基于多缸同步的液压控制系统

技术领域

本发明属于液压控制领域，涉及多缸同步的液压控制技术，具体是基于多缸同步的液压控制系统。

背景技术

在液压双缸或者多缸的传动系统中，同步运行控制系统对于设备运行的安全性、可靠性及其重要。但由于泄露、摩擦阻力、制造精度等因素影响，导致液压缸的同步动作难以保证。

现有技术(公开号为CN101392771A的发明专利)通过液压形成装置获取行程检测信号，控制器将行程检测信号转化为比例调速信号，电液比例调速阀根据比例调速信号控制油液流量，实现液压缸的同步控制；现有技术在进行多缸同步运行的控制中，以某一液压缸的作为参考，控制其他液压缸与参考液压缸同步，但是没有考虑到时延，导致液压缸同步控制精度达不到要求；因此，亟须一种基于多缸同步的液压控制系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了基于多缸同步的液压控制系统，用于解决现有技术在控制多缸同步运行时，以某一液压缸作为参考液压缸，没有考虑到时延影响，导致液压缸同步控制精度达不到要求的技术问题，本发明引入了分析周期和预测结果，在每个周期对各液压缸的行程数据进行分析获取行程对比序列，然后结合参考液压缸的预测结果对各液压缸进行同步调整，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了基于多缸同步的液压控制系统，包括若干个液压缸以及同步控制模块，所述同步控制模块包括：

状态检测单元：通过状态检测装置实时获取若干液压缸的行程数据；

分析控制单元：根据分析周期对各液压缸的行程数据进行对比分析，获取行程对比序列；以及

确定参考液压缸；根据行程对比序列和预测结果对各液压缸进行同步调整；其中，预测结果是参考液压缸下一分析周期的行程数据。

优选的，所述状态检测单元分别与状态检测装置、分析控制单元通信和/或电气连接；所述状态检测装置包括行程检测装置，且所述状态检测装置设置在各液压缸上。

优选的，所述分析控制单元根据行程数据确定参考液压缸，包括：

选择行程数据为最值的液压缸作为参考液压缸；其中，最值包括最大值或者最小值；或者

选择行程数据中位值对应的液压缸作为参考液压缸。

优选的，当根据行程数据最值或者中位值筛选出的液压缸不只一个时，则任选一个液压缸作为参考液压缸。

优选的，所述分析控制单元根据行程数据获取行程对比序列，包括：

获取分析周期；其中，分析周期根据往复时间或者往复行程获取；

当参考液压缸工作达到一个分析周期时，则对各液压缸的行程数据进行对比，获取行程对比序列；其中，行程对比序列包括若干液压缸的行程差值；

当行程对比序列中任意行程差值超过差值阈值时，则判定液压缸工作异常，并生成异常预警信号。

优选的，根据所述往复时间获取分析周期，包括：

获取液压缸的往复时间，并标记为WS；其中，往复时间根据液压缸的设计参数获取；

通过公式FZ=WS/N获取分析周期FZ；其中，N为每个往复运动中分析周期的个数，且N为大于等于4的整数。

优选的，根据所述往复行程获取分析周期，包括：

获取液压缸的往复行程，并标记为WX；其中，往复行程根据液压缸的设计参数获取；

通过公式FZ=WX/N获取分析周期FZ。

优选的，所述行程对比序列的获取包括：

获取参考液压缸的行程数据；

获取非参考液压缸与参考液压缸的行程差值，将各行程差值整合生成行程对比序列。

优选的，所述预测结果根据经验设定或者根据参考液压缸的总行程获取。

优选的，根据所述预测结果和行程对比序列对各液压缸进行同步调整，包括：

根据预测结果和行程对比序列获取各液压缸在下一个分析周期的目标行程；

将目标行程转化成控制信号，通过控制信号控制各液压缸的液压源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明引入了分析周期和预测结果，在每个周期对各液压缸的行程数据进行分析获取行程对比序列，然后结合参考液压缸的预测结果对各液压缸进行同步调整，在一个分析周期保证各液压缸行程一致，提高了液压缸同步控制的精度，达到了多缸同步运转的目的。

2、本发明在获取参考液压缸时，并不是选择行程最大的液压缸，可以根据实际情况选择最值或者中位值对应的一个液压缸作为参考液压缸，避免参考液压缸与非参考液压缸的行程差值过大，导致的同步调整困难，扩大了本发明的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的工作步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术(公开号为CN101392771A的发明专利)通过液压形成装置获取行程检测信号，控制器将行程检测信号转化为比例调速信号，电液比例调速阀根据比例调速信号控制油液流量，实现液压缸的同步控制；现有技术在进行多缸同步运行的控制中，以某一液压缸的作为参考，控制其他液压缸与参考液压缸同步，但是没有考虑到时延，导致液压缸同步控制精度达不到要求。

本发明引入了分析周期和预测结果，在每个周期对各液压缸的行程数据进行分析获取行程对比序列，然后结合参考液压缸的预测结果对各液压缸进行同步调整，以达到多缸同步运转的目的。

请参阅图1，本申请第一方面实施例提供了基于多缸同步的液压控制系统，包括若干个液压缸以及同步控制模块，所述同步控制模块包括：

状态检测单元：通过状态检测装置实时获取若干液压缸的行程数据；

分析控制单元：根据分析周期对各液压缸的行程数据进行对比分析，获取行程对比序列；以及

确定参考液压缸；根据行程对比序列和预测结果对各液压缸进行同步调整。

本申请中所述状态检测单元分别与状态检测装置、分析控制单元通信和/或电气连接；所述状态检测装置包括行程检测装置，且所述状态检测装置设置在各液压缸上。行程检测装置包括内置式和外置式，主要用于获取液压缸的行程。

在一个实施例中，所述分析控制单元根据行程数据确定参考液压缸，包括：

选择行程数据为最值的液压缸作为参考液压缸；其中，最值包括最大值或者最小值；或者

选择行程数据中位值对应的液压缸作为参考液压缸。

本实施例中主要目的是为了确定参考液压缸，既可以行程数据的最值来获取，也可以根据行程数据的中位值来获取。

举例说明本实施例，假设有5个液压缸，该分析周期对应的行程数据(单位mm)分别为100，110，120，130，140，则选择最小行程数据100mm对应的液压缸作为本分析周期的参考液压缸，也可以选择最大行程数据140mm对应的液压缸作为本分析周期的参考液压缸，还可以选择中位值120mm对应的液压缸作为本分析周期的参考液压缸。

在一个具体的实施例中，当根据行程数据最值或者中位值筛选出的液压缸不只一个时，则任选一个液压缸作为参考液压缸。

举例说明本实施例，假设有5个液压缸，该分析周期对应的行程数据(单位mm)分别为100，110，120，130，130，且选择最大行程数据对应的液压缸作为参考液压缸，此时会筛选出两个液压缸，则从这个两个液压缸中任选一个液压缸作为参考液压缸。

在一个实施例中，所述分析控制单元根据行程数据获取行程对比序列，包括：

获取分析周期；其中，分析周期根据往复时间或者往复行程获取；

当参考液压缸工作达到一个分析周期时，则对各液压缸的行程数据进行对比，获取行程对比序列；

当行程对比序列中任意行程差值超过差值阈值时，则判定液压缸工作异常，并生成异常预警信号。

本实施例的主要目的是获取分析周期内各液压缸与参考液压缸之间的行程数据关系，以方便对各液压缸进行同步调整。

在一个可选的实施例中，根据所述往复时间获取分析周期，包括：

获取液压缸的往复时间，并标记为WS；

通过公式FZ=WS/N获取分析周期FZ。

本实施例中，往复时间根据液压缸的设计参数获取；假设液压缸做一次往复运动需要的时间为5秒，则5秒即为往复时间，再根据设置的N即可获取分析周期。

可以理解的是，N为每个往复运动中分析周期的个数，且N为大于等于4的整数；理论上分析周期个数越多，则对各液压缸的同步调整精度越高，但是数据量也就特别大，因此分析周期的个数应该合理，达到同步调整精度和数据处理能力的平衡。

在一个可选的实施例中，根据所述往复行程获取分析周期，包括：

获取液压缸的往复行程，并标记为WX；其中，往复行程根据液压缸的设计参数获取；

通过公式FZ=WX/N获取分析周期FZ。

本实施例是以液压缸的往复行程来进行分析周期的划分；当往复行程过长时，则可以通过往复时间来划分分析周期，当往复时间过短时，则通过往复行程来划分分析周期，保证在不同情况下获取合理的分析周期。

在一个具体的实施例中，所述行程对比序列的获取包括：

获取参考液压缸的行程数据；

获取非参考液压缸与参考液压缸的行程差值，将各行程差值整合生成行程对比序列。

本实施例中主要是该分析周期获取非参考液压缸(除了参考液压缸之外的其他液压缸)与参考液压缸之间的行程差值。

举例说明本实施例，假设有5个液压缸，该分析周期对应的行程数据(单位mm)分别为100，110，120，130，140，且选择最大行程数据对应的液压缸作为参考液压缸，即行程数据140mm对应的液压缸作为参考液压缸；

根据行程差值生成行程对比序列，如[-40，-30，-20，-10，0]。

在一个实施例中，预测结果是参考液压缸下一分析周期的行程数据；预测结果既可以通过之前分析周期的行程数据结合时间序列模型进行预测，又可以根据经验直接设定；根据经验直接设定更加方便快捷，且精度也有保证。

上述时间序列模型包括差分自回归移动平均模型，且差分自回归移动平均模型根据自回归模型和移动平均模型获取。

在一个实施例中，根据所述预测结果和行程对比序列对各液压缸进行同步调整，包括：

根据预测结果和行程对比序列获取各液压缸在下一个分析周期的目标行程；

将目标行程转化成控制信号，通过控制信号控制各液压缸的液压源。

本实施例主要目的是为了同步过程中的时延问题；如果以行程最大的液压缸作为参考液压缸，然后获取非参考液压缸与参考液压缸之间的行程差值，然后根据行程差值对液压缸进行对应调整，当非参考液压缸调整达到要求时，参考液压缸则会利用这一段调整时间持续运动，并不能达到要求的多缸同步，因此本申请引入预测结果。

举例说明本实施例，假设有5个液压缸，该分析周期对应的行程数据(单位mm)分别为100，110，120，130，140，且选择最大行程数据对应的液压缸作为参考液压缸，即行程数据140mm对应的液压缸作为参考液压缸；

根据经验将预测结果设定为10mm，则将行程差值和预测结果结合可以获取数据序列[-50，-40，-30，-20，-10]；即第一个液压缸在下一个分析周期内其行程还需要增加50mm，第二个液压缸在下一个分析周期内其行程还需要增加30mm，……，参考液压缸在下一个分析周期内其行程还需要增加10mm，也可以理解为各液压缸的目标行程；根据这个数据序列对各液压缸进行调整，可以在下一个分析周期达到多缸同步。

值得注意的是，当参考液压缸对应的预测结果应该结合其总行程来设定，如参考液压缸还有5mm达到目标位置，但是若根据经验设定预测结果则为10mm，此时应该将预测结果设定为5mm。

上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

状态检测单元通过与之相连的状态检测装置实时获取若干液压缸的行程数据，并实时发送至分析控制单元。

分析控制单元确定分析周期和参考液压缸，根据分析周期对各液压缸的行程数据进行对比分析，获取行程对比序列。

分析控制单元根据行程对比序列和预测结果对各液压缸进行同步调整，达到多缸同步的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。