【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动工程机械节能，尤其是一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统及控制方法。
技术介绍
1、电动装载机属于大负载作业的工程机械，其续航时间由于系统构型的固有技术缺陷导致无法满足其生产作业时间需要，液压系统作为电动装载机工作装置的核心传动系统，实现其高能效工作则尤为重要，传统电动装载机液压系统为定量液压动力源构型，即三相异步电机驱动定量泵，该构型无法实现电动装载机动力源与负载功率的精准匹配，存在严重的系统节流损耗，同时系统缺乏能量回收能力，从而导致电动装载机续航时间严重不足的问题。因此实现电动装载机液压系统的精准功率匹配可直接影响电动装载机的作业能力。
2、为弥补传统电动装载机定变量动力源构型和能量利用率低的问题，本专利技术提出了一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统及控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统及控制方法，能够实现电动装载机精准功率匹配，有效提升电动装载机的续航时间，而且改善了其液压系统集成度低、抗污染能力差等固有技术缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，包括永磁同步伺服电机、伺服驱动器、双变量参数寻优控制器、压力传感器、动臂液压缸、电液比例变量装置、油箱和阀块；
4、所述永磁同步伺服电机的输出轴通过联轴器与所述电液比例变量装置的输入轴相连；所述阀块中开设有低压孔道、高压孔
5、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述电液比例变量装置为电液比例变量泵或电液比例变量马达。
6、本专利技术技术方案的进一步改进在于：还包括第一单向阀、第二单向阀和背压单向阀；所述第一单向阀的进油口与所述低压孔道相连，出油口与所述高压孔道相连；所述第二单向阀的进油口与所述低压补油孔道相连，出油口与所述低压孔道相连；所述背压单向阀的进油口与所述低压孔道相连，出油口与所述低压补油孔道相连；
7、所述第一单向阀和所述第二单向阀作用在于当所述动臂液压缸完全缩回时，所述动臂液压缸的无杆腔不再向所述电液比例变量装置提供高压油液，然而所述电液比例变量装置由于惯性，仍然反转，为防止所述电液比例变量装置的第一压力出口吸空，所述液压系统通过所述第一单向阀和所述第二单向阀向所述电液比例变量装置的第一压力出口进行补油；由于所述动臂液压缸的无杆腔在任何工况下均是高压状态，所以保证所述第一单向阀不会对所述动臂液压缸的伸出或缩回工况产生干扰，所述背压单向阀的背压大小则保证油液从所述电液比例变量装置的第二压力出口流出后，将油液优先供给所述动臂液压缸的有杆腔。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：还包括对所述动臂液压缸提供保压功能的均与所述双变量参数寻优控制器相连的第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀；所述第一二位二通电磁换向阀布置在所述高压孔道上，并与所述动臂液压缸的无杆腔相连；所述第二二位二通电磁换向阀布置在所述低压孔道上，并与所述动臂液压缸的有杆腔相连。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：还包括能够对所述液压系统实现溢流保护的直动式溢流阀；所述直动式溢流阀的进油口与所述高压孔道相连，出油口与所述油箱相连。
10、一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的控制方法，包括以下内容：液压系统动力源为双变量协同调控，即由上位机将流量或压力目标指令给到双变量参数寻优控制器，通过基于冗和佳点集初始化处理策略的改进nsga-ⅲ联邦学习多目标优化算法，从而得到对应电动装载机动臂工况下的电机最优转速和最佳泵排量参数，随后双变量参数寻优控制器输出电机目标转速给到伺服驱动器，双变量参数寻优控制器控制电液比例变量装置斜盘摆角，从而达到系统目标排量要求；
11、压力传感器反馈压力信号到双变量参数寻优控制器，实现系统压力闭环控制；电机泵组采用闭式泵控构型，电液比例变量装置进出油口通过阀块与动臂液压缸两腔相连，与永磁同步伺服电机协同工作从而控制动臂液压缸的伸出和缩回，所述液压系统在动臂液压缸处在缩回工况时，此工况属于能量回收工况，所述液压系统能够实现以重力势能-液压能-电能的能量回收转化，此阶段电液比例变量装置工作在马达工况，永磁同步伺服电机工作在发电机工况。
12、一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的整体逻辑控制方法，包括以下内容：当操作工作人员使用动臂手柄发出目标指令后，双变量参数寻优控制器接收系统目标压力或流量指令，双变量参数寻优控制器通过基于冗和佳点集初始化处理策略的改进nsga-ⅲ联邦学习多目标优化算法，迭代计算出系统此工况永磁同步伺服电机的最优转速及电液比例变量装置的最佳排量，并输出转速指令给到伺服驱动器，伺服驱动器从而控制永磁同步伺服电机按最优转速运行，双变量参数寻优控制器同时控制电液比例变量装置内部的先导比例控制阀的开度，进而控制电液比例变量装置的变排量液压缸动作，最终推动变排量机构摆角达使电液比例变量装置达到最佳排量值；
13、双变量参数寻优控制器将实时根据动臂手柄操作指令进行工况分类控制与判定：
14、当动臂手柄目标速度v=0时，说明动臂液压缸此时为瞬停保压工况，从而双变量参数寻优控制器则控制电机泵组停止工作，第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀断电关闭，第一单向阀依靠液压系统压差特性自动导通，为电液比例变量装置补油，最终动臂液压缸实现瞬停保压；
15、当动臂手柄目标速度v＞0时，说明动臂液压缸此时为伸出工况，从而双变量参数寻优控制器控制第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀通电，第二单向阀由于液压系统非对称缸特性自动导通，为电液比例变量装置补油，最终动臂液压缸实现伸出指令；
16、当动臂手柄目标速度v＜0时，说明动臂液压缸此时为缩回工况，从而双变量参数寻优控制器控制第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀通电，背压单向阀由于液压系统压力特性自动导通，将系统多余油液通过阀块的低压补油孔道排回油箱，最终动臂液压缸实现缩回指令。
17、一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的双变量参数寻优控制方法，包括以下内容：基于冗和佳点集初始化处理策略的改进nsga-ⅲ联邦学习多目标优化算法，同时增加动力单元能效及响应特性为约束条件，以求取永磁同步伺服电机和电液比例变量装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：包括永磁同步伺服电机（2）、伺服驱动器（3）、双变量参数寻优控制器（4）、压力传感器（6）、动臂液压缸（8）、电液比例变量装置（11）、油箱（12）和阀块（13）；
2.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：所述电液比例变量装置（11）为电液比例变量泵或电液比例变量马达。
3.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：还包括第一单向阀（9-1）、第二单向阀（9-2）和背压单向阀（10）；所述第一单向阀（9-1）的进油口与所述低压孔道（14）相连，出油口与所述高压孔道（15）相连；所述第二单向阀（9-2）的进油口与所述低压补油孔道（16）相连，出油口与所述低压孔道（14）相连；所述背压单向阀（10）的进油口与所述低压孔道（14）相连，出油口与所述低压补油孔道（16）相连；
4.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：还包括对所述动臂液压缸（8）提供保压功能的均与所述双变量参数寻优控制器（4
5.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：还包括能够对所述液压系统实现溢流保护的直动式溢流阀（5）；所述直动式溢流阀（5）的进油口与所述高压孔道（15）相连，出油口与所述油箱（12）相连。
6.一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的控制方法，使用如权利要求1-5任一项所述的电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：包括以下内容：
7.一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的整体逻辑控制方法，使用如权利要求1-5任一项所述的电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：包括以下内容：
8.一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统的双变量参数寻优控制方法，使用如权利要求1-4任一项所述的电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：包括以下内容：基于冗和佳点集初始化处理策略的改进NSGA-Ⅲ联邦学习多目标优化算法，同时增加动力单元能效及响应特性为约束条件，以求取永磁同步伺服电机（2）和电液比例变量装置（11）最优能效特性下的最优转速排量组合；所述液压系统的初始输入参数为变量泵初始排量V、伺服电机转速n，系统目标压力p和系统目标流量q，并以动力单元能效特性和响应特性为约束条件进行佳点集初始化处理，从而对父代进行非支配排序后生成参考点，随后将第一代父代种群进行选择交叉变异生成新子代，并进行快速非支配排序及种群评估选择优势个体组建新种群，以此反复迭代直至输出Pareto最优解。
...【技术特征摘要】
1.一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：包括永磁同步伺服电机（2）、伺服驱动器（3）、双变量参数寻优控制器（4）、压力传感器（6）、动臂液压缸（8）、电液比例变量装置（11）、油箱（12）和阀块（13）；
2.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：所述电液比例变量装置（11）为电液比例变量泵或电液比例变量马达。
3.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：还包括第一单向阀（9-1）、第二单向阀（9-2）和背压单向阀（10）；所述第一单向阀（9-1）的进油口与所述低压孔道（14）相连，出油口与所述高压孔道（15）相连；所述第二单向阀（9-2）的进油口与所述低压补油孔道（16）相连，出油口与所述低压孔道（14）相连；所述背压单向阀（10）的进油口与所述低压孔道（14）相连，出油口与所述低压补油孔道（16）相连；
4.根据权利要求1所述的一种电动装载机动臂的双变量动力源液压系统，其特征在于：还包括对所述动臂液压缸（8）提供保压功能的均与所述双变量参数寻优控制器（4）相连的第一二位二通电磁换向阀（7-1）和第二二位二通电磁换向阀（7-2）；所述第一二位二通电磁换向阀（7-1）布置在所述高压孔道（15）上，并与所述动臂液压缸（8）的无杆腔相连；所述第二二位二通电磁换向阀（7-2）布置在所述低压孔道（14）上，并与所述动臂液压缸（8）的有杆腔相连。
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