一种泵送行程优化控制方法、系统和工程机械

1.一种泵送行程优化控制方法，其特征在于，该方法包括：
在泵送单元进行泵送的过程中，在油缸活塞换向时检测该油缸活塞的行程；
根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；
在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；以及
基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以确定补泄油控制能力；以及
根据所述补泄油控制能力和所述内泄强度两者确定所述补泄油强度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述行程范围包括第一行程和第二行程，其特征在于，
所述补泄油控制能力基于在所述泵送单元未进行泵送的情况下对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间而被确定；以及
所述内泄强度基于在所述泵送单元进行泵送的情况下所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数而被确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补泄油强度表征为补泄油控制时间，并且该补泄油控制时间基于以下被确定：
p×Tc=k×100%×T1
其中，Tc为所述补泄油控制时间，T1为在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间，k为补泄油强度系数，k=1/N，N为在所述泵送单元进行泵送的情况下，所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数，以及p为补泄油控制阀的流通比例。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所检测到的行程超出所述行程范围的情况下，所述泵送单元暂停泵送；以及在对所述泵送单元进行补泄油优化控制之前：
对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞到达所述行程范围之内；
所述泵送单元恢复泵送。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在对所述泵送单元进行补泄油优化控制期间，在所述油缸活塞换向时检测该油缸活塞的行程；以及
根据在该期间中所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化，重新确定所述泵送单元的内泄强度。
7.一种泵送行程优化控制系统，其特征在于，该系统包括：
换向传感器，用于在泵送单元中的油缸活塞换向时输出换向信号；
行程检测装置，用于在接收到所述换向信号时检测所述油缸活塞的行程；以及控制装置，用于：
根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；
在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；以及
基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以确定补泄油控制能力；以及
根据所述补泄油控制能力和所述内泄强度两者确定所述补泄油强度。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述行程范围包括第一行程和第二行程，其特征在于，
所述补泄油控制能力基于在所述泵送单元未进行泵送的情况下对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间而被确定；以及
所述内泄强度基于在所述泵送单元进行泵送的情况下所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数而被确定。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述补泄油强度表征为补泄油控制时间，并且所述控制装置基于以下来确定所述补泄油控制时间：
p×Tc=k×100%×T1
其中，Tc为所述补泄油控制时间，T1为在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间，k为补泄油强度系数，k=1/N，N为在所述泵送单元进行泵送的情况下，所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数，以及p为补泄油控制阀的流通比例。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
在所检测到的行程超出所述行程范围的情况下，控制所述泵送单元暂停泵送；以及在对所述泵送单元进行补泄油优化控制之前：
对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞到达所述行程范围之内；
控制所述泵送单元恢复泵送。
12.根据权利要求7-11中任一权利要求所述的系统，其特征在于，
所述行程检测装置还用于在所述控制装置对所述泵送单元进行补泄油优化控制期间，在接收到所述换向信号时检测所述油缸活塞的行程；以及
所述控制装置还用于根据在该期间中所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化，重新确定所述泵送单元的内泄强度。
13.一种包括权利要求7-12中任一权利要求所述的系统的工程机械。

一种泵送行程优化控制方法、系统和工程机械\n技术领域\n[0001] 本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种泵送行程优化控制方法、系统和工程机械。\n背景技术\n[0002] 混凝土泵送设备为高压混凝土输送设备，泵送单元在作业时往往出现液压油泄漏等情况，导致油缸作业行程发生改变，降低工作效率，甚至造成设备损坏。为此，需要对泵送单元进行补泄油优化控制，以提高设备作业性能。\n[0003] 现有的补泄油优化控制装置大都通过检测油缸活塞在换向时的行程位置来确定其在换向时的到位情况，并结合连通腔的连通类型来控制连通腔的补泄油状态，并在下一次行程位置的到位情况进行补泄油控制策略的修正，以实现行程优化控制。然而，此种控制方法对于补泄油强度（可体现在补泄油控制时间）的设定也存在一定的盲目性，并没有充分考虑到泵送系统的实际情况，对不同工况的适应性差。往往由于控制滞后而导致超调、失效等问题。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供一种泵送行程优化控制方法、系统和工程机械，以实现对泵送行程的优化控制。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种泵送行程优化控制方法，该方法包括：在泵送单元进行泵送的过程中，在油缸活塞换向时检测该油缸活塞的行程；根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；\n以及基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。\n[0006] 本发明还提供一种泵送行程优化控制系统，该系统包括：换向传感器，用于在泵送单元中的油缸活塞换向时输出换向信号；行程检测装置，用于在接收到所述换向信号时检测所述油缸活塞的行程；以及控制装置，用于根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；以及基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。\n[0007] 本发明还提供一种包括上述系统的工程机械。\n[0008] 在上述技术方案中，可以通过对泵送单元的内泄强度的学习，确定出在每个泵送周期中的补泄油强度，将补泄油效果分散到泵送单元的每个泵送周期来消耗。此外，根据学习出的内泄强度可以得出适当的补泄油强度，避免了过大或过小造成的超调、振荡、失控等现象，同时避免对设备造成损害，在实现准确的优化控制的同时提高系统的工作效率。\n[0009] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。\n附图说明\n[0010] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：\n[0011] 图1是根据本发明的实施方式的泵送行程优化控制系统的结构图；\n[0012] 图2是行程检测装置检测油缸活塞的行程的示例实施方式；以及\n[0013] 图3是根据本发明的实施方式的泵送行程优化控制方法的流程图。\n[0014] 附图标记说明\n[0015] 10换向传感器 20行程检测装置 30控制装置\n[0016] 201第一接近开关 202第二接近开关 P油缸活塞 R感应体\n具体实施方式\n[0017] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。\n[0018] 图1示出了根据本发明的实施方式的泵送行程优化控制系统的结构图。如图1所示，该系统可以包括：换向传感器10，用于在泵送单元中的油缸活塞换向时输出换向信号；\n行程检测装置20，用于在接收到所述换向信号时检测所述油缸活塞的行程；以及控制装置\n30，用于根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；以及基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。\n[0019] 具体地，控制装置30可以接收行程检测装置20检测出的油缸活塞行程信号。假设以两个泵送周期为例，如果在两个泵送周期后所检测出的油缸活塞行程发生变化，控制装置30就可以根据这一行程变化和泵送周期数（此例中为2）确定出每个泵送周期期间所述泵送单元内泄了多少油量（即，内泄强度），这一过程可被称为内泄强度学习过程。\n[0020] 通常情况下，油缸活塞的行程具有一理想范围（即，预定的行程范围），由此，控制装置30可以在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，根据之前确定出的泵送单元的内泄强度来确定在未来每个泵送周期中应该对泵送单元实施多大的补泄油强度，然后基于所确定出的补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行补泄油优化控制。其中，所述补泄油强度可表征为单位时间内的补泄油控制流量和补泄油控制时间。\n[0021] 由此，可以将补泄油效果分散到泵送单元的每个泵送周期来消耗。此外，根据学习出的内泄强度可以得出准确的补泄油强度，避免了过大或过小造成的超调、振荡、失控等现象，同时避免对设备造成损害，在实现准确的优化控制的同时提高系统的工作效率。\n[0022] 不同的补泄油系统具有不同的补泄油控制能力，在对泵送单元进行补泄油优化控制时，应充分考虑补泄油系统的补泄油控制能力。\n[0023] 本发明提供的泵送行程优化控制系统在对泵送单元进行补泄油优化控制之前，先通过学习确定补泄油系统的补泄油控制能力，然后综合补泄油控制能力和泵送单元的内泄强度来共同决定每个泵送周期的补泄油强度。\n[0024] 具体地，控制装置30可以在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以确定补泄油控制能力（这一过程可被成为补泄油控制能力学习过程）；以及根据所述补泄油控制能力和所述内泄强度两者确定所述补泄油强度。\n[0025] 如上所述，油缸活塞具有一预定的理想行程范围。所述行程范围可以包括两个边界，即第一行程和第二行程。所述补泄油控制能力可以基于在所述泵送单元未进行泵送的情况下对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间而被确定。而所述内泄强度可以基于在所述泵送单元进行泵送的情况下所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数而被确定。\n[0026] 也就是说，在泵送单元开始泵送之前，控制装置30可以依据泵送单元的油缸的连通类型，来决定是采取集中补油还是泄油，以使得所述油缸活塞从两个边界中的一者（例如，第一行程）运动（优选地，匀速运动）到另一者（例如，第二行程），然后记录下这一过程所经历的时间T1，即可确定出所述补泄油控制能力。之后，泵送单元开始泵送，此时进行的泵送是未受优化控制的泵送。开始泵送时油缸活塞的起始位置可以是之前进行集中补油或泄油后所述油缸活塞所处的位置，例如，第二行程。在泵送过程中，行程检测装置20在接收到换向传感器10输出的换向信号的情况下，检测油缸活塞的行程。当所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程（即，超出所述预定的行程范围）的情况下，控制装置30记录下这一过程所经历的时间T2。可替换地，由于是在换向时检测油缸活塞的行程，因此，时间T2是泵送周期的倍数，控制装置30也可以记录发生上述过程所经历的泵送周期数N，然后基于每泵送周期所需的时间T，也可得出这一过程所经历的时间T2，其中，T2=T*N。由此，控制装置30就可以确定出泵送单元的内泄强度。\n[0027] 所述控制装置30可以基于下式来确定所述补泄油控制时间Tc：\n[0028] p×Tc=k×100%×T1 等式（1）\n[0029] 其中，k为补泄油强度系数，且k=1/N，以及p为补泄油控制阀的流通比例。例如，当补泄油控制阀以100%的流通状态工作时，p=100%，而当以50%的流通状态工作时，p=50%。\n在p=100%的情况下，上述等式（1）可被简化为：Tc=k×T1=T1/N=T1×T×（1/T2）。\n[0030] 在确定出所述补泄油控制时间Tc后，控制装置30可以在之后的每个泵送周期期间按照上述补泄油控制时间Tc来进行补泄油优化控制。\n[0031] 由此，在本发明提供的优化控制系统中，充分考虑了补泄油系统的补泄油控制能力，并结合泵送单元的内泄强度确定每个泵送周期中的补泄油强度，由此可以将补泄油控制能力平均分配到每个泵送周期实现，防止超调、失调等问题。仅需有限个步骤就可以实现行程优化的全面控制，而不是持续实时地监控和调整，因而减少了系统运算和控制的代价。\n在优化控制过程中也无需消耗大量的等待时间，从而提高系统的工作效率。此外，针对不同的泵送单元和不同的补泄油系统，可以通过学习得出相应的内泄强度和补泄油控制能力，然后确定出相应的补泄油强度，以进行补泄油优化控制，由此，本发明提供的泵送行程优化控制系统具有很好的适用性。\n[0032] 此外，所述控制装置30还可以在所检测到的行程超出所述行程范围的情况下，控制所述泵送单元暂停泵送；以及在对所述泵送单元进行补泄油优化控制之前，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞到达所述行程范围之内；之后再控制所述泵送单元恢复泵送。\n[0033] 也就是说，在确定了内泄强度之后，按照上述示例，此时油缸活塞位于超出所述第一行程的位置处（即，以远离第二行程的方向超出所述行程范围），控制装置30首先控制所述泵送单元暂停泵送。然后对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞到达所述行程范围之内，优选地，到达第二行程位置处。之后，再控制所述泵送单元恢复泵送，此时，恢复后的泵送是受补泄油优化控制的泵送。由此，可以使得在整个泵送过程中，油缸活塞始终处于理想的行程范围之内。\n[0034] 此外，所述行程检测装置20还可以在所述控制装置30对所述泵送单元进行补泄油优化控制期间，在接收到所述换向信号时检测所述油缸活塞的行程；以及所述控制装置\n30还用于根据在该期间中所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化，重新确定所述泵送单元的内泄强度。\n[0035] 例如，在进行受优化控制的泵送过程中，如果油缸活塞再次超出所述行程范围，则控制装置30可以根据这一过程中所经历的泵送周期数或时间T3来重新确定所述泵送单元的内泄强度。应当注意的是，此时重新确定出的内泄强度是泵送单元在伴随有上述优化控制时的内泄强度，也可被称为复合内泄强度。在重新学习内泄强度之后，所述控制装置30可以根据补泄油控制能力和重新学习的内泄强度，重新确定在之后的每个泵送周期期间所需的补泄油控制时间，如以下等式示出的（假设补泄油控制阀以100%的流通状态工作）：\n[0036] Tc=T1*T*（1/T2+1/T3） 等式（2）\n[0037] 如此类推，控制装置30可以按照上述方式在每次油缸活塞超出预设的行程范围的情况下，重新学习内泄强度，由此，重新确定的补泄油控制时间可以表示为：\n[0038] Tc=T1*T*（1/T2+1/T3+…） 等式（3）\n[0039] 如果T2（及之后的T3，…）>>T1，这样，所计算出的补泄油控制时间Tc可能会很小，这样导致控制精度较难实现。对此，控制装置30可以将补泄油控制时间增加至所计算出的补泄油控制时间Tc的2倍（或n倍），然后将单位时间的补泄油控制流量缩小至原来的\n1/2（或1/n）。这可以通过将p值调整为50%（或1/n%）来实现。由此，保证了在单位泵送周期内总体补泄油量不变，可以提高控制精度。\n[0040] 行程检测装置20具有多种实现方式，例如，其可以是距离传感器、接近开关等。下面结合图2描述一种行程检测装置20的示例实施方式。\n[0041] 如图2所示，行程检测装置20可以包括第一接近开关201和第二接近开关202，两个接近开关同侧且前后交错放置，其之间的预定距离基于油缸活塞P的理想行程范围。当换向传感器10输出换向信号时，通过第一接近开关201和第二接近开关202来感应活塞杆上的感应体R，以判断油缸活塞P的到位情况。例如，在第一接近开关201被触发而第二接近开关202未被触发的情况下，判断出油缸活塞P到位（即，处于理想的行程范围之内）；在第一接近开关201和第二接近开关202均未被触发的情况下，判断出油缸活塞P未到位；以及在第一接近开关201和第二接近开关202均被触发的情况下，判断出油缸活塞P过到位。\n在得出油缸活塞的到位情况之后，可以依据泵送单元的油缸的连通类型来判断连通腔内的油液过多还是过少，以此决定是采取补油还是泄油控制。\n[0042] 在采用此种类型的行程检测装置20的情况下，可以将第一接近开关201和第二接近开关202的触发作为确定所述补泄油控制能力和所述内泄强度的依据。例如，如上所述，所述补泄油控制能力可以基于在所述泵送单元未进行泵送的情况下对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间而被确定。而所述内泄强度可以基于在所述泵送单元进行泵送的情况下所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数而被确定。假设第一行程对应第一接近开关201，而第二行程对应第二接近开关202，由此，控制装置30可以在进行集中补油或泄油时，以第一接近开关201被触发为起点，以第二接近开关202未被触发为终点，然后记录这一期间所经历的时间，由此确定补泄油控制能力。而在确定泵送单元的内泄强度时，可以第一接近开关201被再次触发来作为判断油缸活塞行程超出第一行程之外的依据，控制装置30可以记录这一期间所经历的泵送周期数或时间，由此确定泵送单元的内泄强度。\n[0043] 图3示出了根据本发明的实施方式的泵送行程优化控制方法。如图3所示，该方法可以包括：步骤S302，在泵送单元进行泵送的过程中，在油缸活塞换向时检测该油缸活塞的行程；步骤S303，根据所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化确定所述泵送单元的内泄强度；步骤S304，判断所检测到的油缸活塞行程是否超出预定的行程范围。在所检测到的油缸活塞行程超出预定的行程范围的情况下，步骤S306，根据所述内泄强度确定在每个泵送周期中的补泄油强度；以及步骤S309，基于所述补泄油强度在所述每个泵送周期中对所述泵送单元进行以补泄油为手段的行程优化控制，以将补泄油效果分散到所述泵送单元的所述每个泵送周期来消耗。\n[0044] 所述方法还可以包括：步骤S301，在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以确定补泄油控制能力；以及根据所述补泄油控制能力和所述内泄强度两者确定所述补泄油强度。\n[0045] 其中，所述行程范围可以包括第一行程和第二行程，所述补泄油控制能力可以基于在所述泵送单元未进行泵送的情况下对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间而被确定；以及所述内泄强度可以基于在所述泵送单元进行泵送的情况下所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数而被确定。\n[0046] 所述补泄油强度可以表征为补泄油控制时间，并且该补泄油控制时间可以基于以下被确定：\n[0047] p×Tc=k×100%×T1\n[0048] 其中，Tc为所述补泄油控制时间，T1为在所述泵送单元未进行泵送的情况下，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞从所述第一行程运动到所述第二行程所经历的时间，k为补泄油强度系数，k=1/N，N为在所述泵送单元进行泵送的情况下，所检测到的油缸活塞行程从所述第二行程变化到超出所述第一行程所经历的泵送周期数，以及p为补泄油控制阀的流通比例。\n[0049] 所述方法还可以包括：在所检测到的行程超出所述行程范围的情况下，步骤S305，所述泵送单元暂停泵送；以及在对所述泵送单元进行补泄油优化控制（步骤S309）之前：步骤S307，对所述泵送单元进行集中补油或泄油以使所述油缸活塞到达所述行程范围之内；以及步骤S308，所述泵送单元恢复泵送。\n[0050] 所述方法还可以包括：在对所述泵送单元进行补泄油优化控制期间，在所述油缸活塞换向时检测该油缸活塞的行程；以及根据在该期间中所述油缸活塞在至少一个泵送周期的行程变化，重新确定所述泵送单元的内泄强度。\n[0051] 在上述技术方案中，可以通过对泵送单元的内泄强度的学习，确定出在每个泵送周期中的补泄油强度，将补泄油效果分散到泵送单元的每个泵送周期来消耗。此外，根据学习出的内泄强度可以得出适当的补泄油强度，避免了过大或过小造成的超调、振荡、失控等现象，同时避免对设备造成损害，在实现准确的优化控制的同时提高系统的工作效率。\n[0052] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。\n[0053] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。\n[0054] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。