液压控制系统、方法、装置以及作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种液压控制系统、方法、装置以及作业机械。

背景技术

液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压系统由于其独特的优点，即具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，在各个领域中获得越来越广泛的应用。而在液压系统的应用过程中，需要对液压系统的液压进行控制。

目前控制液压的方式，手柄到主阀和主泵等设备之间是通过液压传导信号，管路存在压力损失以及传导延时，容易导致动作滞缓，使得液压控制精度较低，控制效率较低。

发明内容

本发明提供一种液压控制系统、方法、装置以及作业机械，用以解决现有技术中液压控制精度较低，控制效率较低的缺陷，实现提高液压控制精度，提高控制效率。

本发明提供一种液压控制系统，该液压控制系统包括：手柄，所述手柄用于获取用户的操控输入；主阀，所述主阀具有用于向执行机构供给液压油的第一输出端；主泵，所述主泵具有用于输出液压油的第二输出端，所述第二输出端与所述主阀的输入端连通；控制器，所述手柄、所述主阀以及所述主泵均与所述控制器电连接，所述控制器设置为基于所述操控输入控制所述主阀的第一输出流量以及所述主泵的第二输出流量。

根据本发明提供的一种液压控制系统，所述手柄包括：电位器，所述电位器用于将所述操控输入对应的倾角信号转化为电信号。

根据本发明提供的一种液压控制系统，所述手柄通过CAN总线与所述控制器电连接。

本发明还提供一种基于上述任一种所述的液压控制系统实现的液压控制方法，该液压控制方法包括：获取所述操控输入；基于所述操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流；将所述第一输出电流输出给所述主阀，以使所述主阀基于所述第一输出电流输出第一输出流量；将所述第二输出电流输出给所述主泵，以使所述主泵基于所述第二输出电流输出第二输出流量。

根据本发明提供的一种液压控制方法，所述基于所述第一输出电流输出第一输出流量，包括：在所述第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，输出的所述第一输出流量为0；在所述第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，输出的所述第一输出流量大于0，且小于第一极限流量；在所述第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，输出的所述第一输出流量为所述第一极限流量；所述基于所述第二输出电流输出第二输出流量，包括：在所述第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia的情况下，输出的所述第二输出流量为0；在所述第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib的情况下，输出的所述第二输出电流为大于0，且小于第二极限流量；在所述第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic的情况下，输出的所述第二输出电流为所述第二极限流量。

根据本发明提供的一种液压控制方法，所述基于所述操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流，包括：在所述第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，则所述第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia，且所述第二输出电流与所述第一输出电流成正比例关系；在所述第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，则所述第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib，且所述第二输出电流与所述第一输出电流成正比例关系；在所述第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，则所述第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic，且所述第二输出电流与所述第一输出电流成正比例关系。

根据本发明提供的一种液压控制方法，所述将所述第二输出电流输出给主泵，包括：在所述第一输出电流和所述第二输出电流均增大的情况下，输出的所述第二输出电流滞后目标时间阈值于所述第一输出电流；或者，在所述第一输出电流和所述第二输出电流均减小的情况下，输出的所述第二输出电流提前目标时间阈值于所述第一输出电流。

根据本发明提供的一种液压控制方法，所述操控输入对应的手柄倾角包括：死区阶段、微动阶段、线性阶段和全速阶段；所述基于所述操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流，包括：在所述操控输入对应的手柄倾角从0增大到死区阶段最大角度时，确定所述第一输出电流从0线性增大到第一电流阈值Ix

本发明还提供一种液压控制装置，该液压控制装置包括：获取模块，用于获取所述操控输入；确定模块，用于基于所述操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流；第一输出模块，用于将所述第一输出电流输出给所述主阀，以使所述主阀基于所述第一输出电流输出第一输出流量；第二输出模块，用于将所述第二输出电流输出给所述主泵，以使所述主泵基于所述第二输出电流输出第二输出流量。

本发明还提供一种作业机械，该作业机械包括如上述任一种所述的液压控制系统；执行机构，所述执行机构的输入端与所述第二输出端连通。

本发明提供的液压控制系统、方法、装置以及作业机械，通过在液压系统中设置控制器，控制器能够根据手柄的操控输入来控制主阀和主泵的输出流量，从而通过电信号的传递来实现主阀和主泵的流量控制，能够提高液压控制精度，提高控制效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的液压控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的液压控制方法的流程示意图；

图3是本发明提供的液压控制方法的第一输出流量与第一输出电流的关系示意图；

图4是本发明提供的液压控制方法的第二输出流量与第二输出电流的关系示意图；

图5是本发明提供的液压控制方法的第二输出电流与第一输出电流的关系示意图；

图6是本发明提供的液压控制方法的第一输出电流与手柄倾角的关系示意图；

图7是本发明提供的液压控制方法的系统流量与第一输出流量的关系示意图；

图8是本发明提供的液压控制方法的动作速度与手柄倾角的关系示意图；

图9是本发明提供的液压控制装置的结构示意图；

图10是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图10描述本发明的液压控制系统、方法、装置以及作业机械。

如图1所示，本发明提供一种液压控制系统，该液压控制系统包括：手柄10、主阀30、主泵40和控制器20。

其中，手柄10用于获取用户的操控输入，手柄10也被称为先导手柄10，在本实施例中，手柄10是一种电动手柄，用户可以操控手柄10，也就是在握持手柄10的情况下对手柄10进行操控动作，手柄10能够响应这种操控动作，并识别出用户的操控输入。

主阀30具有用于向执行机构供给液压油的第一输出端。

主阀30的第一输出端与执行机构的输入端通过液压管路连通，主阀30的阀芯的开口程度能够控制输送给执行机构的液压油的流量，而输送给执行机构的液压油的流量决定了执行机构接收到的压力信号，可以通过控制主阀30来控制液压油的流量，从而控制执行机构的工作状态。

主泵40具有用于输出液压油的第二输出端，第二输出端与主阀30的输入端连通。主泵40是液压控制系统的动力源，主泵40可以连接有液压油箱，主泵40能够将液压油箱中的液压油泵送到液压管路中，主泵40的第二输出端用于输出液压油，第二输出端可以具有多个输出口，每个输出口都可以连接一个主阀30，也可以直接连接执行机构。

可以通过控制主泵40来控制其输出的液压油的流量，从而从源头控制执行机构的工作状态。

手柄10、主阀30以及主泵40均与控制器20电连接，控制器20设置为基于操控输入控制主阀30的第一输出流量以及主泵40的第二输出流量。

可以理解的是，第一输出流量为主阀30的第一输出端输出的液压油的流量，第二输出流量为主泵40的第二输出端输出的液压油的流量，控制器20能够根据手柄10所获取的操控输入来进行逻辑运算，从而控制第一输出流量和第二输出流量的大小，进而对执行机构的工作状态进行控制。

发明人在研发过程中发现，在目前的液压控制系统中，设置有中转阀块，手柄与中转阀块、中转阀块与主阀之间均通过液压管路相连，管路众多，开发工作量大，装配工序复杂，整机成本较高。且这种将手柄的信号通过液压传导给主阀的方式，在液压管路中存在压力损失以及传导延时，容易导致动作无力以及整机反应慢的问题。

本发明提供的液压控制系统，通过在液压系统中设置控制器20，控制器20能够根据手柄10的操控输入来控制主阀30和主泵40的输出流量，从而通过电信号的传递来实现主阀30和主泵40的流量控制，能够提高液压控制精度，提高控制效率。

在一些实施例中，手柄包括：电位器，电位器用于将操控输入对应的倾角信号转化为电信号。

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

用户操作手柄时，手柄会产生位移，对应地产生倾角信号，此时手柄中的电位器就将倾角信号转化为电信号，通过利用电位器来讲操控输入对应的倾角信号转化为电信号，能够提高信号传递的准确率。

在一些实施例中，手柄通过CAN总线与控制器电连接。

CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：网络各节点之间的数据通信实时性强；开发周期短；已形成国际标准的现场总线。

CAN即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有：SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、Dev第六电流阈值IceNet、NMEA2000等。

此处手柄通过CAN总线与控制器电连接，能够实现电信号传递的可靠性、实时性和灵活性，从而进一步提高信号传递的准确性，提高控制精度。

本发明还提供一种基于上述任一实施例的液压控制系统实现的液压控制方法，该液压控制方法包括：步骤110至步骤140。

其中，步骤110、获取操控输入。

该液压控制方法的执行主体可以为上述液压控制系统中的控制器。此处控制器可以通过手柄获取操控输入，此处的操控输入为电信号的形式。

步骤120、基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流。

可以理解的是，此处可以根据操控输入来确定第一输出电流和第二输出电流，第一输出电流为输出给主阀的电信号，第二输出电流为输出给主泵的电信号。

第一输出电流和操控输入可以是一一对应的，与此同时，第二输出电流和操控输入也可以是一一对应的，当然第一输出电流、第二输出电流与操控输入也可以成正比例关系。此处不对这种对应关系进行具体限定。

步骤130、将第一输出电流输出给主阀，以使主阀基于第一输出电流输出第一输出流量。

可以理解的是，控制器将第一输出电流输出给主阀，使得主阀可以根据第一输出电流来确定第一输出流量，并按照第一输出流量来输出液压油。

主阀可以为电磁阀，此处可以预先对主阀进行选型设计，通过主阀的电控结构来实现第一输出流量与第一输出电流的对应关系。

步骤140、将第二输出电流输出给主泵，以使主泵基于第二输出电流输出第二输出流量。

可以理解的是，控制器将第二输出电流输出给主泵，使得主泵可以根据第二输出电流来确定第二输出流量，并按照第二输出流量来输出液压油。

主泵可以为电动主泵，此处可以预先对主泵进行选型设计，通过主泵的电控结构来实现第二输出流量与第二输出电流的对应关系。

如图3所示，在一些实施例中，主阀基于第一输出电流输出第一输出流量，包括：在第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，输出的第一输出流量为0；在第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，输出的第一输出流量大于0，且小于第一极限流量；在第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，输出的第一输出流量为第一极限流量。

其中，0<第一电流阈值Ix<第二电流阈值Iy<第三电流阈值Iz，第三电流阈值Iz为主阀正常运行所能承受的最大电流，第一极限流量为主阀所能输出的最大流量。

也就是说，这是一种梯度控制的方案，第一输出电流在0至第三电流阈值Iz区间内变化，对应的第一输出流量在0至第一极限流量区间内变化。

如图4所示，主泵基于第二输出电流输出第二输出流量，包括：在第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia的情况下，输出的第二输出流量为0；在第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib的情况下，输出的第二输出电流为大于0，且小于第二极限流量；在第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic的情况下，输出的第二输出电流为第二极限流量。

其中，0<第四电流阈值Ia<第五电流阈值Ib<第六电流阈值Ic，第六电流阈值Ic为主泵正常运行所能承受的最大电流，第二极限流量为主泵所能输出的最大流量。

换言之，这是一种梯度控制方案，第二输出电流在0至第六电流阈值Ic区间内变化，对应的第二输出流量在0至第二极限流量区间内变化。

如图5所示，在一些实施例中，基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流，包括：在第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，则第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系；在第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，则第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系；在第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，则第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系。

也就是说，第二输出电流与第一输出电流是对应的，成正比例关系，第一输出电流增大的时候，第二输出电流随着第一输出电流成正比例增大，第四电流阈值Ia和第一电流阈值Ix是对应的，第五电流阈值Ib和第二电流阈值Iy是对应的，第六电流阈值Ic和第三电流阈值Iz是对应的，第一输出电流以及第二输出电流均有三个对应的区间关系，可以根据第一输出电流推导出第二输出电流。

在一些实施例中，将第二输出电流输出给主泵，包括：在所述第一输出电流和所述第二输出电流均增大的情况下，输出的所述第二输出电流滞后目标时间阈值于所述第一输出电流；或者，在所述第一输出电流和所述第二输出电流均减小的情况下，输出的所述第二输出电流提前目标时间阈值于所述第一输出电流。

在控制器中可以预设目标时间阈值，如果计算出第一输出电流和第二输出电流均增大，此时控制给主泵输出的第二输出电流滞后于第一输出电流，如果计算出第一输出电流和第二输出电流均减小，此时控制给主泵输出的第二输出电流提前于第一输出电流。通过这样的延时控制，可以防止主泵给定流量过大而产生的压力损失现象。

如图6所示，在一些实施例中，操控输入对应的手柄倾角包括：死区阶段、微动阶段、线性阶段和全速阶段。

基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流，包括：在操控输入对应的手柄倾角从0增大到死区阶段最大角度时，确定第一输出电流从0线性增大到第一电流阈值Ix

也就是说，手柄的倾角划分为四个区间，死区阶段、微动阶段、线性阶段和全速阶段。手柄在四个不同区间内所产生角度变化时，第一输出电流和第二输出电流的变化规律有所不同，通过设置这样的不同变化规律，能够使得执行元件的工作状态调整更加平顺，且更加符合用户的操作习惯。

如图7所示，展示了系统流量与第一输出流量的关系，系统流量为液压管路中的平均流量；如图8所示，展示了动作速度与手柄倾角的关系，动作速度为执行机构的动作速度。

下面对本发明提供的液压控制装置进行描述，下文描述的液压控制装置与上文描述的液压控制方法可相互对应参照。

如图9所示，本发明还提供一种液压控制装置，该液压控制装置包括：获取模块910、确定模块920、第一输出模块930和第二输出模块940。

其中，获取模块910，用于获取操控输入。

确定模块920，用于基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流。

第一输出模块930，用于将第一输出电流输出给主阀，以使主阀基于第一输出电流输出第一输出流量。

第二输出模块940，用于将第二输出电流输出给主泵，以使主泵基于第二输出电流输出第二输出流量。

在一些实施例中，基于第一输出电流输出第一输出流量，包括：在第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，输出的第一输出流量为0；在第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，输出的第一输出流量大于0，且小于第一极限流量；在第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，输出的第一输出流量为第一极限流量。

基于第二输出电流输出第二输出流量，包括：在第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia的情况下，输出的第二输出流量为0；在第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib的情况下，输出的第二输出电流为大于0，且小于第二极限流量；在第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic的情况下，输出的第二输出电流为第二极限流量。

在一些实施例中，确定模块还用于：在第一输出电流小于或等于第一电流阈值Ix的情况下，则第二输出电流小于或等于第四电流阈值Ia，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系；在第一输出电流大于第一电流阈值Ix，且小于或等于第二电流阈值Iy的情况下，则第二输出电流大于第四电流阈值Ia，且小于或等于第五电流阈值Ib，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系；在第一输出电流大于第二电流阈值Iy，且小于或等于第三电流阈值Iz的情况下，则第二输出电流大于第五电流阈值Ib，且小于或等于第六电流阈值Ic，且第二输出电流与第一输出电流成正比例关系。

在一些实施例中，第二输出模块还用于：在第一输出电流和第二输出电流均减小的情况下，输出的第二输出电流提前目标时间阈值于第一输出电流。

在一些实施例中，操控输入对应的手柄倾角包括：死区阶段、微动阶段、线性阶段和全速阶段。

确定模块还用于：在操控输入对应的手柄倾角从0增大到死区阶段最大角度时，确定第一输出电流从0线性增大到第一电流阈值Ix

本发明还提供一种作业机械，该作业机械包括：如上述任一实施例所述的液压控制系统；以及执行机构，执行机构的输入端与第二输出端连通。

在一些实施例中，作业机械为旋挖钻机。

图10示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)101、通信接口(Commun第六电流阈值Ications Interface)102、存储器(memory)103和通信总线104，其中，处理器101，通信接口102，存储器103通过通信总线104完成相互间的通信。处理器101可以调用存储器103中的逻辑指令，以执行液压控制方法，该方法包括：获取操控输入；基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流；将第一输出电流输出给主阀，以使主阀基于第一输出电流输出第一输出流量；将第二输出电流输出给主泵，以使主泵基于第二输出电流输出第二输出流量。

此外，上述的存储器103中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的液压控制方法，该方法包括：获取操控输入；基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流；将第一输出电流输出给主阀，以使主阀基于第一输出电流输出第一输出流量；将第二输出电流输出给主泵，以使主泵基于第二输出电流输出第二输出流量。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的液压控制方法，该方法包括：获取操控输入；基于操控输入，确定第一输出电流和第二输出电流；将第一输出电流输出给主阀，以使主阀基于第一输出电流输出第一输出流量；将第二输出电流输出给主泵，以使主泵基于第二输出电流输出第二输出流量。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上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精神和范围。