一种基于压力辨识模型的恒压控制方法与流程

本发明涉及液压系统控制领域，具体涉及一种基于压力辨识模型的恒压控制方法。

背景技术：

1、压力控制技术是液压系统或装置中的一项重要技术，以保证液压系统压力处于可控的预设范围内，维持系统的正常运行。常用的压力控制技术通常是采用压力传感器直接获取压力值，以进行闭环控制。因此，获取压力值的方式将严重依赖于压力传感器。对于对压力特别敏感的系统，压力传感器的可靠性将尤为重要，或采取多压力传感器的冗余设计方式，以保证压力控制的可靠性。但是这种方式不仅增加了成本，且在一些特定环境下常常会出现压力传感器失效、检测结果异常等情况。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

2、本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于压力辨识模型的恒压控制方法，根据恒压控制装置中液压油箱内的液压油体积、液压油缸内有杆腔长度和无杆腔长度建立压力辨识模型，然后通过压力辨识模型辨识液压系统实时压力，并根据液压系统实时压力启动恒压控制装置对液压系统进行恒压控制。

3、本发明的技术方案为：

4、本发明提供一种基于压力辨识模型的恒压控制方法，包括以下步骤：

5、采用压力辨识模型辨识液压系统的压力，获取液压系统实时压力；

6、基于液压系统实时压力确定液压系统的压力状态；

7、压力辨识模型根据液压系统的压力状态启动恒压控制装置对液压系统进行恒压控制。

8、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述恒压控制装置包括液压油箱、充压泵、蓄能器、液压油缸、换向阀、安全阀、位移传感器以及液位计；其中，

9、所述液压油箱分别与充压泵和液位计相连，充压泵与蓄能器相连，所述恒压控制装置利用充压泵将液压油箱内存储的液压油抽入蓄能器中，并通过液位计测量液压油箱内的液压油体积，从而确定抽入蓄能器的液压油体积；

10、所述蓄能器分别与充压泵和换向阀相连，换向阀与液压油缸相连，所述恒压控制装置通过对蓄能器内存储的预设压力区间内的高压油施压，将蓄能器内的高压油经由换向阀进入液压油缸中，从而为液压油缸的伸缩运动提供动力；

11、所述液压油缸内设有一隔板和一个与隔板相连的顶杆，顶杆与位移传感器相连，所述恒压控制装置通过位移传感器探测液压油缸内顶杆的伸缩量，从而获取液压油缸内的有杆腔长度和无杆腔长度；

12、所述换向阀分别与液压油缸的有杆腔和无杆腔相连，所述恒压控制装置通过换向阀控制蓄能器高压油流入的腔室，从而控制液压油缸的伸缩方向；

13、所述安全阀一端与液压油箱相连，另一端连接于充压泵与蓄能器之间的管道，所述恒压控制装置通过安全阀限制液压系统的最高压力，保证液压系统安全。

14、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述蓄能器包括气体腔和油液腔；其中，所述油液腔与充压泵相连，根据预设压力区间将充压泵抽入的液压油作为高压油进行存储；所述气体腔用于存储高压气体，通过控制油液腔内高压油体积从而控制气体腔内高压气体的体积。

15、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述气体腔内高压气体的压力为液压系统的压力，所述于压力辨识模型的恒压控制方法根据恒压控制装置中液压油箱内的液压油体积、液压油缸内有杆腔长度和无杆腔长度建立压力辨识模型，通过压力辨识模型计算得到任意时刻下气体腔内高压气体的压力，从而得到液压系统实时压力；其中，所述气体腔体积与气体腔压力的乘积为固定常量，满足以下公式：

16、pg0vg0＝pgtvgt＝k

17、；其中，pg0、vg0表示初始时刻0下气体腔内高压气体的压力和体积，

18、pgt、vgt表示任意时刻下气体腔内高压气体的压力和体积，

19、k表示理想气体状态下的固定常量。

20、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述压力辨识模型通过液位计测量获取液压油箱内的液压油体积，并通过位移传感器测量获取液压油缸内有杆腔长度和无杆腔长度；其中，所述液压油体积、有杆腔长度和无杆腔长度满足以下公式：

21、vt0+vo0+la0sa+lb0sb＝vtt+vot+latsa+lbtsb

22、；其中，vt0表示初始时刻0液压油箱内的液压油体积，

23、la0表示初始时刻0下的液压油缸内的无杆腔长度，

24、lb0表示初始时刻0下的液压油缸内的有杆腔长度，

25、vtt表示任意时刻t下的液压油箱内的液压油体积，

26、lat表示任意时刻t下的液压油缸内的无杆腔长度，

27、lbt表示任意时刻t下的液压油缸内的有杆腔长度。

28、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述压力辨识模型通过液位计和位移传感器获取到任意时刻t的液压油箱内的液压油体积、液压油缸内有杆腔长度和无杆腔长度后，通过以下公式计算得到任意时刻t下的压力值pgt：

29、f(t)＝vtt-vt0+(lat-la0)sa+(lbt-lb0)sb

30、

31、

32、其中，pg0表示初始时刻0下的压力值，

33、vtt表示任意时刻t下的液压油箱内的液压油体积，

34、vt0表示初始时刻0液压油箱内的液压油体积，

35、lat表示任意时刻t下的液压油缸内的无杆腔长度，

36、la0表示初始时刻0下的液压油缸内的无杆腔长度，

37、sa表示液压油缸内的无杆腔体积，

38、lbt表示任意时刻t下的液压油缸内的有杆腔长度，

39、lb0表示初始时刻0下的液压油缸内的有杆腔长度，

40、sb表示液压油缸内的有杆腔体积，

41、k表示理想气体状态下的固定常量。

42、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述基于压力辨识模型的恒压控制方法根据液位计和位移传感器测量得到的任意时刻下液压油箱内的液压油体积、液压油缸内有杆腔长度、无杆腔长度以及理想气体状态下的固定常量建立压力辨识模型，利用压力辨识模型实时辨识液压系统的压力，获取液压系统实时压力；其中，所述压力辨识模型通过任意两个标定工况下测量得到的气体腔体积与气体腔压力来计算理想气体状态下的固定常量。

43、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，所述压力辨识模型根据液压系统的恒压控制要求预设压力区间，通过预设压力区间确定液压系统的压力状态，然后根据液压系统的压力状态控制恒压控制装置的启动和停止。

44、根据本发明的基于压力辨识模型的恒压控制方法的一实施例，当液压系统实时压力小于液压系统压力区间的压力下限时，液压系统的压力状态异常，压力辨识模型启动恒压控制装置对液压系统冲压，并根据液压系统的实时压力和压力区间控制冲压的停止。

45、本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明根据恒压控制装置中液压油箱内的液压油体积、液压油缸内有杆腔长度和无杆腔长度建立压力辨识模型，然后通过压力辨识模型辨识液压系统实时压力，并根据液压系统实时压力启动恒压控制装置对液压系统进行恒压控制。与现有技术所采用的压力传感器相比，本发明无需借助压力传感器即可完成对液压系统压力的准确辨识，实现了无压力传感器的恒压控制技术。通过压力辨识模型，减少了恒压控制系统等对压力采样要求高的系统对压力传感器需求的迫切性，实现了无压力传感器的恒压控制技术，减少了对压力采样要求高的恒压控制系统对压力传感器需求的迫切性，确保液压系统在压力传感器失效情况下仍能正常运行，从而大幅提升了液压系统的可靠性。