量以及所述加扰后的开度变量作为所述目标转速指示以及所述目标开度指示。

47、第四方面，本发明实施方式提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第三方面或第三方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

48、本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

49、本发明实施方式公开了一种新能源拆炉机的液压站，其通过压力检测装置反馈伺服换向阀进出口的压差，根据进出口的压差调整负载敏感变量泵的排量，使得新能源拆炉机的液压站的压力和流量适应执行元件的需求，改善操作感受，通过与电机转速匹配的方式降低能耗。

50、在本发明动作控制系统实施方式中，设有用于实现复合动作的执行元件：回转马达和液压缸，还设有合流换向阀。动作控制系统设有两套新能源拆炉机的液压站，当复合动作时，合流换向阀不动作，由两套新能源拆炉机的液压站分别为两套执行元件提供动力，避免了两个动作相互影响，导致其中一个动作缓慢无力。而当仅需要执行大臂伸缩作业时，合流换向阀开启，且开度与液压缸的伺服换向阀的开度相同，从而提高了伸缩的速度。

51、在本发明控制方法实施方式，针对动作控制系统，首先根据两个伺服换向阀的开度，确定合流伺服换向阀的开度，并基于两个伺服换向阀的开度、合流伺服换向阀的开度，首先以目标压差为目标，同时调整电机的转速和负载敏感变量泵的排量，提高响应速度，当与目标压差的偏差较小时，再进入降低电机输入功率的状态，也就是节能寻优的状态，兼顾了动力性和能耗。

52、本发明控制方法实施方式中，通过将转速变量和开度变量输入到电机功耗模型中，在满足工作压力和伺服换向阀的开度的条件下，通过不断的向转速变量和开度变量加扰，来获取电机功耗的最优解，并在加扰时，加入扰动惯量，避免了寻优时陷入局部最优的问题。