先导油压力控制方法、装置、控制器以及存储介质与流程
本公开涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种先导油压力控制方法、装置、控制器、系统以及工程机械、存储介质。
背景技术：
随着工程机械领域的发展，具备自动功能、远程控制功能的智能挖掘机在施工项目中发挥着重要的作用。工程机械的发动机为液压系统提供动力源，液压泵为液压系统提供液压动力源，通过控制液压先导阀输入液压主阀组的先导液压油的压力，对液压主阀组进行控制。目前，由于液压先导阀输入口的液压油是由液压泵提供的，液压泵出口液压油的压力在挖掘机工作过程中存在着频繁的波动情况，当操作机构做出相应动作后，液压先导阀出口的液压油压力会在操作初期存在明显的快速冲击和迅速回落现象，直接引起了执行机构动作产生抖动现象，影响了实际操作的舒适性和机械控制精度。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种先导油压力控制方法、装置、控制器、系统以及工程机械、存储介质。
根据本公开的第一方面，提供一种先导油压力控制方法，包括：获取先导压力传感器组件采集的操作机构阀组件输出的液压油的压力信号数据；对所述压力信号数据进行限幅处理，获得与所述压力信号数据相对应的限幅数据；对所述限度数据进行滤波处理，获得与所述限幅信号相对应的滤波数据；获取液压主阀组所需的先导压力和所述控制阀组件的控制电流之间的对应关系，对所述滤波数据进行换算处理，获得与所述控制阀组件相对应的控制电流输出数据；基于所述控制电流输出数据对所述控制阀组件进行控制，用以调节所述控制阀组件输出的液压油的压力，以使执行机构组件完成相应的操作。
可选地，所述对所述压力信号数据进行限幅处理包括：获取压力信号量程幅值上限阈值和压力信号量程幅值下限阈值；如果所述压力信号数据大于所述压力信号量程幅值上限阈值，则将此压力信号数据设置为所述压力信号量程幅值上限阈值；如果所述压力信号数据小于所述压力信号量程幅值下限阈值，则将此压力信号数据设置为所述压力信号量程幅值下限阈值。
可选地，所述滤波处理包括：一阶滞后滤波处理；所述获得与所述限幅信号相对应的滤波数据包括：获得所述滤波数据
其中，p(k)为所述限幅信号，t为采样周期，tf为滤波时间常数，k为所述压力信号数据的采集点，k＝2,3…n。
可选地，所述获得与所述控制阀组件相对应的控制电流输出数据包括：获得所述控制电流输出数据
其中，f(k)为所述滤波数据，fmin为所述滤波数据中的最小值，fmax为所述滤波数据中的最大值，imin为控制电流输出数据中的最小值，imax为控制电流输出数据中的最大值。
可选地，所述控制阀组件包括：电液比例阀组；所述基于所述控制电流输出数据对所述控制阀组件进行控制，用以调节所述控制阀组件输出的液压油的压力包括：基于所述控制电流输出数据向所述电液比例阀组的比例电磁线圈输出控制电流，驱动所述电液比例阀组的阀芯执行相对应的动作，用以调节所述电液比例阀组输出的液压油的压力。
可选地，所述电液比例阀组的液压油出口输出的液压油输入液压主阀组，以使所述液压主阀组驱动所述执行机构组件完成相应的动作。
可选地，所述电液比例阀组的液压油出口与所述先导压力传感器组件采用液压管相连通。
根据本公开的第二方面，提供一种先导油压力控制装置，包括：压力数据获取模块，用于获取先导压力传感器组件采集的操作机构阀组件输出的液压油的压力信号数据；限幅数据获得模块，用于对所述压力信号数据进行限幅处理，获得与所述压力信号数据相对应的限幅数据；过滤数据获得模块，用于对所述限度数据进行滤波处理，获得与所述限幅信号相对应的滤波数据；电流数据换算模块，用于获取液压主阀组所需的先导压力和所述控制阀组件的控制电流之间的对应关系，对所述滤波数据进行换算处理，获得与所述控制阀组件相对应的控制电流输出数据；油压输出调节模块，用于基于所述控制电流输出数据对所述控制阀组件进行控制，用以调节所述控制阀组件输出的液压油的压力，以使执行机构组件完成相应的操作。
可选地，所述限幅数据获得模块，用于获取压力信号量程幅值上限阈值和压力信号量程幅值下限阈值；如果所述压力信号数据大于所述压力信号量程幅值上限阈值，则将此压力信号数据设置为所述压力信号量程幅值上限阈值；如果所述压力信号数据小于所述压力信号量程幅值下限阈值，则将此压力信号数据设置为所述压力信号量程幅值下限阈值。
可选地，所述滤波处理包括：一阶滞后滤波处理；所述过滤数据获得模块，用于获得所述滤波数据
其中，p(k)为所述限幅信号，t为采样周期，tf为滤波时间常数，k为所述压力信号数据的采集点，k＝2,3…n。
可选地，所述电流数据换算模块，用于获得所述控制电流输出数据
其中，f(k)为所述滤波数据，fmin为所述滤波数据中的最小值，fmax为所述滤波数据中的最大值，imin为控制电流输出数据中的最小值，imax为控制电流输出数据中的最大值。
可选地，所述控制阀组件包括：电液比例阀组；所述油压输出调节模块，用于基于所述控制电流输出数据向所述电液比例阀组的比例电磁线圈输出控制电流，驱动所述电液比例阀组的阀芯执行相对应的动作，用以调节所述电液比例阀组输出的液压油的压力。
根据本公开的第三方面，提供一种先导油压力控制装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种控制器，包括：如上所述的先导油压力控制装置。
根据本公开的第五方面，提供一种先导液压控制系统，包括：液压主阀组、先导阀、控制阀组件、先导压力传感器组件和如上所述的控制器。
根据本公开的第六方面，提供一种工程机械，包括：如上所述的先导液压控制系统。
根据本公开的第七方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。
本公开的先导油压力控制方法、装置、控制器、系统以及工程机械、存储介质，通过先导油压力传感器采集压力信号，根据采集的先导压力信号输出控制电流，使主阀组的输入口压力与先导压力信号时序同步，可有效解决先导电磁阀控制过程中的异常波动问题，提高机械控制精度和操控舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例的流程示意图；
图2为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例的应用系统构成示意图；
图3为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例中的进行限幅处理的曲线示意图；
图4为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例的进行一阶滞后滤波处理的曲线示意图；
图5为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例中的进行线性换算处理的曲线示意图；
图6为根据本公开的先导油压力控制装置的一个实施例的模块示意图；
图7为根据本公开的先导油压力控制装置的另一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。下面结合各个图和实施例对本公开的技术方案进行多方面的描述。
在现有技术中，可以在液压系统中去除液压手柄和相应液压先导阀，更换为纯电控手柄和电控先导阀，使用电控手柄将操作指令转为电信号，并根据电信号生成控制信号以及将该控制信号输出至电磁阀以控制挖掘机，实现了机电液一体化控制控制。
但是，上述采用电控手柄控制先导电磁阀的方案，在实际应用中除了要完成对电磁阀的比例控制以外，还要着重解决好手柄原点偏移、手柄数据死区等诸多问题，并且电磁阀电流控制信号与原液压主阀组先导压力关系无理论数据支撑，需要编制大量地控制程序和投入更多的时间进行摸索调试，需要耗费大量的人力和时间资源；另外，完全替代原有的纯液压手柄，需要根据不同的车型和接口定制化设计和改装，电控手柄的研发周期比较长，并且采购成本较高。
图1为根据本公开的先导油压力控制方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，获取先导压力传感器组件采集的操作机构阀组件输出的液压油的压力信号数据。
操作机构包括液压手柄等；操作机构阀组件可以有多种，例如为液压手柄先导阀组等。液压油从操作机构的液压泵输出并具有相应的压力，液压油输入液压手柄先导阀组的入口并从液压手柄先导阀组的出口输出；液压手柄先导阀组可以为现有的多种液压手柄先导阀组，可以设置先导压力传感器组件，采集液压手柄先导阀组输出的液压油的压力信号数据。
步骤102，对压力信号数据进行限幅处理，获得与压力信号数据相对应的限幅数据。
步骤103，对限幅数据进行滤波处理，获得与限幅信号相对应的滤波数据。
步骤104，获取液压主阀组所需的先导压力和控制阀组件的控制电流之间的对应关系，对滤波数据进行换算处理，获得与控制阀组件相对应的控制电流输出数据。
控制阀组件可以有多种，例如为电液比例阀组等。液压油从操作机构的液压泵输出并具有相应的压力，液压油输入电液比例阀组的入口并从电液比例阀组的出口输出；电液比例阀组可以为现有的多种电液比例阀组。
当用户操作液压手柄时，液压手柄先导阀组输出液压油，液压手柄先导阀组输出的液压油的压力与液压主阀组所需的先导压力具有对应关系，可以预先设置转换规则，基于液压手柄先导阀组输出的液压油的压力确定液压主阀组所需的先导压力，进而根据液压主阀组所需的先导压力和控制阀组件的控制电流之间的对应关系，对滤波数据进行换算处理，获得与控制阀组件相对应的控制电流输出数据。
步骤105，基于控制电流输出数据对控制阀组件进行控制，用以调节控制阀组件输出的液压油的压力，以使执行机构组件完成相应的操作。在一个实施例中，液压主阀组可以为现有的多种液压主阀组，执行机构包括液压缸等。在液压主阀组输入口增加电液比例阀组(能够起到先导阀的作用)，通过控制电液比例阀组输出的先导液压油的压力，实现对液压主阀组的先导油的压力调节，完成执行机构的具体动作，实现对执行机构的控制，为智能化控制创造了基础条件。
本公开的先导油压力控制方法，通过在操作机构的液压手柄先导阀出口处安装先导油压力传感器，用于采集压力信号，相比于更换电控手柄的成本将大幅下降，并且缩短了开发周期；增加电液比例阀(控制阀组件)，电液比例阀组的输入端电流值与输出口压力值严格按照线性关系进行设计和选型，采用采集先导压力信号换算输出控制电流调节电液比例阀的方案，使得电液比例阀输出口压力与先导压力信号时序同步，并且与计算输出的电流波形吻合，实现了液压系统增加电液比例阀方案前后对液压主阀组的控制效果完全相同，大幅缩短整车生产和调试周期，有效提高机械控制精度和操控舒适性。
如图2所示，在液压主阀组06的输入口增加电液比例阀组03，通过控制器05控制电液比例阀组03输出的先导液压油压力，实现对液压主阀组06的先导油的压力调节，完成执行机构组件07的具体动作。
操作机构01包括液压手柄等。通过解除原有的操作机构01先导阀(液压手柄先导阀组)出口连接至液压主阀组06入口的液压管线，将对应操作机构01上的先导阀出口管线直接引入液压油回油箱08的管线，并且在此操作机构01先导阀的出口管线上并联先导压力传感器组件04，用于采集先导阀02的出口压力值。
在液压泵02的出口管线上并联引出先导液压油管，接入电液比例阀组03的入口；将电液比例阀组03的出口与液压主阀组06的液压油入口连接；电液比例阀组03的电气控制信号可以直接由车载控制器进行控制。
控制器05与电液比例阀组03采用信号线相连接；控制器05与先导压力传感器组件04采用信号线相连接；操作机构01先导阀的出口与先导压力传感器组件04采用液压管相连；各电液比例阀组03的液压油出口与液压主阀组06相对应入口采用液压管相连。
先导压力传感器组件04负责检测操作机构01操作过程中的先导压力的变化数据，并将先导压力变化数据输入到控制器05；电液比例阀组03与控制器05相连接，用于接收控制器05输出的调节信号控制执行机构组件07动作。
电液比例阀组03包括阀芯和比例电磁线圈，比例电磁线圈用于在控制信号的控制下驱动阀芯，改变与电液比例阀组03连通的液压油回路里油量的多少，用于调节执行机构组件07的回油量，实现执行机构组件07的往复运动功能。
本公开的先导油压力控制方法，可以在维持原有液压手柄安装方式不变的情况下，通过在每个执行机构装置液压回路里增加相应的电液比例阀组以及其对应的先导压力传感器组件，进行了电气回路和液压回路连接，构成了电液控制系统；在不更换原有操控手柄前提下，只需按照原液压系统特性对控制程序进行线性标定，即可完成调试工作，成本投入降低显著，大幅缩短整车生产和调试周期。
电液比例阀组的输入端电流值与输出口压力值按照线性关系进行设计和选型，通过采集先导压力信号换算输出控制电流，调节电液比例阀的方案，使得电液比例阀组输出口压力与先导压力信号时序同步，并且与计算输出的电流波形吻合，实现了液压系统增加电液比例阀方案前后对执行机构的控制效果完全相同，维持了整车操控性能的一致性，能够很好地解决操作初期的动作机构的抖动问题。
在一个实施例中，对压力信号数据进行限幅处理可以采用多种方法。例如，获取压力信号量程幅值上限阈值和压力信号量程幅值下限阈值，如果压力信号数据大于压力信号量程幅值上限阈值，则将此压力信号数据设置为压力信号量程幅值上限阈值；如果压力信号数据小于压力信号量程幅值下限阈值，则将此压力信号数据设置为压力信号量程幅值下限阈值。
在一个实施例中，先导压力传感器组件采集的操作机构先导阀输出的液压油的压力信号数据为p(k)，k为数据采集点；对压力信号数据进行限幅处理如下：
其中，pmax为压力信号量程幅值上限，pmin为压力信号量程幅值下限,k＝1,2,3…n。针对采样的压力信号数据进行限幅处理后，先导压力曲线数据处理变化关系如图3所示，在采集到的先导压力曲线数据中，超出幅值上限和下限的数据均不予采用。
在一个实施例中，滤波处理包括一阶滞后滤波处理等。采用一阶滞后滤波处理获得滤波数据：
其中，p(k)为限幅信号，t为采样周期，tf为滤波时间常数，k为压力信号数据的采集点，k＝2,3…n。
滤波时间常数tf取值越大，滤波响应越慢，但是滤波处理后信号越平稳；滤波时间常数tf取值越小，滤波响应越快，但是滤波处理后信号波动也大；在实际调试过程中选择tf与t的比值为0.45时，信号处理效果最佳。针对限幅信号进行单纯地一阶滞后滤波处理后，采样数据变化关系如图4所示，在某个阶段存在明显的信号冲击和波动数据，经过一阶滞后滤波处理后得到了稳定且平滑的数据；
在一个实施例中，获得与控制阀组件相对应的控制电流输出数据可以采用多种方法。例如，获得控制电流输出数据：
其中，f(k)为滤波数据，fmin为滤波数据中的最小值，fmax为滤波数据中的最大值，imin为控制电流输出数据中的最小值，imax为控制电流输出数据中的最大值；即i(k)为线性换算后的电流输出数据，f(k)为经过滤波后的压力数据，fmin为滤波后数据最小值，fmax为滤波后数据最大值，imin为线性换算后数据最小值，imax为线性换算后数据最大值。针对采样信号进行线性换算处理后，压力采样数据与电流输出变化关系如图5所示；
在一个实施例中，基于控制电流输出数据向电液比例阀组的比例电磁线圈输出控制电流，驱动电液比例阀组的阀芯执行相对应的动作，用以调节电液比例阀组输出的液压油的压力。电液比例阀组的液压油出口输出的液压油输入液压主阀组，以使液压主阀组驱动执行机构组件完成相应的动作。
如图5所示，电液比例阀组05的输入端电流值与输出口压力值严格按照线性关系进行的设计，控制器05控制输出电流，驱动电液比例阀组03的阀芯动作，电液比例阀组03的输出口的液压油用来驱动液压主阀组06，推动执行机构组件07完成相应的动作。电液比例阀组03输出口压力与原始先导压力信号时序同步，波形吻合，使得操作机构01对执行机构组件07的控制效果快速稳定，维持了整车操控性能的一致性.
在一个实施例中，如图6所示，本公开提供一种先导油压力控制装置60，包括：压力数据获取模块61、限幅数据获得模块62、过滤数据获得模块63、电流数据换算模块64和油压输出调节模块65。
压力数据获取模块61获取先导压力传感器组件采集的操作机构阀组件输出的液压油的压力信号数据。限幅数据获得模块62对压力信号数据进行限幅处理，获得与压力信号数据相对应的限幅数据。过滤数据获得模块63对限度数据进行滤波处理，获得与限幅信号相对应的滤波数据。
电流数据换算模块64获取液压主阀组所需的先导压力和控制阀组件的控制电流之间的对应关系，对滤波数据进行换算处理，获得与控制阀组件相对应的控制电流输出数据。油压输出调节模块65基于控制电流输出数据对控制阀组件进行控制，用以调节控制阀组件输出的液压油的压力，以使执行机构组件完成相应的操作。
控制阀组件包括电液比例阀组等。油压输出调节模块65基于控制电流输出数据向电液比例阀组的比例电磁线圈输出控制电流，驱动电液比例阀组的阀芯执行相对应的动作，用以调节电液比例阀组输出的液压油的压力。
在一个实施例中，限幅数据获得模块62获取压力信号量程幅值上限阈值和压力信号量程幅值下限阈值；如果压力信号数据大于压力信号量程幅值上限阈值，则限幅数据获得模块62将此压力信号数据设置为压力信号量程幅值上限阈值；如果压力信号数据小于压力信号量程幅值下限阈值，则限幅数据获得模块62将此压力信号数据设置为压力信号量程幅值下限阈值。
滤波处理包括一阶滞后滤波处理等；过滤数据获得模块63获得滤波数据
其中，p(k)为限幅信号，t为采样周期，tf为滤波时间常数，k为压力信号数据的采集点，k＝2,3…n。
电流数据换算模块64获得控制电流输出数据
其中，f(k)为滤波数据，fmin为滤波数据中的最小值，fmax为滤波数据中的最大值，imin为控制电流输出数据中的最小值，imax为控制电流输出数据中的最大值。
在一个实施例中，图7为根据本公开的先导油压力控制装置的另一个实施例的模块示意图。如图7所示，该装置可包括存储器71、处理器72、通信接口73以及总线74。存储器71用于存储指令，处理器72耦合到存储器71，处理器72被配置为基于存储器71存储的指令执行实现上述的先导油压力控制方法。
存储器71可以为高速ram存储器、非易失性存储器(non-volatilememory)等，存储器71也可以是存储器阵列。存储器71还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器72可以为中央处理器cpu，或专用集成电路asic(applicationspecificintegratedcircuit)，或者是被配置成实施本公开的先导油压力控制方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本公开提供一种控制器，包括如上任一实施例中的先导油压力控制装置。控制器可以为车载控制器等。
在一个实施例中，本公开提供一种先导液压控制系统，包括液压主阀组、先导阀、控制阀组件、先导压力传感器组件和如上任一实施例中的控制器。先导阀可以为液压手柄先导阀组等。
在一个实施例中，本公开提供一种工程机械，包括如上任一实施例中的先导液压控制系统。工程机械可以为挖掘机等。
在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的先导油压力控制方法。
上述实施例提供的先导油压力控制方法、装置、控制器、系统以及工程机械、存储介质，通过先导油压力传感器采集压力信号，根据采集的先导压力信号输出控制电流，使控制阀的输出口压力与先导压力信号时序同步，可有效解决先导电磁阀控制过程中的异常波动问题；校正操作机构输出的先导压力和控制电流之间的线性关系，分别设置对应控制执行机构的速度，通过对先导信号完成线性校正，避免了挖掘机执行机构动作过快或过慢，可有效提高机械控制精度和操控舒适性，提高工作效率及质量，为挖掘机智能化开发创造了基础条件。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。