[发明专利]一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统

说明书

本发明涉及数字化施工技术领域，公开了一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统，其中的方法通过先根据辨识所得的开环传递参数，对闭环极点特征方程进行求解，并整定得到PID控制算法的且使所有闭环极点的解位于复平面中负实轴上的PID参数，可保证闭环系统的稳定性能，最终在得到目标伸缩量后，可应用已导入所述PID参数的闭环传递函数来生成连续控制信号，以便通过该连续控制信号来使阀控液压缸快准稳地完成所述目标伸缩量，进而在应用到推土机推土铲自动控制系统中时，即使在铲刀位置控制上存在非线性因素，导致控制目标不够清晰分明，也能降低控制参数的整定难度，实现在阀控液压缸控制过程中达成快、准和稳的控制目的。

技术领域

本发明属于数字化施工技术领域，具体地涉及一种阀控液压缸控制方法及推土机推土铲自动控制系统。

背景技术

推土机是一种能够进行挖掘、运输和排弃岩土等施工作业的土方工程机械，可用于建设排土场、平整汽车排土场、堆集分散的矿岩、平整工作平盘和建筑场地等。为了提高土方整平效率，实现精准且昼夜施工，一键精平目标，又出现了基于推土铲自动控制技术的自动推土机，可利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)和安装在工程机械上的传感器，实时掌握工程机械自身的位置、用于整平地面的铲刀及机械臂的状态和地面情况等数据，并在将作业指示数据传送到工程机械配备的控制盒后，通过导入测量/测绘信息，可达成辅助或无人施工的过程，实现数字化施工作业目的。

在现有用于推土平地的自动推土机产品中，大多数是使用激光传感器进行土方整平，存在激光传感器架设麻烦且复杂，平整精度随机械与激光发射器的距离增大而降低，无法对大面积土方进行整平作业以及机动性能差等缺陷。为此，虽然目前还有一些自动推土机产品可以采用GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统，是一种能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的导航定位系统)技术和控制技术实现土方整平，填补前述缺陷，但是由于是将GNSS收发器安装于推土铲上，无法量化推土铲的高程值与液压缸(即推土机的抬升液压缸和倾斜液压缸，均为阀控液压缸)的伸缩长度值的换算关系，使得在铲刀位置控制上存在非线性因素，导致控制目标不够清晰分明，增加了控制参数的整定难度，进而导致在阀控液压缸控制过程中存在响应速度慢、不准确及不稳定的问题。

发明内容

为了解决现有用于推土平地的自动推土机产品在阀控液压缸控制过程中存在响应速度慢、不准确及不稳定的问题，本发明目的在于提供一种阀控液压缸控制方法、装置、计算机设备、推土机推土铲自动控制系统及计算机可读存储介质，可在应用到推土机推土铲自动控制系统中时，即使在铲刀位置控制上存在非线性因素，导致控制目标不够清晰分明，也能降低控制参数的整定难度，实现在阀控液压缸控制过程中达成快、准和稳的控制目的。

第一方面，本发明提供了一种阀控液压缸控制方法，包括：

针对阀控液压缸的开环传递函数G_a(s)，辨识得到对应的开环传递参数，其中，所述阀控液压缸采用比例阀实现控制，所述开环传递函数s表示复数变量，K表示开环增益，ζ表示阻尼比，ω_n表示无阻尼自然频率，所述开环传递参数包含有所述开环增益K、所述阻尼比ζ和所述无阻尼自然频率ω_n；

根据比例-积分-微分PID控制算法和所述开环传递函数G_a(s)，推导得到所述阀控液压缸的闭环传递函数；

根据所述闭环传递函数中的分母多项式，得到闭环极点特征方程D(s)＝0，其中，D(s)表示所述分母多项式；

根据所述开环传递参数，对所述闭环极点特征方程D(s)＝0进行求解，并整定得到所述PID控制算法的且使所有闭环极点的解位于复平面中负实轴上的PID参数，其中，所述PID参数包含有比例增益K_p和微分时间常数T_D；