本申請(qǐng)涉及液壓挖掘機(jī)，尤其涉及一種液壓挖掘機(jī)控制方法、裝置和液壓挖掘機(jī)。

背景技術(shù)：

1、液壓挖掘機(jī)作為重要的工程設(shè)備，在現(xiàn)代建筑、礦山和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來，為了提高生產(chǎn)效率、降低能耗、保障安全和減輕操作負(fù)擔(dān)等，液壓挖掘機(jī)智能控制技術(shù)逐漸興起。

2、液壓挖掘機(jī)的施工內(nèi)容種類繁多，根據(jù)任務(wù)種類和作業(yè)特點(diǎn)的不同，需要采用不同的驅(qū)動(dòng)形式。在執(zhí)行典型移方、挖掘等任務(wù)中，存在大量以單關(guān)節(jié)時(shí)序執(zhí)行的環(huán)節(jié)，如鏟斗的回旋、卸料、動(dòng)臂的提升等。液壓挖掘機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)不僅存在系統(tǒng)流量耦合作用（液壓系統(tǒng)中各個(gè)液壓元件的流量相互影響，導(dǎo)致系統(tǒng)流量的變化會(huì)影響到其他部件的工作狀態(tài)，從而引起系統(tǒng)行為的非線性），還會(huì)受到慣性和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的非線性影響，這些非線性影響導(dǎo)致常規(guī)的控制方法對(duì)液壓挖掘機(jī)的控制精度和穩(wěn)定性不足。因此，如何對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行智能控制，以解決液壓挖掘機(jī)因機(jī)電液耦合系統(tǒng)強(qiáng)非線性造成的控制精度和穩(wěn)定性不足的問題成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N液壓挖掘機(jī)控制方法、裝置和液壓挖掘機(jī)，用以提供一種控制方法，以解決液壓挖掘機(jī)因機(jī)電液耦合系統(tǒng)強(qiáng)非線性造成的控制精度和穩(wěn)定性不足的問題。

2、具體地，本申請(qǐng)是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本申請(qǐng)第一方面提供一種液壓挖掘機(jī)控制方法，所述方法包括：

4、針對(duì)待控制的執(zhí)行器，在每個(gè)采樣周期，根據(jù)當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段，確定與所述當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)pid控制參數(shù)；其中，不同驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的pid控制參數(shù)不同；

5、根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的軌跡偏差，計(jì)算積分抑制參數(shù)；其中，所述積分抑制參數(shù)隨著所述軌跡偏差的減少而增大；

6、根據(jù)所述軌跡偏差、上一時(shí)刻的目標(biāo)控制量、以及上一時(shí)刻的最終控制量，計(jì)算積分控制參數(shù)；

7、根據(jù)所述積分抑制參數(shù)、所述積分控制參數(shù)、以及所述目標(biāo)pid控制參數(shù)，計(jì)算pid控制輸出量；

8、根據(jù)所述pid控制輸出量，確定當(dāng)前所采用的目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償，并根據(jù)所述目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償對(duì)所述pid控制輸出量進(jìn)行補(bǔ)償，得到當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)控制量；

9、利用飽和函數(shù)，對(duì)所述目標(biāo)控制量進(jìn)行限幅操作，得到當(dāng)前時(shí)刻的最終控制量，并按照所述最終控制量對(duì)所述執(zhí)行器進(jìn)行控制。

10、本申請(qǐng)第二方面提供一種液壓挖掘機(jī)控制裝置，所述裝置應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，所述裝置包括控制模塊、參數(shù)調(diào)節(jié)模塊和輸出補(bǔ)償模塊；其中，

11、所述參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，用于針對(duì)待控制的執(zhí)行器，在每個(gè)采樣周期，根據(jù)當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段，確定與所述當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)pid控制參數(shù)；其中，不同驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的pid控制參數(shù)不同；

12、所述參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述軌跡偏差，計(jì)算積分抑制參數(shù)；其中，所述積分抑制參數(shù)隨著所述軌跡偏差的減少而增大；

13、所述參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述軌跡偏差、上一時(shí)刻的目標(biāo)控制量、以及上一時(shí)刻的最終控制量，計(jì)算積分控制參數(shù)；

14、所述控制模塊，用于根據(jù)所述積分抑制參數(shù)、所述積分控制參數(shù)、以及所述目標(biāo)pid控制參數(shù)，計(jì)算pid控制輸出量；

15、所述輸出補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)所述pid控制輸出量，確定當(dāng)前所采用的目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償，并根據(jù)所述目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償對(duì)所述pid控制輸出量進(jìn)行補(bǔ)償，得到當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)控制量；

16、所述輸出補(bǔ)償模塊，還用于利用飽和函數(shù)，對(duì)所述目標(biāo)控制量進(jìn)行限幅操作，得到當(dāng)前時(shí)刻的最終控制量，并按照所述最終控制量對(duì)所述執(zhí)行器進(jìn)行控制。

17、本申請(qǐng)第三方面提供一種液壓挖掘機(jī)，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)第一方面提供的任一項(xiàng)所述方法的步驟。

18、本申請(qǐng)第四方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)第一方面提供的任一項(xiàng)所述方法的步驟。

19、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊簤和诰驒C(jī)控制方法、裝置和液壓挖掘機(jī)，第一方面，通過確定與當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)pid控制參數(shù)，這樣，能夠在不同的驅(qū)動(dòng)階段選擇不同的pid控制參數(shù)，以適配負(fù)載影響造成的控制不對(duì)稱性，提高控制精度；第二方面，本申請(qǐng)中，在計(jì)算pid控制輸出量時(shí)，通過積分控制參數(shù)，能夠在系統(tǒng)偏差與輸出控制偏差同向時(shí)停止積分，反向時(shí)加強(qiáng)積分，保證在不影響穩(wěn)態(tài)精度情況下縮短調(diào)整時(shí)間，提升油缸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。通過積分抑制參數(shù)，能夠在系統(tǒng)偏差大時(shí)抑制積分作用，防止積分飽和和產(chǎn)生過度超調(diào)，在系統(tǒng)偏差小時(shí)主導(dǎo)輸出控制量，有利于進(jìn)一步提高穩(wěn)態(tài)精度；第三方面，本申請(qǐng)中，在計(jì)算出pid控制輸出量后，通過根據(jù)該pid控制輸出量，確定目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償，進(jìn)而利用該目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償對(duì)該pid控制輸出量進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，一方面，可以避免控制死區(qū)現(xiàn)象，進(jìn)而避免因死區(qū)現(xiàn)象造成的控制電流與閥芯位移的非線性關(guān)系問題，從而避免因非線性關(guān)系造成的控制精度低的問題，可以提高控制精度；另一方面，通過補(bǔ)償，可以避免因軌跡偏差較小造成的控制量產(chǎn)生電流不足以推動(dòng)閥芯產(chǎn)生流量的問題，進(jìn)而避免因控制量產(chǎn)生電流不足以推動(dòng)閥芯產(chǎn)生流量導(dǎo)致的控制精度和穩(wěn)定度不足的問題，可以提高控制精度和控制的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種液壓挖掘機(jī)控制方法，其特征在于，所述液壓挖掘機(jī)控制方法應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)所述積分抑制參數(shù)、所述積分控制參數(shù)、以及所述目標(biāo)pid控制參數(shù)，計(jì)算pid控制輸出量，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述積分抑制參數(shù)、所述積分控制參數(shù)、以及所述目標(biāo)pid控制參數(shù)中的比例增益和積分增益，計(jì)算積分控制器的輸出，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述軌跡偏差，計(jì)算積分抑制參數(shù)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述軌跡偏差、上一時(shí)刻的目標(biāo)控制量、以及上一時(shí)刻的最終控制量，計(jì)算積分控制參數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段，確定與所述當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)pid控制參數(shù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述pid控制輸出量，確定當(dāng)前所采用的目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段，確定與所述當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)pid控制參數(shù)之前，所述方法還包括：

9.一種液壓挖掘機(jī)控制裝置，其特征在于，所述裝置應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，所述裝置包括控制模塊、參數(shù)調(diào)節(jié)模塊和輸出補(bǔ)償模塊；其中，

10.一種液壓挖掘機(jī)，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N液壓挖掘機(jī)控制方法、裝置和液壓挖掘機(jī)，所述方法，包括：在每個(gè)采樣周期，根據(jù)當(dāng)前所處驅(qū)動(dòng)階段，確定目標(biāo)PID控制參數(shù)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的軌跡偏差，計(jì)算積分抑制參數(shù)；根據(jù)軌跡偏差、上一時(shí)刻的目標(biāo)控制量、以及上一時(shí)刻的最終控制量，計(jì)算積分控制參數(shù)；根據(jù)積分抑制參數(shù)、積分控制參數(shù)、以及目標(biāo)PID控制參數(shù)，計(jì)算PID控制輸出量；根據(jù)PID控制輸出量，確定當(dāng)前所采用的目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償，并根據(jù)目標(biāo)死區(qū)偏置補(bǔ)償對(duì)PID控制輸出量進(jìn)行補(bǔ)償，得到當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)控制量；利用飽和函數(shù)，對(duì)目標(biāo)控制量進(jìn)行限幅操作，得到當(dāng)前時(shí)刻的最終控制量，并按照最終控制量對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制。

技術(shù)研發(fā)人員：張斌,楊騰,胡嘉陽,洪昊岑,楊華勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9