本發(fā)明涉及多路閥液壓系統(tǒng)，尤其是涉及一種農(nóng)用拖拉機(jī)負(fù)載敏感多路閥液壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、負(fù)載敏感系統(tǒng)通過負(fù)載敏感多路閥與負(fù)載敏感變量泵之間的閉環(huán)控制，具有功率損耗低，不受負(fù)載影響，復(fù)合動作協(xié)調(diào)性好等優(yōu)勢，在工程機(jī)械中越來越多地被應(yīng)用；

2、現(xiàn)有負(fù)載敏感多路閥通常在每片閥設(shè)有2個ls溢流閥，每個ls溢流閥設(shè)置不同的溢流壓力，復(fù)合動作時(shí)，通過片梭閥將最大的ls壓力傳遞給負(fù)載敏感泵的變量機(jī)構(gòu)，使泵輸出所需要的流量。但ls溢流壓力受到多路閥油道中阻尼孔的影響，導(dǎo)致傳遞ls壓力過程存在不可避免的壓損，尤其是在寒冷的冬天，極大影響了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度。

3、為此，提出一種農(nóng)用拖拉機(jī)負(fù)載敏感多路閥液壓系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種農(nóng)用拖拉機(jī)負(fù)載敏感多路閥液壓系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種農(nóng)用拖拉機(jī)負(fù)載敏感多路閥液壓系統(tǒng)，包括智能控制模塊、負(fù)載敏感變量泵、負(fù)載敏感多路閥、執(zhí)行元件、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、溫度補(bǔ)償與自適應(yīng)控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)、智能溢流閥設(shè)計(jì)與控制優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成；

3、其中負(fù)載敏感變量泵：該泵根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載需求調(diào)整流量和壓力，輸出所需的液壓功率，它的控制由負(fù)載敏感多路閥的壓力信號來調(diào)整；

4、其中負(fù)載敏感多路閥：主要任務(wù)是根據(jù)負(fù)載情況通過調(diào)節(jié)ls溢流閥壓力來控制系統(tǒng)的流量與壓力，保證液壓系統(tǒng)的壓力與流量需求與負(fù)載狀態(tài)匹配；

5、其中執(zhí)行元件：液壓缸、馬達(dá)，根據(jù)多路閥輸出的壓力和流量執(zhí)行任務(wù)；

6、智能控制模塊：該模塊包含實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，通過傳感器對系統(tǒng)的壓力、流量、溫度參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，優(yōu)化控制策略；

7、溫度補(bǔ)償與自適應(yīng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)集成油溫傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓油的溫度變化?？刂颇K根據(jù)實(shí)時(shí)油溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量，以補(bǔ)償油液黏度變化。

8、智能溢流閥設(shè)計(jì)與控制優(yōu)化系統(tǒng)，包括電子調(diào)節(jié)溢流閥，溢流閥的控制通過電子傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓油溫度和壓力變化，根據(jù)工況自動調(diào)整溢流閥開度。

9、優(yōu)選的，所述智能溢流閥設(shè)計(jì)與控制優(yōu)化系統(tǒng)包括如下步驟：

10、步驟一、建立溢流閥的控制模型：

11、溢流閥的流量qvalve與其開度x之間有如下關(guān)系：

12、

13、其中，cv是溢流閥的流量系數(shù)，δp是壓力差，f(x)是溢流閥的開度與流量之間的函數(shù)，x為開度，取值范圍為[0,1]；

14、步驟二、溢流閥控制算法：采用pid控制器根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力和流量反饋調(diào)節(jié)溢流閥的開度，pid控制算法：

15、

16、其中，e(t)＝pset-p(t)為誤差，即設(shè)定壓力與當(dāng)前壓力的差，u(t)為控制信號，kp,ki,kd分別為比例、積分、微分增益；

17、步驟三、實(shí)現(xiàn)開度的實(shí)時(shí)控制，根據(jù)控制信號u(t)u(t)，計(jì)算所需的溢流閥開度x(t)x(t)，使溢流閥的流量符合負(fù)載需求，當(dāng)系統(tǒng)壓力偏離設(shè)定壓力時(shí)，電子溢流閥根據(jù)pid控制算法調(diào)整閥體開度；

18、步驟四、基于溫度補(bǔ)償?shù)囊缌鏖y控制，溫度傳感器反饋與油液黏度補(bǔ)償、自適應(yīng)控制算法的優(yōu)化。

19、優(yōu)選的，所述溫度傳感器反饋與油液黏度補(bǔ)償，在泵入口和油箱處安裝油溫傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓油的溫度，當(dāng)油溫為t，油液的黏度μ(t)會隨著溫度的變化而變化，黏度通常具有以下關(guān)系：μ(t)＝μ0·e-αt

20、其中，μ0是常溫下的黏度，α是溫度系數(shù)，t為溫度；

21、建立溫度補(bǔ)償函數(shù)，在溢流閥控制中加入溫度補(bǔ)償因素，令溢流閥的壓力設(shè)置，即設(shè)定壓力pset(t)隨油液溫度變化；

22、溫度補(bǔ)償函數(shù)：

23、pset(t)＝pset0·(1+β(t-t0))

24、其中，pset0是常溫下的設(shè)定壓力β為溫度補(bǔ)償系數(shù)，t0為常溫；

25、動態(tài)調(diào)整溢流閥的壓力設(shè)定，在每次溢流閥調(diào)節(jié)時(shí)，智能控制模塊根據(jù)溫度傳感器的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整壓力設(shè)定值。

26、優(yōu)選的，所述自適應(yīng)控制算法的優(yōu)化，引入自適應(yīng)pid控制算法，根據(jù)實(shí)時(shí)測量的壓力、流量和溫度信號，調(diào)整pid參數(shù)，控制器的增益kp,ki,kd可通過在線辨識算法(如最小二乘法)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；

27、動態(tài)調(diào)整pid參數(shù)：

28、根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，即負(fù)載變化、溫度變化，通過以下公式動態(tài)調(diào)整pid增益：

29、kp(t)＝kp0+δkp(t,δp)

30、ki(t)＝ki0+δki(t,δp)

31、kd(t)＝kd0+δkd(t,δp)

32、其中，kp0,ki0,kd0為初始增益，δkp,δki,δkd為調(diào)整量，t為溫度，δp為壓力變化。

33、優(yōu)選的，所述溫度補(bǔ)償與自適應(yīng)控制系統(tǒng)具體包括如下步驟：

34、步驟一、在泵吸油口、油箱底部、溢流閥處安裝多個油溫傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測油液的溫度變化，將溫度t(t)數(shù)據(jù)輸入到智能控制模塊；

35、步驟二、自適應(yīng)溫度模型的建立，基于傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，建立液壓系統(tǒng)的自適應(yīng)溫度控制模型，溫度變化率與油液黏度μ(t)和流量的變化有關(guān)：

36、其中，α為熱傳導(dǎo)系數(shù)qpump為泵的流量；

37、步驟三、自適應(yīng)補(bǔ)償控制策略，引入自適應(yīng)pid控制算法，實(shí)時(shí)根據(jù)油液溫度調(diào)整控制參數(shù)，溫度變化對系統(tǒng)性能的影響會被實(shí)時(shí)計(jì)算并反饋至控制模塊，調(diào)節(jié)泵的流量和溢流閥的壓力設(shè)定，自適應(yīng)控制的目標(biāo)是最小化溫度變化帶來的負(fù)面影響，通過以下目標(biāo)函數(shù)：

38、

39、該目標(biāo)函數(shù)描述了系統(tǒng)輸出壓力p(t)與目標(biāo)壓力pset(t)之間的差異，自適應(yīng)控制通過最小化該差異來實(shí)現(xiàn)對溫度變化的補(bǔ)償。

40、優(yōu)選的，所述步驟二、自適應(yīng)溫度模型還包括引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過輸入溫度、壓力和流速多維數(shù)據(jù)，訓(xùn)練一個多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出液壓油的黏度：

41、μ(t,p,q)＝f(t,p,q)

42、其中，t為油液溫度，p為系統(tǒng)壓力，q為流量，μ(t,p,q)為油液的黏度。

43、優(yōu)選的，所述步驟二、自適應(yīng)溫度模型還包括模糊控制和強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，模糊控制引入自適應(yīng)模糊控制，使得模糊規(guī)則庫隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的反饋數(shù)據(jù)自動更新；

44、在溫度變化時(shí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，通過學(xué)習(xí)與溫度、壓力狀態(tài)相關(guān)的最優(yōu)控制策略：

45、

46、其中，q(st,at)是在狀態(tài)st下采取動作at的價(jià)值，rt是即時(shí)獎勵，γ是折扣因子。

47、優(yōu)選的，所述步驟二、自適應(yīng)溫度模型還包括，引入負(fù)載影響的多物理場耦合模型；多物理場耦合模型：建立一個動態(tài)耦合方程：

48、

49、其中，t為油液溫度，qin和qout分別為輸入和輸出熱流，ρ為油液密度，cp為比熱容，α為熱擴(kuò)散系數(shù)。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

51、1.通過對傳統(tǒng)負(fù)載敏感多路閥液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少由油道阻尼孔導(dǎo)致的壓損，解決了寒冷環(huán)境下低溫對系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度，本技術(shù)采用了更加高效的油道結(jié)構(gòu)、智能化溢流閥控制、溫度補(bǔ)償機(jī)制和自適應(yīng)控制策略，確保液壓系統(tǒng)在多種工況下的高效穩(wěn)定運(yùn)行；

52、提高系統(tǒng)響應(yīng)速度：優(yōu)化后的自適應(yīng)控制算法能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整泵和溢流閥的工作參數(shù)，在負(fù)載和溫度波動下保持快速響應(yīng)。

53、增強(qiáng)控制精度：通過機(jī)器學(xué)習(xí)的動態(tài)黏度預(yù)測和多物理場耦合模型，精確捕捉系統(tǒng)中的非線性溫度－黏度－負(fù)載關(guān)系，提高控制精度。

54、適應(yīng)負(fù)載波動和極端溫度：引入負(fù)載變化的影響因素和深度學(xué)習(xí)算法，使系統(tǒng)能夠在負(fù)載波動和極端溫度。