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龙图腾网获悉中南林业科技大学申请的专利一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118911230B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411123939.7，技术领域涉及：E02F9/22；该发明授权一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略是由胡鹏;陈辉;廖凯设计研发完成，并于2024-08-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略在说明书摘要公布了：本发明公开了一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略，涉及液压挖掘机动臂能量回收技术领域，包括油箱、蓄能器和依次设置在动臂下方且与动臂连接的第一能量回收缸、能量利用缸和第二能量回收缸，所述第一能量回收缸、所述能量利用缸和所述第二能量回收缸通过油液输送系统与所述油箱和所述蓄能器连接，所述油液输送系统包括有杆缸进出油管系、能量回收缸的无杆缸进油管系、能量利用缸的无杆缸进油管系、能量利用缸的无杆缸回油管系和能量回收缸的无杆缸回油管系。本发明采用上述结构的一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略，能够降低回油背压和节流损失，维持整机的操控性，提高能量回收效率。

本发明授权一种液压挖掘机动臂能量回收系统及控制策略在权利要求书中公布了：1.一种液压挖掘机动臂能量回收系统，其特征在于：包括油箱、蓄能器和依次设置在动臂下方且与动臂连接的第一能量回收缸、能量利用缸和第二能量回收缸，所述第一能量回收缸、所述能量利用缸和所述第二能量回收缸通过油液输送系统与所述油箱和所述蓄能器连接，所述油液输送系统包括有杆缸进出油管系、能量回收缸的无杆缸进油管系、能量利用缸的无杆缸进油管系、能量利用缸的无杆缸回油管系和能量回收缸的无杆缸回油管系；所述有杆缸进出油管系包括有杆腔油管，所述有杆腔油管的一端通过三条第一支管分别与所述第一能量回收缸、所述能量利用缸和所述第二能量回收缸顶部的有杆腔油口连接，所述有杆腔油管的另一端与动臂主阀上的第一油孔连接，所述动臂主阀上的第二油孔通过主泵与所述油箱的出油孔连接，所述动臂主阀的第三油孔与所述油箱的回油孔连接；所述能量回收缸的无杆缸进油管系包括能量回收缸无杆腔油管和能量回收缸进油管，所述能量回收缸无杆腔油管的一端通过两条第二支管分别与所述第一能量回收缸和所述第二能量回收缸的无杆腔油口连接，所述能量回收缸无杆腔油管的另一端与能量控制阀上的第一油口连接，所述能量控制阀的第二油口通过所述能量回收缸进油管与所述动臂主阀的第四油孔连接；所述动臂主阀右位开启时，所述第一油孔与所述第二油孔相连通，所述第三油孔与所述第四油孔相连通，主泵供送的油液促使动臂下降；所述动臂主阀左位开启时，所述第二油孔与所述第四油孔相连通，所述第一油孔与所述第三油孔相连通，主泵供送的油液促使动臂上升；能量利用缸的无杆缸进油管系包括能量利用缸无杆腔油管、能量利用缸进油管和蓄能器油管，所述能量利用缸无杆腔油管的一端与所述能量利用缸的无杆腔油口连接，所述能量利用缸无杆腔油管的另一端通过所述能量利用缸进油管与所述能量控制阀的第三油口连接，所述能量控制阀的第四油口通过所述蓄能器油管与所述蓄能器连接；所述能量控制阀的右位开启时，能量控制阀上的第一油口和第四油口相连通，第三油口和第二油口不连通；所述能量控制阀的左位开启时，能量控制阀上的第一油口和第二油口相连通，第三油口和第四油口相连通；能量利用缸的无杆缸回油管系包括所述能量利用缸无杆腔油管和能量利用缸回油管，所述能量利用缸无杆腔油管的一端与所述能量利用缸的无杆腔油口连接，所述能量利用缸无杆腔油管的另一端通过所述能量利用缸回油管与所述油箱连接，且所述能量利用缸回油管上设有节流调速阀；液压挖掘机动臂能量回收系统的液压挖掘机动臂能量回收控制策略为：动臂下降时，动臂主阀根据操作手柄先导压力的信号值保持开度最大，通过基于负载观测的压力自适应能量回收控制策略改变节流调速阀的开度，实现对动臂下降速度与主泵输出流量的控制，具体方法包括以下步骤：步骤1：利用传感器检测需要的信号值并输送给控制器，其中信号值包括利用速度传感器采集的动臂实际运动速度，利用第一压力传感器采集的动臂下降时的操作手柄先导压力、利用第二压力传感器采集的有杆腔目标压力、利用第三压力传感器采集的能量利用缸无杆腔实际负载压力和利用第四压力传感器采集的主泵输出口负载压力，控制器内包括负载观测器模块、调速阀目标压力求解模块和阀芯开口求解模块；步骤2：利用负载观测器模块计算得到等效负载项，计算方法如下： ；其中为等效负载项，为外力负载，为蓄能器作用力，表示能量利用缸无杆腔面积，表示第一能量回收缸或第二能量回收缸无杆腔面积，为蓄能器口处的压力；步骤3：利用调速阀目标压力求解模块计算得到节流调速阀目标压力： ；其中，表示第一能量回收缸、第二能量回收缸和能量利用缸的有杆腔面积之和；为步骤1中测得的有杆腔目标压力；m表示工作装置作用在油缸的等效质量；为步骤1中测得的动臂运动速度；表示加速度，由对微分得到；表示粘性系数；为步骤2中计算得到的等效负载项；表示能量利用缸无杆腔面积；步骤4：将步骤3得到的节流调速阀目标压力与步骤1测得的能量利用缸无杆腔实际负载压力比较，若等于，则不改变节流调速阀的开度，若不等于，则进行下一步骤5；步骤5：当与压差为正，则减小节流调速阀开度，增大节流压差，降低主泵输出流量从而降低动臂下降速度；当与压差为负，增加节流调速阀开度，降低节流压差，增加主泵输出流量从而提高动臂下降速度；该控制过程中，流调调速阀的阀芯开口面积按如下公式计算： ； ；其中，为比例调速阀阀芯流量系数，为液压油的密度，为步骤1测得的能量利用缸无杆腔实际负载压力，为节流调速阀目标流量，为动臂目标速度与操作手柄先导压力的比例常数，为操作手柄先导压力信号误差阈值；该控制过程中，主泵处于恒功率控制模式，节流调速阀开度变化后，速度传感器采集的动臂运动速度改变，控制器控制主泵输出流量变化直至第四压力传感器采集的主泵输出口负载压力达到目标值，的目标值计算方法如下： ；其中，为主泵输出口负载压力；为主泵额定最大排量；为发动机转速，为三个有杆腔油口进油目标流量，的计算方法如下： ；其中，为动臂下降目标速度与先导控制压力的比例常数，为动臂下降时的操作手柄先导压力，为操作手柄先导压力信号误差阈值，表示第一能量回收缸、第二能量回收缸和能量利用缸的有杆腔面积之和；动臂上升时，通过基于流量跟随的能量再利用控制策略改变比例减压阀的开度，具体方法包括以下步骤：步骤1：计算进油口目标流量：在操作手柄与动臂主阀之间的控制油路上设置比例减压阀，比例减压阀与控制器连接，控制器内设有进油口目标流量运算模块、无杆腔目标压力求解模块和比例减压阀控制信号求解模块，利用第一压力传感器采集动臂上升时操作手柄先导压力，将输入到进油口目标流量运算模块中得到进油口目标流量，随后将输送到比例减压阀控制信号求解模块，计算方法如下： ；其中，为动臂目标速度与操作手柄先导压力的比例常数，为操作手柄先导压力信号误差阈值，表示第一能量回收缸或第二能量回收缸的无杆腔面积；步骤2：判断是否对比例减压阀进行调节：利用第六压力传感器采集能量回收缸无杆腔油管处的能量回收缸无杆腔实际压力，利用第七压力传感器采集主泵输出口负载压力，无杆腔目标压力求解模块接收、和步骤1中进油口目标流量运算模块输出的，并利用下列方法计算能量回收缸无杆腔进油口目标流量： ；其中，为动臂主阀芯流量系数，为比例减压阀控制下动臂主阀阀芯开口面积；将与进行对比，若等于，则判断结果为“不对比例减压阀进行调节”，若不等于，则判断结果为“对比例减压阀进行调节”，进油口目标流量运算模块将判断结果输送给比例减压阀控制信号求解模块；步骤3：求解比例减压阀控制信号：比例减压阀控制信号求解模块接收到的判断结果为“不对比例减压阀进行调节”时，比例减压阀控制信号求解模块没有信号输出，不改变比例减压阀的输出，进而不会导致动臂主阀阀芯的位移，以避免动臂主阀阀口节流损失的增加，系统按照当前的恒功率控制方式进行主泵流量输出；比例减压阀控制信号求解模块接收到的判断结果为“对比例减压阀进行调节”时，比例减压阀控制信号求解模块利用接收到的和第五压力传感器检测到的动臂主阀负流量反馈压力求解比例减压阀控制信号，控制器根据控制比例减压阀输出减小或增大，比例减压阀输出减小时，动臂主阀的阀芯位移减小，动臂主阀的流量增大，导致第五压力传感器检测到的动臂主阀负流量反馈压力增大，比例减压阀输出增大时，动臂主阀的阀芯位移增大，动臂主阀的流量减小，导致第五压力传感器检测到的动臂主阀负流量反馈压力减小，系统按照该动臂主阀负流量反馈压力进行主泵输出流量调节，直到主泵输出流量与动臂主阀负流量反馈压力形成平衡，其中，的计算方法为： ；其中，为主泵负流量信号与主泵输出流量映射关系的拟合函数。

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