專利名稱：液壓泵的控制器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及液壓泵的控制器，尤其是適用于液壓建筑機械的液壓泵控制器背景技術(shù)通常，液壓建筑機械的動力單元系統(tǒng)(液壓系統(tǒng))裝備有一個或多個由發(fā)動機動力驅(qū)動的變排量型液壓泵。例如，液壓挖掘機是普通的液壓建筑機械，液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)裝備有由發(fā)動機11的動力驅(qū)動的第一和第二變排量型液壓泵9和10，如

圖12所示。從該液壓泵9和10排出的壓力油通過方向開關閥15和17供給多個液壓促動器27和28，該方向開關閥的打開程度根據(jù)操縱桿19和20操作量而變化。為了向進行組合操作的液壓促動器27和28供給足夠量的壓力油，需要控制吸收的泵扭矩，以便與發(fā)動機的輸出保持很好地平衡，這樣，實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速能遵循目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
因此，該液壓系統(tǒng)裝備有控制器30，傳感器信號由發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器22和壓力開關31輸入該控制器30。在該控制器30中，發(fā)動機11的發(fā)動機轉(zhuǎn)速根據(jù)由發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器22發(fā)出的輸入信號來檢測，并根據(jù)由壓力傳感器31發(fā)出的輸入信號決定液壓泵9和10是否排出壓力油。為了控制液壓泵9和10的吸收扭矩(或吸收馬力)，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速遵循目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速，控制信號Ps輸出給調(diào)節(jié)液壓泵9和10的排出流量調(diào)節(jié)器12和13。在電磁比例減壓閥14中，對控制信號Ps進行電-油轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號輸入給調(diào)節(jié)器12和13。
不過，前述普通液壓泵控制器不能預計由于操縱桿9和20的操作而引起的液壓泵9和10的排出流量的變化。因此，當液壓泵9和10的排出流量瞬時變化時，例如剛操作完操縱桿19和20后，或在稍微操作時，將失去發(fā)動機輸出和吸收的泵扭矩之間的平衡，且實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對于目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動將變大。因此，不能有足夠量的壓力油供給液壓促動器27和28，且可操作性降低。
而且，對于普通的液壓泵控制器，需要根據(jù)液壓挖掘機的類型對控制參數(shù)進行調(diào)節(jié)。也就是，需要針對各種液壓挖掘機類型對部分控制程序進行修改。而且，即使液壓挖掘機是同一類，它們之間也有個體差異。而且，還有工作環(huán)境改變，例如在寒冷地區(qū)和溫暖地區(qū)之間，以及發(fā)動機燃料改變這樣的情況。因此，當個體差異、工作環(huán)境和條件改變時，在裝運液壓挖掘機之前對控制參數(shù)進行的調(diào)節(jié)不再適合，實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對于目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動將變大，可操作性將下降。
本發(fā)明考慮到這些問題。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種液壓泵控制器，該液壓泵控制器在任何時候都能夠控制吸收的泵扭矩與發(fā)動機輸出之間的良好平衡。
本發(fā)明的另一目的是提供一種液壓泵控制器，該液壓泵控制器即使在液壓建筑機械之間有個體差異，或者工作環(huán)境改變，或者安裝于不同類型的液壓建筑機械的情況下，也不需要調(diào)節(jié)控制參數(shù)和修改控制程序。
發(fā)明簡介根據(jù)本發(fā)明，提供了一種裝備于液壓系統(tǒng)內(nèi)的液壓泵控制器，其中，液壓泵由發(fā)動機驅(qū)動，這樣，工作油通過操縱裝置的操作而供給液壓促動器，該液壓泵控制器還控制液壓泵調(diào)節(jié)器，這樣，液壓泵的吸收扭矩與發(fā)動機的輸出平衡。該液壓泵控制器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測裝置，用于檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速；排出壓力檢測裝置，用于檢測液壓泵的排出壓力；操作量檢測裝置，用于檢測操縱裝置的操作量，或者檢測與該操作量相關聯(lián)的物理量；排出流量預計裝置，用于根據(jù)排出壓力檢測裝置和操作量檢測裝置的輸出來預計根據(jù)操縱裝置的操作而由液壓泵排出的工作油的排出流量；
預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置，用于根據(jù)由排出流量預計裝置預計的排出流量和排出壓力檢測裝置的輸出來計算液壓泵的吸收扭矩，然后通過計算出的液壓泵吸收扭矩計算發(fā)動機的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速；以及調(diào)節(jié)器控制裝置，用于根據(jù)由預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置計算出的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速和由發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測裝置檢測的實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的偏差來控制調(diào)節(jié)器。
通過該結(jié)構(gòu)，根據(jù)液壓泵的排出壓力，并根據(jù)操縱裝置的操作量或與該操作量相關聯(lián)的物理量，從工作的液壓泵排出的工作油的排出流量能根據(jù)操縱裝置的操作量來預計。因此，在剛操作操縱桿后或在稍微操作時，可以使發(fā)動機的實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速，且不會失去發(fā)動機輸出和吸收的泵扭矩之間的平衡。這樣，本發(fā)明的液壓泵控制器能夠防止由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動而引起的可操作性降低。
在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，調(diào)節(jié)器控制裝置是通過利用模糊推理來控制調(diào)節(jié)器的裝置。該調(diào)節(jié)器控制裝置包括一致性計算裝置和學習(learning)-糾正裝置，該一致性計算裝置用于根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)范圍設定多個前提條件，然后計算各前提條件相對于表示工作狀態(tài)的物理量的一致性，該學習-糾正裝置用于根據(jù)前提條件設定多個用以控制調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)，并根據(jù)預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的偏差以及由一致性計算裝置計算出的各前提條件的一致性來學習和糾正各控制參數(shù)，然后將正確的控制參數(shù)輸出給調(diào)節(jié)器。
這樣，該液壓泵控制器的控制是可靠的，因為它利用模糊推理來控制調(diào)節(jié)器。此外，根據(jù)各前提條件相對于表示液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)的量的一致性和根據(jù)實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速和預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的偏差，可以對控制參數(shù)進行學習和糾正，并輸出給調(diào)節(jié)器。這樣，該液壓泵控制器能夠根據(jù)液壓泵的輸出狀態(tài)和響應發(fā)動機轉(zhuǎn)速而調(diào)節(jié)液壓泵的吸收扭矩。即使在液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)改變的情況下，例如液壓建筑機械之間有個體差異或工作環(huán)境改變，甚至在安裝于不同類型的液壓建筑機械上時，該液壓泵控制器也不用調(diào)節(jié)控制參數(shù)和改變控制程序。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方式中，排出壓力和排出流量作為表示工作狀態(tài)的物理量，前提條件是根據(jù)排出壓力和排出流量設定的。在本發(fā)明的還一優(yōu)選方式中，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值和二階微分值作為表示工作狀態(tài)的物理量，前提條件是根據(jù)該一階微分值和二階微分值設定。
附圖的簡要說明圖1是普通液壓挖掘機的透視圖，作為本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器用于該液壓挖掘機；圖2是表示用于本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中的液壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是表示在本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中，發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系的示意圖；圖4是表示在本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中，發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系的示意圖；圖5是表示用于本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中的液壓泵的調(diào)節(jié)器特性的示意圖；圖6是表示在本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中，用于泵控制的計算機操作的方框圖；圖7是表示在本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中，用于模糊控制的模糊規(guī)則的示意圖；圖8是表示用于本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器中的模糊規(guī)則的前提部分的成員函數(shù)(membership function)的示意圖；圖9是表示在本發(fā)明第二實施例的液壓泵控制器中，用于泵控制的計算機操作的方框圖；圖10是表示在本發(fā)明第二實施例的液壓泵控制器中，用于模糊控制的模糊規(guī)則的示意圖；圖11是表示用于本發(fā)明第二實施例的液壓泵控制器中的模糊規(guī)則的前提部分的成員函數(shù)的示意圖；圖12是表示用于普通液壓泵控制器中的液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
實施本發(fā)明的最佳方式下面將參考附圖介紹本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器。首先介紹采用該液壓泵控制器的普通液壓挖掘機的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，液壓挖掘機1裝備有上部旋轉(zhuǎn)臺2B，該上部旋轉(zhuǎn)臺2B能相對于底部移動臺座2A自由旋轉(zhuǎn)。懸臂3從該上部旋轉(zhuǎn)臺2B伸出，其外端與斗桿(stick)5相連。該斗桿5在其外端有一鏟斗7。在旋轉(zhuǎn)臺2B中，該液壓挖掘機1除了裝備有用于使該上部旋轉(zhuǎn)臺2B旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(未示出)外，還有發(fā)動機和液壓泵(未示出)。該液壓泵用于向液壓促動器提供壓力油，該液壓促動器例如用于操作懸臂3的懸臂油缸4、用于操作斗桿5的斗桿油缸6用于操作鏟斗7的鏟斗油缸8等。這些油缸的基本結(jié)構(gòu)和在普通液壓挖掘機中所用的一樣。
本發(fā)明的液壓泵控制器用于上述液壓建筑機械中，例如液壓挖掘機等。下面將參考圖2至8介紹液壓泵控制器的第一實施例。應當知道，相同的參考標號表示與前述現(xiàn)有技術(shù)相同的部件。如圖2的結(jié)構(gòu)框圖所示，根據(jù)第一實施例的液壓泵控制器的液壓系統(tǒng)有一發(fā)動機(柴油發(fā)動機)11以及第一和第二變排量型液壓泵(下文簡稱為液壓泵)9和10，該液壓泵9和10由發(fā)動機11動力驅(qū)動。該液壓泵9和10構(gòu)成旋轉(zhuǎn)斜盤式軸向活塞泵，該泵中，排出流量分別根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a的角度位移而改變。旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a分別由調(diào)節(jié)器12和13引導運動。
調(diào)節(jié)器12接收通過由電磁比例減壓閥14進行的電-油轉(zhuǎn)換而獲得的控制信號(回路壓力)Ps、在方向開關閥15和溢流閥16之間的回路壓力以及第一和第二液壓泵9和10的排出部分的回路壓力。調(diào)節(jié)器13接收通過由電磁比例減壓閥14進行的電-油轉(zhuǎn)換而獲得的控制信號(回路壓力)Ps、在方向開關閥17和溢流閥18之間的回路壓力以及第一和第二液壓泵9和10的排出部分的回路壓力。由這些油壓控制調(diào)節(jié)器12和13。由調(diào)節(jié)器12和13怎樣進行液壓控制的詳細情況將在后面介紹。
方向開關閥15和17是改變供給液壓促動器27和28的壓力油的量和方向的裝置。通過操作操縱桿(操作裝置)19和20，與該操縱桿的操作量相對應的操作壓力輸入方向開關閥15和17。該方向開關閥15和17進行改變壓力油的量和方向的操作。在通過開關閥15的壓力油流向油箱26的液壓回路中提供有溢流閥16。同樣，在通過開關閥17的壓力油流向油箱26的液壓回路中提供有溢流閥18。當回路壓力達到預定的裝置釋放壓力時，溢流閥16和18打開。溢流閥16還提供有并聯(lián)的節(jié)流閥。同樣，溢流閥18也提供有并聯(lián)的節(jié)流閥。通過在節(jié)流閥上游側(cè)引起的壓力變化，可以檢測流入油箱26中的油量的變化。
通過該結(jié)構(gòu)，當操縱桿19和20的操作量為零時，從液壓泵9和10排出的壓力油通過方向開關閥15和17以及溢流閥16和18流入油箱26這時，溢流閥16和18的進口壓力等于裝置釋放壓力。另一方面，當對操縱桿19和20進行操作時，流過方向開關閥15和17的壓力油供給液壓促動器27和28。因為沒有壓力油流過溢流閥16和18，溢流閥16和18的進口壓力減至接近油箱壓力。也就是，溢流閥16和18的進口壓力根據(jù)操縱桿19和20的操作量而變化。該進口壓力傳遞給調(diào)節(jié)器12和13。
上述液壓系統(tǒng)有用于控制液壓泵9和10工作的控制器21。該控制器21接收由用于檢測發(fā)動機11的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測傳感器)22發(fā)出的信號(實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速)Ne、由用于檢測液壓泵9和10之間的平均壓力(排出壓力)的壓力傳感器(排出壓力檢測裝置)23發(fā)出的信號(液壓泵排出壓力)Pp和由用于檢測溢流閥16和18的進口壓力的壓力傳感器(操作量檢測裝置)24和25發(fā)出的信號(進口壓力)Pr1和Pr2。根據(jù)這些輸入信號，控制器21設定控制液壓泵9和10的控制信號(控制壓力)Ps，并將該信號輸出至電磁比例減壓閥14。
下面將參考圖3至5介紹控制器21怎樣設定控制壓力(向電磁比例減壓閥14輸出的值)。圖3和4所示為發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系。圖3表示當發(fā)動機的輸出100％使用時的情況，而圖4表示當通過加速器調(diào)節(jié)控制盤設定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化以便將發(fā)動機輸出減少至小于100％時的情況。發(fā)動機的輸出以額定扭矩Te點(額定點)為界分成調(diào)速器區(qū)域和滯后(lagging)區(qū)域。該調(diào)速器區(qū)域是調(diào)速器打開程度小于100％的輸出區(qū)，而該滯后區(qū)是調(diào)速器打開程度為100％的輸出區(qū)。
當用液壓挖掘機進行重載挖掘時，發(fā)動機輸出設定為100％，以便以最優(yōu)燃料消耗狀態(tài)進行工作，其目標點可以認為如圖3中點p1所示。也就是，目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nset設定為在表示輸出為100％的特性線上稍微小于額定發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一點上(在額定點時的發(fā)動機速度)。另一方面，當進行輕度挖掘操作時，這時是在發(fā)動機輸出小于100％的情況下進行工作，由加速器調(diào)節(jié)控制盤所設定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速也減小。因此，如圖4中p2點所示，在由表示輸出為100％的特性線和表示加速器調(diào)節(jié)控制盤調(diào)至最大時的特性線所包圍的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)發(fā)動機負載和由加速器調(diào)節(jié)控制盤設定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速設定目標點。這時，目標點的橫坐標值表示目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱坐標值表示目標發(fā)動機輸出扭矩。
圖5表示液壓泵的調(diào)節(jié)器特性曲線。當液壓泵9和10的排出壓力Pp降低時，液壓泵9和10的最大排出流量Qu根據(jù)溢流閥16的進口壓力Pr1或溢流閥18的進口壓力Pr2升高或降低，該溢流閥16的進口壓力Pr1根據(jù)操縱桿19的操作量而變化，該溢流閥18的進口壓力Pr2根據(jù)操縱桿20的操作量而變化。尤其是，最大排出流量Qu由下面的等式(1)表示Qu＝a×Pr+b(1)其中a和b分別是表示排出流量Qu的流量特性的比例系數(shù)和常數(shù)。因此，例如當操縱桿19和20的操作量減小時，調(diào)節(jié)器12和13也操作為使排出流量Qu變小。
當液壓泵9和10的排出壓力Pp為中等大小和較高時，排出流量QL隨液壓泵排出壓力Pp的升高而降低。這一壓力區(qū)域(由圖5中的斜特性曲線表示的區(qū)域)是液壓泵9和10的吸收扭矩(或吸收馬力)為常數(shù)的區(qū)域。上述特性線稱為扭矩常數(shù)曲線或馬力常數(shù)曲線。當給電磁比例減壓閥14的控制壓力Ps變化時，上述扭矩常數(shù)曲線將根據(jù)該控制壓力Ps的值而移動，如圖5中箭頭所示。因此，泵的吸收扭矩將改變。尤其是，排出流量QL由下面等式(2)表示QL＝c×(Pp+k×Ps)+d(2)其中c和d是表示排出流量QL的流量特性的比例系數(shù)和常數(shù)，k是相對于控制壓力Ps的系數(shù)。不過，各系數(shù)c、d和k在排出壓力Pp相對較高的區(qū)域和排出壓力Pp相對較低的區(qū)域之間變化。因此，由前述等式(2)表示的特性線QL成如圖5所示的曲線。
如前所述，液壓泵9或10的最大排出流量Qu能夠通過壓力Pr1和Pr2估算，并可以通過控制壓力Ps和液壓泵排出壓力Pp估算扭矩常數(shù)曲線上的排出流量QL。而當前的泵排出流量QA可以通過下面的等式(3)利用Qu和QL進行估算QA＝max[min(Qu，QL)，0](3)控制器21利用前述發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系和利用液壓泵的調(diào)節(jié)器特性曲線(圖5)來設定輸出的控制壓力Ps。尤其是，如圖6的計算機操作方框圖所示，作為控制器21的功能裝置，該控制器21有第一泵排出流量預計-計算部分50、第二泵排出流量預計-計算部分51、總流量預計-計算部分52、預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的計算部分53、過濾器54、學習-改進(gain)設定部分55、前提部分(antecedent-part)一致性計算部分56、結(jié)果部分變量計算部分57、控制輸出扭矩計算部分58和控制壓力轉(zhuǎn)換部分59。上述前提部分一致性計算部分56、結(jié)果部分變量計算部分57、控制輸出扭矩計算部分58和控制壓力轉(zhuǎn)換部分59整體構(gòu)成調(diào)節(jié)器控制裝置。應當知道，控制器21是一個由例如CPU、RAM、ROM等裝置構(gòu)成的普通電子控制器，上述功能裝置50至59可以由合適設計的、使CPU工作的程序而構(gòu)成。
下面將對各功能裝置進行介紹。首先，第一泵排出流量預計-計算部分50是預計由第一液壓泵9排出的壓力油的流量Q1的裝置，它通過溢流閥16的進口壓力Pr1、液壓泵排出壓力Pp和前面步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的前述調(diào)節(jié)器特性曲線(利用等式(1)至(3))來預計排出流量Q1。
第二泵排出流量預計-計算部分51是預計由第二液壓泵10排出的壓力油的流量Q2的裝置，它通過溢流閥18的進口壓力Pr2、液壓泵排出壓力Pp和前面步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的前述調(diào)節(jié)器特性曲線(利用等式(1)至(3))來預計排出流量Q2。
總流量預計-計算部分52是通過由第-泵排出流量預計-計算部分50和第二泵排出流量預計-計算部分51計算的預計排出流量Q1和Q2來計算預計總流量Q。該預計總流量Q由下面等式(4)表示Q＝(Q1+Q2)(4)應當知道，上述第一泵排出流量預計-計算部分50、第二泵排出流量預計-計算部分51和總流量預計-計算部分52整體構(gòu)成排出流量預計裝置。
預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分(預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置)53是計算通過當前工作狀態(tài)而預計的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的裝置。尤其是，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分53通過液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q并利用圖5中的前述調(diào)節(jié)器特性曲線來計算液壓泵9和10的吸收扭矩。而且，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分53計算為平衡計算出的吸收泵扭矩所需的發(fā)動機輸出，并通過圖3所示的發(fā)動機輸出特性曲線和發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系計算發(fā)動機11的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。
這樣計算發(fā)動機11的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的原因是發(fā)動機11能夠可靠產(chǎn)生額定輸出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速選定為目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速。不過，因為液壓泵9和10上的負載與流量和壓力的乘積成正比，且最大流量由溢流閥16和18限制，因此，液壓泵9和10的負載在低壓區(qū)中不會大到等于目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速的程度。因此，當機器在低壓下工作時，例如輕度工作時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不會減小到目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速，因此，即使使發(fā)動機轉(zhuǎn)速遵循目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速，也無法抑制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動。因此，在第一實施例的控制器21中，為了更有效地抑制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動，計算出發(fā)動機11的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr，實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr，而不是遵循目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速。該計算的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr輸出至過濾器54。
過濾器54是對由預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分53計算出的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr進行過濾處理的裝置，例如“延遲時間+一階滯后”。即使在預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr躍升和突降或包含噪音分量的情況下，過濾器54也能使實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne平穩(wěn)遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。過濾的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe輸入學習-改進設定部分55。
學習-改進設定部分55是根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe進行學習改進的裝置。該學習改進可以僅僅是常數(shù)的乘積，或者是ΔNe的微分或積分，或者是它們的和。該學習-改進設定部分55的輸出是發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的一個評估函數(shù)，以f(ΔNe)表示。
因此，在第一實施例的控制器21中，評估值f(ΔNe)一個使實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr的指數(shù)，它由溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2和液壓泵排出壓力Pp以及前面步驟中的控制壓力Ps并通過在功能裝置50至55中的前述處理而得到。如后面所述，該控制壓力Ps設置成這樣，即評估值f(ΔNe)為零。
第一實施例的控制器21利用模糊推理由控制壓力Ps控制調(diào)節(jié)器12和13。尤其是，液壓泵排出壓力Pp和由總流量預計-計算部分52計算的預計總流量Q首先輸入前提部分一致性計算部分56中。該前提部分一致性計算部分(一致性計算裝置)56是用于計算液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q的輸入相對于模糊規(guī)則(fuzzyrule)的前提部分(if-部分)的一致性的裝置。該第一實施例利用模糊規(guī)則，該模糊規(guī)則例如如圖7所示。尤其是，在圖7中，將泵壓力Pp描述為NB、NM…PB和將預計總流量Q描述為NB、NM…PB的部分等價于模糊規(guī)則的前提部分。在圖7的表中，Wij(其中i＝1至7，j＝1至7)表示結(jié)果部分變量，下面將對其進行介紹。
在前提部分中的簡寫符號NB、NM…PB稱為模糊標記。例如，“NB”是“不大”的簡寫，“NS”是“不小”的簡寫，“PB”是“很大”的簡寫。例如，對于液壓泵排出壓力Pp，“NB”的意思是壓力相當小，“PB”的意思是壓力相當大。對于預計總流量Q，“NB”的意思是流量相當小，“PB”的意思是流量相當大。前述“一致性”指用數(shù)值表示輸入值(在第一實施例中為液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q)與各前提條件的相符性。在模糊控制中，成員函數(shù)用于進行上述定量。該成員函數(shù)有多種類型，例如掛鐘(hanging bell)形、三角形等。不過，為了計算方便，第一實施例利用三角形成員函數(shù)，如圖8所示。
圖8所示為液壓泵排出壓力Pp的成員函數(shù)。例如，當前提條件為“如果Pp是NM”時，采用在圖8中與“NM”相對應的成員函數(shù)來計算液壓泵排出壓力Pp輸入的成員函數(shù)值。該計算值定義為與前提條件“如果Pp是NM”一致。其它前提條件也是這樣。此外，盡管沒有圖示出，輸入的預計總流量Q相對于各前提條件的一致性也通過設置類似的、預計總流量Q的成員函數(shù)而進行計算。
在對輸入的液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q相對于各前提條件的一致性進行計算時，前提部分一致性計算部分56以下面方式計算一致性的合成值。也就是，μi和μj(i＝1至7，j＝1至7)的合成值μij通過下面的等式(5)進行計算μij＝μi×μj(5)其中，μj表示液壓泵排出壓力Pp的前提條件一致性(j＝1對應于NB，j＝2對應于NM…，j＝7對應于PB)，而μi表示預計總流量Q的前提條件一致性(i＝1對應于NB，i＝2對應于NM…，i＝7對應于PB)。合成值可以由下面的等式(5’)進行計算μij＝min(μi，μj)(5’)其中 “min”是選擇最小值的函數(shù)。前提部分一致性計算部分56將計算的一致性合成值輸出給結(jié)果部分變量計算部分57和控制輸出扭矩計算部分58。
結(jié)果部分變量計算部分(學習-糾正裝置)57是根據(jù)圖7所示的模糊規(guī)則計算結(jié)果部分變量Wij的值的裝置。該結(jié)果部分變量計算部分57根據(jù)評估值f(ΔNe)和一致性合成值μij計算結(jié)果部分變量Wij，以便進行學習和糾正。該評估值f(ΔNe)由學習-改進設置部分55根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe來計算，該一致性合成值μij由前提部分一致性計算部分56輸入。尤其是，該結(jié)果部分變量計算部分57通過下面等式(6)計算結(jié)果部分變量Wij的值Wij(k)＝Wij(k-1)-Δt×f(ΔNe)×μij(6)其中Δt是控制時間的增量，ΔNe是發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差，μij是前提部分的一致性合成值(i＝1至7，j＝1至7)，Wij(k-1)是前一步驟中的Wij，Wij(k)是本步驟中計算出的Wij。應當知道，各結(jié)果部分變量Wij的計算值儲存在控制器21內(nèi)的儲存裝置中。
當前提條件的一致性變大時(當前提條件更相符時)，和當發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)變大時，上述等式(6)右邊第二項變大。因此，上述步驟中的結(jié)果部分變量Wij的修正量變大。上述等式(6)右邊第二項不斷變化，直到評估值f(ΔNe)為零，結(jié)果部分變量Wij也不斷進行校正(學習)，直到評估值f(ΔNe)為零。對結(jié)果部分變量Wij(k)的校正(學習)輸出給控制輸出扭矩計算部分58。
應當知道，當由加速器調(diào)節(jié)控制盤設定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變時，發(fā)動機11的目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nset也改變，如圖4所示。應當知道，第一實施例的控制器21利用由加速器調(diào)節(jié)控制盤設定的各發(fā)動機轉(zhuǎn)速的結(jié)果部分變量Wij，并對各設定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的結(jié)果部分變量Wij進行學習和糾正。
控制輸出扭矩計算部分58是用于計算輸出給液壓泵的輸出扭矩Tr的裝置，并通過結(jié)果部分變量Wij(k)和一致性合成值μij并利用下面等式(7)計算輸出扭矩TrTr[μij·Wij(k)]/∑μi(7)上述等式(7)是一個所謂的平均加權(quán)(weighted)計算等式，是計算模糊控制的輸出值的普通方法。計算出的輸出扭矩Tr輸出給控制壓力轉(zhuǎn)換部分59。該控制壓力轉(zhuǎn)換部分59是用于將輸出扭矩Tr轉(zhuǎn)換成控制壓力Ps的裝置。通過輸出扭矩Tr轉(zhuǎn)換而得到的控制壓力Ps輸出給電磁比例減壓閥14。
因為本發(fā)明第一實施例的液壓泵控制器的結(jié)構(gòu)如上所述，當帶有液壓泵控制器的液壓建筑機械進行工作時，該液壓泵控制器以下面方式工作。當操作人員首先操作操縱桿19和20時，方向開關閥15和17轉(zhuǎn)換(switch)，這樣，壓力油根據(jù)操作量從液壓泵9和10供給液壓促動器27和28。溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2也根據(jù)操縱桿19和20的操作量而改變。進口壓力Pr1和Pr2由壓力傳感器23和24檢測并輸出給控制器21。
當控制器21接收進口壓力Pr1和Pr2時，控制器21的第一泵排出流量預計-計算部分50和第二泵排出流量預計-計算部分51由該進口壓力Pr1和Pr2、液壓泵排出壓力Pp和以前步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來預計和計算液壓泵9和10的排出流量Q1和Q2。總流量預計-計算部分52利用等式(4)計算預計總流量Q。
當計算出預計總流量Q時，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分53通過預計總流量Q和液壓泵排出壓力Pp并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來計算液壓泵9和10吸收的扭矩。而且，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分53計算為平衡所算出的泵吸收扭矩所需的發(fā)動機輸出，并通過如圖3所示的發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系來計算預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。然后，過濾器54對計算出的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr進行過濾處理，例如“延遲時間+一階滯后而且，學習-改進設定部分55根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe進行預定的學習改進，然后計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)。
除了根據(jù)進口壓力Pr1和Pr2計算評估值f(ΔNe)，控制器21的前提部分一致性計算部分56利用如圖8所示的成員函數(shù)來計算液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q相對于模糊規(guī)則前提部分的一致性μj(j＝1至7)和μi(i＝1至7)，該模糊規(guī)則如圖7所示。前提部分一致性計算部分56還利用等式(5)或等式(5’)來計算一致性合成值μij(i＝1至7，j＝1至7)。根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)和一致性合成值μij，結(jié)果部分變量計算部分57利用等式(6)來修正(或?qū)W習)在圖7所示模糊規(guī)則中各結(jié)果部分變量Wij的值。因為等式(6)中的第二項變化直到評估值f(ΔNe)為零，結(jié)果部分變量Wij也進行修正(學習)，直到評估值f(ΔNe)為零。
當對結(jié)果部分變量Wij進行修正(學習)時，控制輸出扭矩計算部分58由結(jié)果部分變量Wij和一致性合成值μij并利用等式(7)計算輸出扭矩Tr?？刂茐毫D(zhuǎn)換部分59將算出的輸出扭矩Tr轉(zhuǎn)換成控制壓力Ps，并將其輸出給電磁比例減壓閥14。該電磁比例減壓閥14根據(jù)控制壓力Ps進行電-油轉(zhuǎn)換，并將其輸出給調(diào)節(jié)器12和13。該調(diào)節(jié)器12和13使液壓泵9和10的旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a根據(jù)輸入的控制壓力Ps運動。根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a的角度位移，液壓泵9和10的排出流量改變。
因此，根據(jù)第一實施例的液壓泵控制器，液壓泵9和10的調(diào)節(jié)器12和13的控制壓力Ps根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和液壓泵排出壓力Pp以及溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2來設定，而該溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2與操縱桿19和20的操作量相關聯(lián)。因此，在工作過程中，液壓泵9和10的流量能夠準確預計，這樣，在操縱桿剛操作后或在輕微操作時，實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne能遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr，而不會失去發(fā)動機輸出和吸收的泵扭矩之間的平衡。因此，第一實施例的液壓泵控制器的優(yōu)點是能夠防止由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動而引起的可操作性降低。
該液壓泵控制器的控制是可靠的，因為它利用模糊推理來控制液壓泵9和10(尤其是調(diào)節(jié)器12和13)。該液壓泵控制器還能根據(jù)液壓泵9和10的工作輸出狀態(tài)和響應發(fā)動機轉(zhuǎn)速而調(diào)節(jié)液壓泵9和10的吸收扭矩，因為它通過液壓泵排出壓力Pp、預計總流量Q相對于各范圍的一致性μj和μi以及實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne相對于預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr的偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)來學習和計算控制壓力Ps。也就是，即使液壓泵9和10的輸出狀態(tài)由于液壓挖掘機的類型、個體差異等而變化，或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)特性由于工作環(huán)境(例如寒冷地區(qū)、溫暖地區(qū)等)的變化或燃料的變化而改變，液壓泵9和10也可以根據(jù)各液壓挖掘機和工作環(huán)境進行控制，因為控制器21自身學習該結(jié)果部分變量Wij，而該結(jié)果部分變量Wij是設置控制壓力Ps的基礎。因此，即使液壓挖掘機類型或工作環(huán)境變化，也可以采用相同的控制器(控制方法)。因此，不需要針對各機器類型而調(diào)節(jié)控制參數(shù)，也不需要進行改變控制程序的工作。
而且，液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q怎樣變化取決于操縱桿19和20的操作量和特性的變化，該液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q是用于設定控制壓力Ps的輸入值，該特性例如發(fā)動機和泵的個體差異、機器的類型等。不過，當模糊規(guī)則的前提部分的成員函數(shù)包括全部轉(zhuǎn)變范圍時，與前述特性變化最相符的前提條件作為計算目標，與作為計算目標的該前提條件對應的結(jié)果部分變量Wij被更新(或?qū)W習)，右邊使評估值f(ΔNe)為零。因此，液壓泵9和10的控制可以與該特性變化相對應。應當知道，在有顯著變化的過渡狀態(tài)，操縱桿剛操作之后，根據(jù)操作過后的時間，該狀態(tài)可以分成多個時間段。這時，對各時間段都準備有結(jié)果部分變量Wij，并在學習-改進設置部分55中設定評估值f(ΔNe)。
下面將介紹根據(jù)本發(fā)明第二實施例構(gòu)成的液壓泵控制器。與前述第一實施例一樣，第二實施例的液壓泵控制器也用于液壓建筑機械，例如如圖1所示的液壓挖掘機等。第二實施例的液壓泵控制器也有與第一實施例相同的液壓系統(tǒng)，例如如圖2所示的液壓系統(tǒng)。第二實施例的液壓泵控制器與第一實施例在功能上(液壓泵的控制方法)不同。與第一實施例相同的是，發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系如圖3和4所示，液壓泵的調(diào)節(jié)器特性曲線如圖5所示。
根據(jù)第二實施例的液壓泵控制器的結(jié)構(gòu)，下面首先參考圖9至11并加上用于第一實施例的圖2至5來說明該控制器的功能(控制液壓泵的方法)。如圖9的計算機操作方框圖所示，第二實施例的控制器21’有第一泵排出流量預計-計算部分60、第二泵排出流量預計-計算部分61、總流量預計-計算部分62、預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的計算部分63、過濾器64、學習-改進設定部分65、前提部分一致性計算部分66、結(jié)果部分變量計算部分67、控制輸出扭矩計算部分68和控制壓力轉(zhuǎn)換部分69。應當知道，控制器21’是一個由例如CPU、RAM、ROM等裝置構(gòu)成的普通電子控制器，上述功能裝置60至69可以由合適設計的使CPU工作的程序而構(gòu)成。
下面將對各功能裝置進行介紹。首先，第一泵排出流量預計-計算部分60是用于預計由第一液壓泵9排出的壓力油的流量Q1的裝置，它通過溢流閥16的進口壓力Pr1、液壓泵排出壓力Pp和前面步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來預計排出流量Q1。
第二泵排出流量預計-計算部分61是用于預計由第二液壓泵10排出的壓力油的流量Q2的裝置，它通過溢流閥18的進口壓力Pr2、液壓泵排出壓力Pp和前面步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來預計排出流量Q2。
與第一實施例一樣，總流量預計-計算部分62是通過由第一泵排出流量預計-計算部分60和第二泵排出流量預計-計算部分61計算的預計排出流量Q1和Q2并利用等式(4)來計算預計總流量Q的裝置。應當知道，上述第一泵排出流量預計-計算部分60、第二泵排出流量預計-計算部分61和總流量預計-計算部分62整體構(gòu)成排出流量預計裝置。
預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分(預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置)63是計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速的裝置。該預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分63通過液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q并利用圖5中的調(diào)節(jié)器特性曲線來計算液壓泵9和10的吸收扭矩。而且，該預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分63計算為平衡所計算出的吸收泵扭矩所需的發(fā)動機輸出，并通過圖3所示的發(fā)動機輸出特性和發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系計算發(fā)動機11的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。
過濾器64是對由預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分63計算出的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr進行過濾處理的裝置，例如“延遲時間+一階滯后”，這樣，即使在預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr分段變化或包含噪音分量的情況下，也能使實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne平穩(wěn)遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。
學習-改進設定部分65是根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe進行學習改進的裝置，以便計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的評估函數(shù)f(ΔNe)。該學習改進可以是常數(shù)的乘積，或者是ΔNe的微分或積分，或者是它們的和。
上述功能裝置60至65的功能與第一實施例的功能裝置50至55的功能相同。為了使實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr，控制器21’設置控制壓力Ps，這樣，由功能裝置60至65得出的評估值f(ΔNe)變?yōu)榱恪５诙嵤├怖媚：刂贫煽刂茐毫s控制調(diào)節(jié)器12和13，但是怎樣進行模糊控制與第一實施例不同。
尤其是，在第二實施例中，由過濾器64過濾的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe作為模糊控制的輸入值輸入給前提部分一致性計算部分66。該前提部分一致性計算部分(一致性計算裝置)66是用于計算輸入的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe相對于模糊規(guī)則前提部分的一致性的裝置。該第二實施例利用如圖10所示的模糊規(guī)則。在該圖中，將一階微分值dΔNe描述為NB、NM…PB和將二階微分值d2ΔNe描述為NB、NM…PB的部分等價于模糊規(guī)則的前提部分。
一致性指用數(shù)值表示輸入值(在第二實施例中為一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe)與各前提條件(即NB，NM…PB)的相符性。第二實施例利用如圖11所示的成員函數(shù)來進行定量。成員函數(shù)有多種類型，例如掛鐘形、三角形等。不過，為了計算方便，第二實施例利用三角形成員函數(shù)。圖11所示為一階微分值dΔNe的成員函數(shù)。例如，當前提條件為“如果dΔNe是NM”時，利用在圖11中與“NM”相對應的成員函數(shù)來計算輸入的一階微分值dΔNe的成員函數(shù)值。該計算值定義為與前提條件“如果dΔNe是NM”一致。其它前提條件也是這樣。此外，盡管沒有圖示出，輸入的二階微分值d2ΔNe相對于各前提條件的一致性也通過設置類似的、二階微分值d2ΔNe的成員函數(shù)而進行計算。
在對輸入的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe相對于各前提條件的一致性進行計算時，前提部分一致性計算部分66計算一致性的合成值。也就是，與第一實施例一樣，利用前述等式(5)或等式(5’)計算μi和μj(i＝1至7，j＝1至7)的合成值μij。這時，μj表示一階微分值dΔNe的前提條件一致性(j＝1對應于NB，j＝2對應于NM…，j＝7對應于PB)，而μi表示二階微分值d2ΔNe的前提條件一致性(i＝1對應于NB，i＝2對應于NN…，i＝7對應于PB)。
結(jié)果部分變量計算部分(學習-糾正裝置)67是根據(jù)圖10所示的模糊規(guī)則計算結(jié)果部分變量Wij的值的裝置。與第一實施例一樣，該結(jié)果部分變量計算部分67根據(jù)評估值f(ΔNe)和一致性合成值μij并利用等式(6)來計算結(jié)果部分變量Wij，以便進行學習和糾正，該評估值f(ΔNe)由學習-改進設置部分65根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe來計算，該一致性合成值μij由前提部分一致性計算部分66輸入。算出的Wij儲存在控制器21’內(nèi)的儲存裝置中。應當知道，該結(jié)果部分變量Wij是為各加速器調(diào)節(jié)控制盤準備的，該結(jié)果部分變量計算部分67對各加速器調(diào)節(jié)控制盤的結(jié)果部分變量Wij進行學習和糾正。
由結(jié)果部分一致性計算部分67計算出的結(jié)果部分變量Wij與由前提部分一致性計算部分66計算出的一致性合成值μij一起輸入控制輸出扭矩計算部分58。與第一實施例一樣，控制輸出扭矩計算部分68是用于計算輸出給液壓泵的輸出扭矩Tr的裝置，并且通過結(jié)果部分變量Wij(k)和一致性合成值μij并利用前述等式(7)(平均加權(quán)等式)來計算輸出扭矩Tr。由控制輸出扭矩計算部分68計算出的輸出扭矩Tr通過控制壓力轉(zhuǎn)換部分69轉(zhuǎn)換成控制壓力Ps，并輸出給電磁比例減壓閥14。上述前提部分一致性計算部分66、結(jié)果部分變量計算部分67、控制輸出扭矩計算部分68和控制壓力轉(zhuǎn)換部分69整體構(gòu)成調(diào)節(jié)器控制裝置。
因為本發(fā)明第二實施例的液壓泵控制器的結(jié)構(gòu)如上所述，當帶有液壓泵控制器的液壓建筑機械進行工作時，該液壓泵控制器以下面方式工作。當操作人員首先操作操縱桿19和20時，方向開關閥15和17轉(zhuǎn)換，這樣，壓力油根據(jù)操作量從液壓泵9和10供給液壓促動器27和28。溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2也根據(jù)操縱桿19和20的操作量而改變。進口壓力Pr1和Pr2由壓力傳感器24和25檢測并輸出給控制器21。
當控制器21’接收進口壓力Pr1和Pr2時，控制器21’的第一泵排出流量預計-計算部分60和第二泵排出流量預計-計算部分61由該進口壓力Pr1和Pr2、液壓泵排出壓力Pp和以前步驟中的控制壓力Ps并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來預計和計算液壓泵9和10的排出流量Q1和Q2?？偭髁款A計-計算部分62利用前述等式(4)來計算預計總流量Q。
然后，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分63通過預計總流量Q和液壓泵排出壓力Pp并利用圖5所示的調(diào)節(jié)器特性曲線來計算液壓泵9和10吸收的扭矩。而且，預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算部分63計算為平衡所算出的泵吸收扭矩所需的發(fā)動機輸出，并通過如圖3所示的發(fā)動機輸出特性和目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系來計算預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr。然后，過濾器64對計算出的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr進行前述過濾處理。而且，學習-改進設定部分65根據(jù)過濾后的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的偏差ΔNe進行預定的學習改進，然后計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)。
除了根據(jù)進口壓力Pr1和Pr2計算評估值f(ΔNe)，控制器21’的前提部分一致性計算部分66利用如圖11所示的成員函數(shù)來計算預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe相對于圖10所示的模糊規(guī)則前提部分的一致性μj(j＝1至7)和μi(i＝1至7)。前提部分一致性計算部分66還利用等式(5)或等式(5’)來計算一致性合成值μij(i＝1至7，j＝1至7)。根據(jù)評估值f(ΔNe)和一致性合成值μij，結(jié)果部分變量計算部分利用等式(6)來修正(或?qū)W習)在圖11所示模糊規(guī)則中各結(jié)果部分變量Wij的值。因為等式(6)中的第二項變化直到評估值f(ΔNe)為零，結(jié)果部分變量Wij也進行修正(學習)，直到評估值f(ΔNe)為零。
當對結(jié)果部分變量Wij進行修正(學習)時，控制輸出扭矩計算部分68通過結(jié)果部分變量Wij和一致性合成值μij并利用等式(7)計算輸出扭矩Tr?？刂茐毫D(zhuǎn)換部分69將算出的輸出扭矩Tr轉(zhuǎn)換成控制壓力Ps，并將其輸出給電磁比例減壓閥14。該電磁比例減壓閥14根據(jù)控制壓力Ps進行電-油轉(zhuǎn)換，并將其輸出給調(diào)節(jié)器12和13。該調(diào)節(jié)器12和13使液壓泵9和10的旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a根據(jù)輸入的控制壓力Ps運動。根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤9a和10a的角度位移，液壓泵9和10的排出流量改變。
因此，根據(jù)第二實施例的液壓泵控制器，與第一實施例相同，液壓泵9和10的調(diào)節(jié)器12和13的控制壓力Ps根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和液壓泵排出壓力Pp以及溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2來設定，而該溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2與操縱桿19和20的操作量相關聯(lián)。因此，在工作過程中，液壓泵9和10的流量能夠準確預計，這樣，在操縱桿剛操作后或在輕微操作時，實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne能遵循預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr，而不會失去發(fā)動機輸出和吸收的泵扭矩之間的平衡。因此，第二實施例的液壓泵控制器的優(yōu)點是能夠防止由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動而引起的可操作性降低。
該液壓泵控制器的控制是可靠的，因為它利用模糊推理來控制液壓泵9和10(尤其是調(diào)節(jié)器12和13)。該液壓泵控制器還能根據(jù)液壓泵9和10的工作輸出狀態(tài)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的響應而調(diào)節(jié)液壓泵9和10的吸收扭矩，因為它通過預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe相對于模糊規(guī)則的前提部分的一致性μj和μi以及實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne相對于預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速Nr的偏差ΔNe的評估值f(ΔNe)來學習和計算控制壓力Ps。因此，與第一實施例一樣，即使液壓挖掘機的類型或工作環(huán)境的變化，也可以使用同樣的控制器(控制方法)。因此，不需要針對各機器類型而調(diào)節(jié)控制參數(shù)，也不需要進行改變控制程序的工作。應當知道，與第一實施例相同，在有顯著變化的過渡狀態(tài)，操縱桿剛操作之后，根據(jù)操作過后的時間，該狀態(tài)可以分成多個時間段。這時，對各時間段都準備有結(jié)果部分變量Wij，并在學習-改進設置部分65中設定評估值f(ΔNe)。
盡管本發(fā)明是參考兩個優(yōu)選實施例介紹的，但是本發(fā)明并不局限于本文的詳細說明，在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進行變化。例如，盡管在前述實施例中，溢流閥16和18的進口壓力Pr1和Pr2是作為與操縱桿19和20的操作量相關聯(lián)的物理量而被檢測，也可以檢測操作量自身，以便預計排出流量Q。
此外，在前述實施例中，模糊規(guī)則的前提條件是根據(jù)液壓泵排出壓力Pp和預計總流量Q來設置，或者根據(jù)預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值dΔNe和二階微分值d2ΔNe來設置。不過，模糊規(guī)則的前提條件并不局限于前述物理量(Pp、Q、dΔNe和d2ΔNe)，只要它是表示液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)物理量即可。該前提條件可以根據(jù)三個或更多的物理量設置，或者根據(jù)單個物理量設置。
工業(yè)實用性如前所述，本發(fā)明的液壓泵控制器適用于帶有由發(fā)動機、液壓泵、液壓促動器等構(gòu)成的液壓系統(tǒng)的液壓建筑機械。
權(quán)利要求
1.一種裝備于液壓系統(tǒng)內(nèi)的液壓泵控制器，其中，液壓泵(9、10)由發(fā)動機(11)驅(qū)動，使工作油通過操縱裝置(19、20)的操作而供給液壓促動器(27、28)，該液壓泵控制器還控制所述液壓泵(9、10)的液壓泵調(diào)節(jié)器(12、13)，使所述液壓泵(9、10)的吸收扭矩與所述發(fā)動機的輸出平衡，所述液壓泵控制器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測裝置(22)，用于檢測所述發(fā)動機(11)轉(zhuǎn)速；排出壓力檢測裝置(23)，用于檢測所述液壓泵(9、10)的排出壓力；操作量檢測裝置(24、25)，用于檢測所述操縱裝置(19、20)的操作量，或者檢測與該操作量相關聯(lián)的物理量；排出流量預計裝置(50至52，60至62)，用于根據(jù)所述排出壓力檢測裝置(23)的輸出和所述操作量檢測裝置(24、25)的輸出來預計根據(jù)所述操縱裝置(19、20)的操作而由所述液壓泵(9、10)排出的工作油的排出流量；預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置(53、63)，用于根據(jù)由所述排出流量預計裝置(50至52、60至62)預計的排出流量和所述排出壓力檢測裝置(23)的輸出來計算所述液壓泵(9、10)的吸收扭矩，然后通過計算出的所述液壓泵(9、10)的吸收扭矩來計算所述發(fā)動機(11)的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速；以及調(diào)節(jié)器控制裝置(56至59，66至69)，用于根據(jù)由所述預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算裝置(53、63)計算出的所述預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速和由所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測裝置(22)檢測的實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的偏差來控制所述調(diào)節(jié)器(12、13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓泵控制器，其特征在于所述調(diào)節(jié)器控制裝置(56至59，66至69)是通過利用模糊推理來控制所述調(diào)節(jié)器的裝置，該調(diào)節(jié)器控制裝置包括一致性計算裝置(56、66)，該一致性計算裝置用于根據(jù)所述液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)范圍設定多個前提條件，然后計算各所述前提條件相對于表示所述工作狀態(tài)的物理量的一致性；以及學習-糾正裝置(57、67)，該學習-糾正裝置用于根據(jù)所述前提條件設定多個用以控制所述調(diào)節(jié)器(12、13)的控制參數(shù)，并根據(jù)所述預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的所述偏差以及由所述一致性計算裝置計算出的各所述前提條件的一致性來學習和糾正各所述控制參數(shù)，然后將正確的控制參數(shù)輸出給所述調(diào)節(jié)器(12、13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓泵控制器，其特征在于所述排出壓力和所述排出流量作為表示所述工作狀態(tài)的物理量，所述前提條件根據(jù)所述排出壓力和所述排出流量設定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓泵控制器，其特征在于所述預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一階微分值和二階微分值作為表示所述工作狀態(tài)的物理量，所述前提條件根據(jù)所述一階微分值和所述二階微分值設定。
全文摘要
本文公開了一種在任何時候都能很好地控制吸收的泵扭矩和發(fā)動機輸出之間的平衡的液壓泵控制器。在該液壓泵控制器中,根據(jù)操縱單元(12、13)的操作而從液壓泵(9、10)排出的工作油的排出流量根據(jù)液壓泵(9、10)的排出壓力和操縱單元(12、13)的操作量或與該操作量相關聯(lián)的物理量來預計,該液壓泵(9、10)由發(fā)動機(11)驅(qū)動,該操縱單元(12、13)操縱液壓促動器(27、28)。根據(jù)預計的排出流量和排出壓力,計算液壓泵的吸收扭矩。然后,發(fā)動機(11)的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速由計算出的液壓泵(9、10)的吸收扭矩計算。根據(jù)計算出的發(fā)動機(11)的預計發(fā)動機轉(zhuǎn)速和實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的偏差,對液壓泵(9、10)的調(diào)節(jié)器(12、13)進行控制。
文檔編號F15B11/00GK1336990SQ00802890
公開日2002年2月20日 申請日期2000年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月18日
發(fā)明者小西英雄, 荒井憲治, 秋山征一, 野村真澄 申請人:新卡特彼勒三菱株式會社