[发明专利]一种基于扭矩与转速复合控制的旋挖钻机功率匹配方法

说明书

一种基于扭矩与转速复合控制的旋挖钻机功率匹配方法，根据主泵、副泵的压力和设定的目标扭矩百分比，计算得出目标电流，同时，设定转速调节模块与扭矩调节模块相互转换的掉速值，当发动机的实时掉速值小于设定值时，采用扭矩调节模块对目标电流进行补偿调节，当发动机的实时掉速值大于设定值时，采用转速调节模块对目标电流进行补偿调节，将最终电流值输出给反比例减压阀，进而控制排量调节器改变主泵排量，从而实时控制主泵的输入功率。本发明简单、可靠、实用性强，兼有转速控制的快速性和扭矩控制的预测性的特点，可以有效避免发动机的严重掉速，避免了熄火的现象，提高了旋挖钻机的作业效率，确保了控制系统的运行稳定。

技术领域

本发明涉及一种基于扭矩与转速复合控制的旋挖钻机功率匹配方法，应用于旋挖钻机液压泵与发动机的功率匹配控制。

背景技术

旋挖钻机是桩工机械技术领域的高新技术产品，是一种适合建筑基础工程中成孔作业的大型基础施工机械设备，广泛应用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基施工工程。随着市场的发展，用户对旋挖钻机的性能要求越来越高，不但要求其能够适应复杂工况，更应该具有节能特性。然而，提高旋挖钻机的性能，往往归结于提高控制系统的控制特性。旋挖钻机的控制系统主要包括电气系统、液压系统以及发动机的控制系统。旋挖钻机依靠发动机作为动力源，通过联轴器带动液压泵旋转，液压泵经过旋转后向液压系统输出流量，流量经过不同的阀组后，向各个执行机构的执行器输出动力，驱动执行器运动，从而完成各个机构动作，如动力头转动、钻杆钻进、钻杆加压、主卷提升及下放等动作。因此，如何匹配旋挖钻机控制系统的相关参数，使得整机的性能达到最优往往是一个难题。

在旋挖钻机的实际施工过程中，当遇到剧烈波动的大负载时，发动机往往会出现严重掉速，甚至是熄火的现象。为了解决此问题，目前采用的方法是选用更大功率的发动机或者利用极限载荷控制技术对发动机的转速进行控制。选用更大功率的发动机时，发动机功率的大小需要根据负载的波动情况进行选择。为了安全可靠，需要大幅度增加发动机的储备功率，从而迫使设计者选择较大功率的发动机，但也带来了更多的问题，如成本增加、功率利用率低、整机体积庞大以及能耗过高等。另一种方法是采用极限载荷控制技术，极限载荷控制技术是指实时检测发动机掉速情况，并且设定一个目标值，当掉速达到这个目标值之后，开始减小液压泵的排量，从而减小液压系统的吸收功率，进而减小发动机的输出功率，防止发动机过载。然而，考虑到发动机自身固有的转速波动特性，即发动机在正常运行的过程中，在一定范围内的掉速或增速，都认为是发动机正常工作，因此，在应用极限载荷控制技术时，所设定的目标值必须大于发动机所允许的掉速值，由于这一特定限制，在控制过程中产生了控制的滞后性，从而发动机掉速的现象总是得不到很好的控制。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种成本低廉、操作简单，可以有效避免发动机严重掉速和熄火的现象，能够提高旋挖钻机的作业效率以及控制系统的稳定性的基于扭矩与转速复合控制的旋挖钻机功率匹配方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于扭矩与转速复合控制的旋挖钻机功率匹配方法，包括以下步骤：

步骤1：将系统进行初始化，检查系统工作是否正常，如果不正常，不向下执行，并进行报警，如果正常，向下继续执行；

步骤2：参数设定：设定发动机在每个实际转速下的目标扭矩百分比；设定发动机在每个目标转速下的允许掉速值；设定控制器向反比例减压阀的初始输出电流值，此电流值为反比例减压阀的死区电流；

步骤3：数据采集：控制器通过CAN总线从发动机ECU读取实际扭矩百分比和当前实际转速；通过转速设定按钮读取目标转速；通过主泵压力传感器、副泵压力传感器分别读取主泵和副泵的压力信号；

步骤4：进入步骤5.1；同时将读取的目标转速与实际转速作差，判断此差值是否超过当前目标转速下的允许掉速设定值，如果超过设定值，进入步骤5.2，如果没有超过设定值，则进入步骤5.3；