基于負載口獨立控制的挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略探究一、引言1.1研究背景在現(xiàn)代化建設(shè)的浪潮中，工程機械扮演著舉足輕重的角色，而挖掘機作為工程機械領(lǐng)域的核心設(shè)備，更是憑借其強大的作業(yè)能力和廣泛的應(yīng)用場景，成為推動全球基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可或缺的力量。從高速公路到大型礦場，從城市改造到農(nóng)田水利，挖掘機以其靈活高效的作業(yè)方式，不斷書寫著人類工程史上的新篇章。挖掘機可以進行土方作業(yè)、挖掘、裝載、平整等工作，為建筑工程的順利進行提供了重要支持。在建筑工程中，挖掘機可快速高效地進行土方作業(yè)和挖掘工作，減少人工作業(yè)的時間和成本，提高工程進度和效率；還能保障施工安全，其先進的操控技術(shù)和安全措施，可有效避免事故和減少人員傷亡；同時，通過精準作業(yè)保證工程地基的穩(wěn)定性和強度，提高建筑工程質(zhì)量，降低施工成本，提高施工效益。隨著城市化進程的加速和新興經(jīng)濟體的崛起，對高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的需求日益迫切，挖掘機作為關(guān)鍵施工設(shè)備，其市場需求持續(xù)高漲。據(jù)QYR市場研究機構(gòu)預(yù)測，全球挖掘機市場規(guī)模預(yù)計將以年均超過5%的速度增長，到2025年將達到數(shù)百億美元。液壓系統(tǒng)作為挖掘機的核心控制系統(tǒng)，對挖掘機的效率和性能有著至關(guān)重要的影響。在挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，雙閥芯液壓系統(tǒng)逐漸嶄露頭角，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。英國Utronics公司推出的基于負載口獨立控制的雙閥芯系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的挖掘機、叉車、裝載機等產(chǎn)品上，并取得了良好的控制性能和節(jié)能特性。與傳統(tǒng)的單閥芯液壓系統(tǒng)相比，雙閥芯液壓系統(tǒng)在多個方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在工作效率方面，雙閥芯系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更精準的流量和壓力控制，從而使挖掘機的作業(yè)動作更加流暢、高效，大大縮短了施工周期。在控制性能上，其兩個閥芯可分別獨立控制執(zhí)行機構(gòu)進出油側(cè)閥口閥芯位置及控制方式，互不影響，通過對兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問題，實現(xiàn)更為復(fù)雜和靈活的控制，滿足不同工況下的作業(yè)需求。盡管雙閥芯液壓系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中，其控制策略仍面臨著一系列挑戰(zhàn)。不同的工況條件，如挖掘、裝載、平整等，對液壓系統(tǒng)的流量、壓力等參數(shù)有著不同的要求，如何優(yōu)化控制策略，使雙閥芯液壓系統(tǒng)在各種工況下都能保持良好的性能，是亟待解決的問題。同時，隨著對挖掘機節(jié)能、環(huán)保和智能化要求的不斷提高，現(xiàn)有的控制策略在能源利用效率、減少系統(tǒng)背壓以及適應(yīng)智能化控制等方面，還存在一定的改進空間。因此，深入研究挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制策略具有重要的現(xiàn)實意義。通過對控制策略的優(yōu)化，可以進一步提高挖掘機的工作效率和性能，降低能源消耗，減少環(huán)境污染，增強產(chǎn)品在市場上的競爭力。同時，也有助于推動整個工程機械行業(yè)的技術(shù)進步和可持續(xù)發(fā)展。1.2研究目的與意義本研究旨在深入剖析挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制策略，通過全面探究其液壓控制原理、精準識別控制節(jié)點以及系統(tǒng)分析影響因素，為優(yōu)化控制方式提供堅實的理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)，進而顯著提升挖掘機的工作效率和性能。雙閥芯液壓系統(tǒng)在挖掘機領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地提升了挖掘機的工作效率和控制性能。通過對該系統(tǒng)控制策略的研究，可以明確系統(tǒng)在不同工況下的最佳運行參數(shù)，優(yōu)化閥芯的控制邏輯，實現(xiàn)對液壓油流量和壓力的精準調(diào)控，從而使挖掘機的作業(yè)動作更加流暢、高效。對雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略的研究，能夠為挖掘機的智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，工程機械的智能化已成為必然趨勢。通過深入研究雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制策略，可以實現(xiàn)系統(tǒng)與智能控制技術(shù)的深度融合，使挖掘機具備自動感知工況、自動調(diào)整控制策略的能力，提高作業(yè)的精準度和安全性。通過優(yōu)化控制策略，提高雙閥芯液壓系統(tǒng)的能源利用效率，降低能源消耗，減少系統(tǒng)背壓，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓元件的使用壽命，減少維修成本和停機時間，從而降低挖掘機的運行成本。同時，減少能源消耗和環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。本研究的成果將為挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的設(shè)計、改進和應(yīng)用提供理論支持和實踐指導(dǎo)，有助于推動國內(nèi)工程機械行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)品升級，提高國內(nèi)企業(yè)在國際市場上的競爭力，促進我國從工程機械制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，英國Utronics公司率先推出了基于負載口獨立控制的雙閥芯系統(tǒng)，該系統(tǒng)憑借其卓越的性能和節(jié)能特性，在國際工程機械市場上得到了廣泛應(yīng)用。JCB、Deere、DAWOO、CASE等知名公司紛紛將其應(yīng)用于旗下的挖掘機、叉車、裝載機等產(chǎn)品中。Utronics公司的雙閥芯系統(tǒng)采用了先進的控制算法和電子液壓技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的精確控制，有效提高了設(shè)備的工作效率和穩(wěn)定性。隨著科技的不斷進步，國外對挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的研究持續(xù)深入。在控制策略方面，一些學(xué)者提出了基于模型預(yù)測控制（MPC）的方法，通過建立系統(tǒng)的動態(tài)模型，預(yù)測系統(tǒng)的未來狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果實時調(diào)整控制策略，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的最優(yōu)控制。這種方法能夠有效應(yīng)對系統(tǒng)的非線性和不確定性，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度。在國內(nèi)，對雙閥芯液壓系統(tǒng)的研究起步相對較晚，但近年來取得了顯著的進展。浙江大學(xué)應(yīng)用負載口獨立控制技術(shù)解決了大慣性負載起制動平穩(wěn)性問題，為雙閥芯系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。國內(nèi)學(xué)者也對雙閥芯系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究，提出了多種基于不同控制算法的方案。賀繼林、危丹鋒等學(xué)者針對液壓挖掘機工作裝置不同的工況，提出基于流量控制與壓力控制的組合控制方案，通過建立聯(lián)合仿真模型，驗證了該方案的可行性，并設(shè)計了模糊控制器對控制方案進行修正，有效改善了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，降低了系統(tǒng)能耗。盡管國內(nèi)外在挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處?，F(xiàn)有研究在控制策略的通用性和適應(yīng)性方面有待提高，難以滿足不同型號挖掘機和復(fù)雜多變工況的需求。在系統(tǒng)的智能化和自動化控制方面，雖然取得了一些進展，但距離實現(xiàn)真正的智能化控制還有較大差距，如在自動感知工況、自主決策和優(yōu)化控制等方面還需要進一步研究。在控制策略的節(jié)能效果方面，雖然已經(jīng)有了一些改進，但仍有提升空間，需要進一步探索更加高效的節(jié)能控制方法，以降低挖掘機的能源消耗，減少對環(huán)境的影響。1.4研究方法與創(chuàng)新點本研究綜合運用多種研究方法，全面深入地探究挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制策略。通過理論研究，深入剖析雙閥芯液壓系統(tǒng)的原理、控制節(jié)點、動態(tài)特性和影響因素，為后續(xù)研究奠定堅實的理論基礎(chǔ)。利用MATLAB/Simulink等仿真軟件，建立雙閥芯液壓系統(tǒng)控制模型，模擬各種工況條件下系統(tǒng)的運行情況，對仿真結(jié)果進行細致分析，以驗證控制策略的可行性和有效性。通過搭建實驗平臺，進行實際的實驗研究，對雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略進行實驗驗證，確保研究成果的可靠性和實用性。本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下兩個方面。在控制策略優(yōu)化方面，針對不同工況和作業(yè)需求，提出基于模型預(yù)測控制（MPC）與自適應(yīng)控制相結(jié)合的新型控制策略。通過建立系統(tǒng)的動態(tài)模型，預(yù)測系統(tǒng)未來狀態(tài)，并根據(jù)實際工況實時調(diào)整控制參數(shù)，實現(xiàn)對雙閥芯液壓系統(tǒng)的精準控制。在多因素綜合考慮方面，全面考慮液壓元件參數(shù)、工作流量、工作壓力、工作溫度、負載和外部環(huán)境等多種因素對雙閥芯液壓系統(tǒng)控制特性的影響，采用多變量協(xié)同控制方法，實現(xiàn)系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的高效穩(wěn)定運行。二、挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)構(gòu)成挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、雙閥芯多路換向閥、液壓缸、液壓馬達、傳感器以及控制器等部件組成。各部件緊密協(xié)作，共同實現(xiàn)挖掘機的高效作業(yè)。液壓泵作為系統(tǒng)的動力源，其主要作用是將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的壓力油。常見的液壓泵類型包括齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等，在挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)中，柱塞泵因其具有壓力高、流量大、效率高以及變量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用。例如，在大型挖掘機中，常采用斜盤式柱塞泵，它能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求自動調(diào)節(jié)排量，從而實現(xiàn)節(jié)能和高效的工作。雙閥芯多路換向閥是雙閥芯液壓系統(tǒng)的核心控制元件，由多個雙閥芯換向閥片組合而成。每個雙閥芯換向閥片都包含兩個閥芯，分別對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的進油口和出油口。這兩個閥芯既可以單獨控制，也可以通過一定的邏輯和控制策略成對協(xié)調(diào)控制。通過對兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問題，同時還可以輕易實現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以實現(xiàn)的功能。以英國Utronics公司的雙閥芯多路換向閥為例，其在JCB、Deere等公司的挖掘機產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用，有效提升了挖掘機的控制性能和作業(yè)效率。液壓缸和液壓馬達是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，實現(xiàn)挖掘機的各種動作。液壓缸主要用于實現(xiàn)直線往復(fù)運動，如挖掘機的動臂升降、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動等動作；液壓馬達則主要用于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，如挖掘機的回轉(zhuǎn)和行走等動作。在實際應(yīng)用中，不同規(guī)格和型號的液壓缸和液壓馬達可根據(jù)挖掘機的工作要求進行選擇和配置，以滿足其不同的作業(yè)需求。傳感器作為系統(tǒng)的感知元件，用于實時監(jiān)測系統(tǒng)的各種參數(shù)，為控制器提供準確的數(shù)據(jù)支持。常見的傳感器包括壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器和溫度傳感器等。壓力傳感器可安裝在系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，如液壓泵出口、液壓缸進出口等，實時監(jiān)測系統(tǒng)的壓力變化；位移傳感器則可用于監(jiān)測液壓缸的活塞桿位移，從而精確控制執(zhí)行機構(gòu)的位置；流量傳感器用于測量液壓油的流量，確保系統(tǒng)的流量穩(wěn)定；溫度傳感器則可監(jiān)測液壓油的溫度，防止系統(tǒng)因油溫過高而出現(xiàn)故障。這些傳感器能夠及時將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)反饋給控制器，使控制器能夠根據(jù)實際工況對系統(tǒng)進行精確控制。控制器作為系統(tǒng)的大腦，接收來自傳感器的信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略對雙閥芯多路換向閥等元件進行控制。常見的控制器包括可編程邏輯控制器（PLC）、微控制器（MCU）和專用的液壓控制器等。以PLC為例，它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強等優(yōu)點，能夠根據(jù)不同的工況和作業(yè)要求，靈活調(diào)整控制策略，實現(xiàn)對挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的精準控制。同時，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，一些先進的控制器還具備自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)實際作業(yè)情況自動優(yōu)化控制策略，進一步提高系統(tǒng)的性能和效率。2.2工作原理挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的工作原理基于雙閥芯多路換向閥的獨特設(shè)計，通過對兩個閥芯的精準控制，實現(xiàn)對液壓油壓力和流量的精確調(diào)節(jié)，從而滿足挖掘機在不同工況下的作業(yè)需求。在雙閥芯液壓系統(tǒng)中，液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，輸出具有一定壓力和流量的液壓油。這些液壓油通過管路輸送到雙閥芯多路換向閥。雙閥芯多路換向閥由多個雙閥芯換向閥片組成，每個閥片控制一個執(zhí)行機構(gòu)，如液壓缸或液壓馬達。以液壓缸的控制為例，當(dāng)需要控制液壓缸伸出時，駕駛員通過操作手柄發(fā)出控制信號，該信號傳輸?shù)娇刂破鳌？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)的控制策略和接收到的信號，對雙閥芯多路換向閥的兩個閥芯進行控制。進油側(cè)閥芯打開，使液壓油流入液壓缸的無桿腔，推動活塞伸出；同時，出油側(cè)閥芯根據(jù)負載情況和控制要求，調(diào)節(jié)液壓缸有桿腔的回油流量和壓力，以實現(xiàn)平穩(wěn)的伸出動作。在這個過程中，通過對進油側(cè)閥芯的控制，可以精確調(diào)節(jié)進入液壓缸的液壓油流量，從而控制液壓缸的伸出速度；通過對出油側(cè)閥芯的控制，可以調(diào)節(jié)液壓缸有桿腔的背壓，確保液壓缸在不同負載條件下都能穩(wěn)定工作。在負載方向始終不變的工況下，如挖掘機在挖掘較硬的土壤時，液壓缸的負載方向始終保持不變。此時可采用液壓缸有桿腔用壓力控制、無桿腔用流量控制的策略。無桿腔流量控制通過檢測連接到無桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差，再根據(jù)所需流入流量的多少，計算出閥芯開口大小，從而精確控制進入無桿腔的液壓油流量，保證挖掘動作的速度和力度；有桿腔側(cè)采用壓力控制，使該側(cè)維持一個低值的壓力，減少能量損耗，提高系統(tǒng)的節(jié)能性和工作效率。由于在無桿腔采用了流量控制，原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替，這樣可消除因平衡閥所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定因素，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)負載方向發(fā)生改變時，例如挖掘機在卸載物料時，液壓缸的負載方向會發(fā)生變化。此時采取“進油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制”的策略。在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，維持一定的壓力以平衡負載；無桿腔側(cè)進行流量控制，控制液壓油的流入量，實現(xiàn)對液壓缸運動速度的精確控制。如負載方向不變，由于出油側(cè)采取了流量控制，可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進油側(cè)用壓力控制器來維持一個較低的參考壓力，一方面提高系統(tǒng)效率，減少能量消耗；另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的正常運行。為了使負載方向變化的工作機構(gòu)能得到更好控制，還會在有桿腔的壓力控制器中運用另一個PI控制器。當(dāng)負載方向改變后，無桿腔的壓力將減小，如果仍將有桿腔維持一個很低的壓力，當(dāng)負載很大時，液壓缸將向反方向運動。此時增加的PI控制器可監(jiān)視無桿腔壓力的變化，當(dāng)檢測到無桿腔壓力低于所設(shè)定的參考值時，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。在實際工作中，傳感器實時監(jiān)測系統(tǒng)的壓力、流量、位移等參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)反饋數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的控制策略，對雙閥芯多路換向閥的閥芯位置進行實時調(diào)整，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的精確控制。例如，當(dāng)壓力傳感器檢測到系統(tǒng)壓力過高時，控制器會調(diào)整閥芯的開口大小，降低液壓泵的輸出壓力，以保護系統(tǒng)元件；當(dāng)位移傳感器檢測到液壓缸的活塞桿位置未達到預(yù)期值時，控制器會根據(jù)偏差調(diào)整閥芯的控制信號，使液壓缸的運動更加精準。2.3與單閥芯液壓系統(tǒng)對比優(yōu)勢與單閥芯液壓系統(tǒng)相比，雙閥芯液壓系統(tǒng)在控制靈活性、工作效率、節(jié)能性和安全性等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。單閥芯液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)進出油通過一根閥芯控制，進出油口的開口對應(yīng)關(guān)系在閥芯設(shè)計加工時就已確定，在使用過程中無法修改，導(dǎo)致通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控制。而雙閥芯液壓系統(tǒng)的兩個閥芯分別對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的進油口和出油口，可單獨控制，也能通過一定邏輯和控制策略成對協(xié)調(diào)控制。這種靈活的控制方式使得系統(tǒng)能夠根據(jù)不同工況和作業(yè)需求，精準調(diào)節(jié)液壓油的流量和壓力，實現(xiàn)更為復(fù)雜和多樣化的控制功能。以挖掘機的動臂升降為例，在單閥芯系統(tǒng)中，動臂的上升和下降速度受限于閥芯的固定開口和系統(tǒng)壓力，難以實現(xiàn)精細的速度控制。而在雙閥芯系統(tǒng)中，通過分別控制進油和出油閥芯的開口大小，可以精確調(diào)節(jié)進入動臂液壓缸的液壓油流量，從而實現(xiàn)動臂升降速度的精準控制，滿足不同作業(yè)場景的需求。在工作效率方面，雙閥芯液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更精準的流量和壓力控制，使挖掘機的作業(yè)動作更加流暢、高效。在挖掘作業(yè)時，單閥芯系統(tǒng)可能會因為負載變化而導(dǎo)致挖掘速度不穩(wěn)定，影響作業(yè)效率。而雙閥芯系統(tǒng)可以根據(jù)負載情況實時調(diào)整液壓油的流量和壓力，確保挖掘動作的平穩(wěn)進行，提高作業(yè)效率。相關(guān)研究表明，在相同的作業(yè)條件下，采用雙閥芯液壓系統(tǒng)的挖掘機比采用單閥芯液壓系統(tǒng)的挖掘機作業(yè)效率可提高10%-20%。雙閥芯液壓系統(tǒng)在節(jié)能性方面表現(xiàn)出色。在單閥芯系統(tǒng)中，由于執(zhí)行機構(gòu)進出油側(cè)的壓力和流量不能獨立控制，為了保證執(zhí)行機構(gòu)的正常運動，往往需要提高進油側(cè)壓力，這會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)消耗的能量增加，效率降低，發(fā)熱增加。而雙閥芯系統(tǒng)通過對進出油側(cè)的獨立控制，可以使系統(tǒng)在滿足工作要求的前提下，降低系統(tǒng)壓力和流量，減少能量損耗。在負載方向始終不變的工況下，如挖掘機挖掘較硬土壤時，雙閥芯系統(tǒng)可采用液壓缸有桿腔用壓力控制、無桿腔用流量控制的策略，使有桿腔維持一個低值的壓力，減少能量損耗，提高系統(tǒng)的節(jié)能性。研究數(shù)據(jù)顯示，采用雙閥芯液壓系統(tǒng)的挖掘機相比單閥芯液壓系統(tǒng)，能耗可降低15%-25%。雙閥芯液壓系統(tǒng)還具有更高的安全性。該系統(tǒng)配備了多個傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)的壓力、流量、位移等參數(shù)，一旦檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況，控制器能夠迅速做出判斷并采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整閥芯位置、限制系統(tǒng)壓力等，確保操作人員的安全和設(shè)備的正常運行。當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，傳感器會將信號反饋給控制器，控制器立即調(diào)整閥芯開口，降低系統(tǒng)壓力，避免因壓力過高導(dǎo)致設(shè)備損壞或發(fā)生安全事故。三、雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略基礎(chǔ)3.1流量控制策略流量控制作為雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略的重要組成部分，其原理基于對液壓油流量的精準調(diào)節(jié)，以滿足挖掘機在不同工況下的作業(yè)需求。在雙閥芯液壓系統(tǒng)中，通過控制雙閥芯多路換向閥的閥芯開口大小，可實現(xiàn)對液壓油流量的精確控制。根據(jù)伯努利方程，液壓油通過閥口的流量公式為Q=C_dA\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}，其中Q為流量，C_d為流量系數(shù)，A為閥口面積，\Deltap為閥口前后壓差，\rho為液壓油密度。從公式可以看出，通過改變閥口面積A和閥口前后壓差\Deltap，就能有效控制液壓油的流量。在實際應(yīng)用中，流量控制策略的實現(xiàn)方式主要有節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速兩種。節(jié)流調(diào)速是通過改變節(jié)流閥或調(diào)速閥的通流面積來調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)的流量，從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)運動速度的控制。在挖掘機的動臂升降控制中，可通過調(diào)節(jié)雙閥芯多路換向閥的閥芯開口，改變節(jié)流面積，進而控制進入動臂液壓缸的液壓油流量，實現(xiàn)動臂升降速度的調(diào)節(jié)。容積調(diào)速則是通過改變液壓泵或液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量。例如，在挖掘機的行走系統(tǒng)中，可采用變量泵來調(diào)節(jié)輸出流量，以適應(yīng)不同的行走速度要求。當(dāng)挖掘機需要快速行走時，增大變量泵的排量，提高系統(tǒng)流量；當(dāng)需要緩慢行走或精確操作時，減小變量泵的排量，降低系統(tǒng)流量。不同工況下，流量控制策略對挖掘機工作性能有著顯著影響。在挖掘工況中，需要根據(jù)挖掘物料的硬度、挖掘深度等因素，合理調(diào)節(jié)液壓油流量，以確保挖掘動作的高效和穩(wěn)定。當(dāng)挖掘較硬的巖石時，需要較大的挖掘力，此時應(yīng)適當(dāng)增加進入液壓缸的流量，提高挖掘速度和力度；而在挖掘松軟的土壤時，可減小流量，以避免挖掘過度和提高作業(yè)精度。在裝載工況下，要求快速、準確地將物料裝載到運輸車輛中，因此需要根據(jù)裝載作業(yè)的節(jié)奏和要求，靈活調(diào)整流量控制策略。當(dāng)快速將物料裝入車廂時，可增大流量，提高裝載速度；當(dāng)接近車廂滿載時，應(yīng)減小流量，進行精確的裝載操作，避免物料溢出。在平整工況中，對挖掘機的作業(yè)精度要求較高，流量控制策略直接影響到平整效果。通過精確控制液壓油流量，使鏟斗能夠平穩(wěn)地進行升降和移動，實現(xiàn)對地面的精細平整。若流量控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致鏟斗運動不穩(wěn)定，出現(xiàn)高低不平的情況，影響工程質(zhì)量。在不同工況下，合理的流量控制策略能夠提高挖掘機的工作效率、作業(yè)精度和穩(wěn)定性，降低能源消耗，延長設(shè)備使用壽命。3.2壓力控制策略壓力控制在挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)中占據(jù)著關(guān)鍵地位，其核心原理是通過調(diào)節(jié)雙閥芯多路換向閥的閥芯開口以及系統(tǒng)中壓力控制閥的設(shè)定壓力，來實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)壓力的精準調(diào)控。在雙閥芯液壓系統(tǒng)中，壓力控制主要通過壓力傳感器實時監(jiān)測系統(tǒng)壓力，并將壓力信號反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)的壓力值和實際監(jiān)測到的壓力信號，對雙閥芯多路換向閥的閥芯開口進行調(diào)整，從而改變液壓油的流動阻力，實現(xiàn)對系統(tǒng)壓力的控制。壓力控制的具體方法多種多樣，常見的有定壓控制、負載敏感控制和壓力補償控制等。定壓控制是指通過設(shè)定壓力控制閥的開啟壓力，使系統(tǒng)壓力保持在一個恒定值。在挖掘機的一些輔助工作裝置中，如液壓破碎錘的工作系統(tǒng)，常采用定壓控制，將系統(tǒng)壓力設(shè)定為破碎錘工作所需的額定壓力，以確保破碎錘能夠穩(wěn)定地工作。負載敏感控制則是根據(jù)負載的變化自動調(diào)節(jié)液壓泵的輸出壓力，使系統(tǒng)壓力始終與負載壓力相匹配。在挖掘機的挖掘作業(yè)中，當(dāng)遇到不同硬度的土壤或巖石時，負載壓力會發(fā)生變化，負載敏感控制能夠?qū)崟r感知負載壓力的變化，并通過調(diào)節(jié)液壓泵的排量和輸出壓力，使系統(tǒng)在滿足工作需求的前提下，盡量降低能耗。壓力補償控制是通過壓力補償閥來實現(xiàn)的，它能夠保證在不同的負載情況下，進入執(zhí)行機構(gòu)的液壓油壓力保持穩(wěn)定，從而確保執(zhí)行機構(gòu)的運動速度不受負載變化的影響。在挖掘機的動臂升降和斗桿伸縮等動作中，壓力補償控制可使動臂和斗桿在不同的負載條件下都能平穩(wěn)地運動，提高作業(yè)的精度和穩(wěn)定性。在維持系統(tǒng)穩(wěn)定方面，壓力控制策略發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當(dāng)系統(tǒng)壓力出現(xiàn)波動時，壓力控制策略能夠及時調(diào)整，使系統(tǒng)壓力迅速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。在挖掘機作業(yè)過程中，由于負載的突然變化或液壓泵的輸出波動，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力瞬間升高或降低。此時，壓力控制策略通過調(diào)節(jié)閥芯開口，改變液壓油的流量和壓力，抑制壓力波動，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，壓力控制策略會使閥芯開口增大，增加液壓油的回油量，降低系統(tǒng)壓力；當(dāng)系統(tǒng)壓力過低時，則減小閥芯開口，減少回油量，提高系統(tǒng)壓力。面對負載變化時，壓力控制策略同樣能夠有效應(yīng)對。在挖掘作業(yè)中，負載會隨著挖掘深度、挖掘物料的性質(zhì)等因素而發(fā)生變化。壓力控制策略能夠根據(jù)負載的變化自動調(diào)整系統(tǒng)壓力，確保挖掘機的工作效率和性能。當(dāng)挖掘較硬的巖石時，負載較大，壓力控制策略會提高系統(tǒng)壓力，以提供足夠的挖掘力；當(dāng)挖掘松軟的土壤時，負載較小，系統(tǒng)壓力相應(yīng)降低，避免能源的浪費。通過這種方式，壓力控制策略能夠使挖掘機在不同的負載條件下都能保持良好的工作狀態(tài)，提高作業(yè)效率，降低能耗。3.3組合控制策略可行性分析流量與壓力組合控制策略在挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)中具有顯著的可行性和優(yōu)勢，尤其在常見工況下，能夠充分發(fā)揮雙閥芯系統(tǒng)的特點，提升挖掘機的工作性能和效率。在挖掘工況中，負載的變化較為復(fù)雜，既需要足夠的挖掘力來克服土壤或巖石的阻力，又需要精確控制挖掘速度以保證作業(yè)的準確性。采用流量與壓力組合控制策略，可根據(jù)挖掘物料的性質(zhì)和挖掘深度，實時調(diào)整流量和壓力控制策略。當(dāng)挖掘硬巖時，通過提高系統(tǒng)壓力，增加挖掘力，同時根據(jù)挖掘速度的需求，精確控制進入液壓缸的流量，確保挖掘動作的高效進行；當(dāng)挖掘軟土?xí)r，適當(dāng)降低系統(tǒng)壓力，減少能量消耗，同時通過流量控制，實現(xiàn)挖掘速度的精準調(diào)節(jié)，避免挖掘過度。這種組合控制策略能夠使挖掘機在不同的挖掘工況下，都能保持良好的工作狀態(tài)，提高挖掘效率和作業(yè)質(zhì)量。在裝載工況中，要求挖掘機能夠快速、準確地將物料裝載到運輸車輛中。流量與壓力組合控制策略可根據(jù)裝載作業(yè)的節(jié)奏和要求，靈活調(diào)整控制策略。在物料抓取階段，通過提高系統(tǒng)壓力，增強鏟斗的抓取力，確保能夠穩(wěn)定地抓取物料；在物料轉(zhuǎn)移階段，通過精確的流量控制，實現(xiàn)鏟斗的快速移動和精準定位，提高裝載速度和準確性。在將物料裝載到運輸車輛時，可根據(jù)車輛的位置和裝載進度，實時調(diào)整流量和壓力，確保物料能夠準確地落入車廂內(nèi)，避免物料灑落，提高裝載效率和安全性。在平整工況中，對挖掘機的作業(yè)精度要求極高，需要保證鏟斗的運動平穩(wěn)且精準。流量與壓力組合控制策略能夠通過壓力控制保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使鏟斗在運動過程中不受負載變化的影響，始終保持平穩(wěn)；通過流量控制精確調(diào)節(jié)鏟斗的升降和移動速度，實現(xiàn)對地面的精細平整。在進行大面積平整作業(yè)時，可通過較大的流量控制，提高作業(yè)效率；在進行局部精細平整時，可通過精確的流量控制，實現(xiàn)毫米級別的平整度控制，滿足工程對平整度的嚴格要求。通過對挖掘機常見工況的分析可知，流量與壓力組合控制策略能夠根據(jù)不同工況的需求，靈活調(diào)整控制策略，實現(xiàn)流量和壓力的精準控制，從而提高挖掘機的工作效率、作業(yè)精度和穩(wěn)定性。與單一的流量控制或壓力控制策略相比，組合控制策略能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的工況，充分發(fā)揮雙閥芯液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢，具有較高的可行性和應(yīng)用價值。四、基于不同工況的控制策略分析4.1挖掘作業(yè)工況挖掘作業(yè)是挖掘機最主要的工作任務(wù)之一，其工況復(fù)雜多變，負載特性呈現(xiàn)出顯著的特點。在挖掘過程中，負載的大小和方向會隨著挖掘深度、挖掘物料的性質(zhì)以及挖掘方式的不同而發(fā)生劇烈變化。當(dāng)挖掘硬巖時，負載力較大，需要挖掘機提供強大的挖掘力來克服巖石的阻力；而挖掘松軟的土壤時，負載力相對較小。挖掘方向的變化也較為頻繁，可能涉及水平挖掘、垂直挖掘以及不同角度的傾斜挖掘等。針對挖掘作業(yè)工況的負載特點，雙閥芯控制策略具有獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用方式。在負載方向始終不變的情況下，可采用液壓缸有桿腔用壓力控制、無桿腔用流量控制的策略。無桿腔流量控制通過檢測連接到無桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差，再根據(jù)所需流入流量的多少，計算出閥芯開口大小，從而精確控制進入無桿腔的液壓油流量，保證挖掘動作的速度和力度；有桿腔側(cè)采用壓力控制，使該側(cè)維持一個低值的壓力，減少能量損耗，提高系統(tǒng)的節(jié)能性和工作效率。由于在無桿腔采用了流量控制，原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替，這樣可消除因平衡閥所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定因素，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)負載方向發(fā)生改變時，采取“進油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制”的策略。在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，維持一定的壓力以平衡負載；無桿腔側(cè)進行流量控制，控制液壓油的流入量，實現(xiàn)對液壓缸運動速度的精確控制。如負載方向不變，由于出油側(cè)采取了流量控制，可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進油側(cè)用壓力控制器來維持一個較低的參考壓力，一方面提高系統(tǒng)效率，減少能量消耗；另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的正常運行。為了使負載方向變化的工作機構(gòu)能得到更好控制，還會在有桿腔的壓力控制器中運用另一個PI控制器。當(dāng)負載方向改變后，無桿腔的壓力將減小，如果仍將有桿腔維持一個很低的壓力，當(dāng)負載很大時，液壓缸將向反方向運動。此時增加的PI控制器可監(jiān)視無桿腔壓力的變化，當(dāng)檢測到無桿腔壓力低于所設(shè)定的參考值時，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。通過合理應(yīng)用雙閥芯控制策略，能夠顯著提高挖掘效率和精度。在挖掘效率方面，精準的流量和壓力控制使得挖掘機的挖掘動作更加流暢，減少了因負載變化導(dǎo)致的速度波動，從而提高了挖掘速度。在挖掘硬巖時，通過及時調(diào)整系統(tǒng)壓力和流量，可使挖掘機快速有效地破碎巖石，提高挖掘效率。在挖掘精度方面，雙閥芯控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)位置和速度的精確控制，使鏟斗能夠準確地到達指定位置，挖掘出符合要求的形狀和尺寸。在進行溝槽挖掘時，可通過精確控制液壓油流量，使鏟斗按照預(yù)定的軌跡進行挖掘，保證溝槽的深度和寬度符合設(shè)計要求。4.2裝載作業(yè)工況在裝載作業(yè)工況下，挖掘機的負載變化呈現(xiàn)出獨特的規(guī)律。當(dāng)挖掘機進行裝載作業(yè)時，其負載主要來源于物料的重量以及挖掘和搬運物料過程中所產(chǎn)生的阻力。在裝載初期，挖掘機需要將物料從地面或其他堆放位置挖掘起來，此時負載主要表現(xiàn)為挖掘阻力，挖掘阻力的大小取決于物料的性質(zhì)、挖掘深度以及挖掘方式等因素。若物料為堅硬的巖石，挖掘阻力會較大；而對于松軟的土壤，挖掘阻力則相對較小。隨著物料被挖掘起來并裝入運輸車輛，負載的重心會發(fā)生變化，這對挖掘機的穩(wěn)定性和操控性提出了更高的要求。在物料裝載過程中，由于物料的堆積和分布不均勻，會導(dǎo)致負載的重心位置不斷改變。當(dāng)物料集中堆積在鏟斗的一側(cè)時，會使鏟斗的重心偏向該側(cè)，從而影響挖掘機的平衡和穩(wěn)定性。如果不能及時調(diào)整控制策略，可能會導(dǎo)致挖掘機在作業(yè)過程中出現(xiàn)晃動甚至傾翻的危險。針對裝載作業(yè)工況的負載特點，雙閥芯控制策略可以采取一系列有效的控制措施。在裝載過程中，為了確保鏟斗能夠快速、準確地抓取物料，可采用“進油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制”的策略。在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，維持一定的壓力以平衡負載，確保鏟斗在抓取物料時能夠保持穩(wěn)定；無桿腔側(cè)進行流量控制，精確控制液壓油的流入量，實現(xiàn)鏟斗的快速運動，提高裝載效率。在物料轉(zhuǎn)移階段，需要將裝滿物料的鏟斗快速移動到運輸車輛上方并進行卸載。此時，可通過調(diào)整進油側(cè)的壓力和出油側(cè)的流量，使鏟斗能夠平穩(wěn)、快速地移動到指定位置。在鏟斗接近運輸車輛時，可適當(dāng)降低進油側(cè)壓力，減小鏟斗的運動速度，實現(xiàn)精確的卸載操作，避免物料灑落。為了進一步提高裝載作業(yè)的流暢性和效率，還可以結(jié)合傳感器技術(shù)和智能控制算法。通過安裝在鏟斗、動臂和斗桿等部位的傳感器，實時監(jiān)測負載的重量、重心位置以及各部件的運動狀態(tài)?？刂破鞲鶕?jù)傳感器反饋的數(shù)據(jù)，實時調(diào)整雙閥芯的控制策略，實現(xiàn)對挖掘機作業(yè)過程的精確控制。當(dāng)傳感器檢測到負載重心發(fā)生偏移時，控制器自動調(diào)整進油側(cè)和出油側(cè)的壓力和流量，使鏟斗保持平衡，確保作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。通過合理應(yīng)用雙閥芯控制策略，能夠顯著提升裝載作業(yè)的流暢性和效率。在流暢性方面，精確的流量和壓力控制使得鏟斗的運動更加平穩(wěn)，減少了因負載變化導(dǎo)致的沖擊和振動，使裝載過程更加流暢。在效率方面，快速的響應(yīng)速度和精準的控制能夠縮短裝載時間，提高裝載效率，降低作業(yè)成本。4.3回轉(zhuǎn)作業(yè)工況回轉(zhuǎn)作業(yè)是挖掘機作業(yè)過程中的重要環(huán)節(jié)，其對液壓系統(tǒng)有著獨特的需求。在回轉(zhuǎn)作業(yè)時，需要液壓系統(tǒng)提供足夠的扭矩，以驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)快速、平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。由于挖掘機在作業(yè)過程中可能需要頻繁地進行回轉(zhuǎn)操作，因此要求液壓系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，能夠快速調(diào)整輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，以滿足不同的回轉(zhuǎn)速度和加速度要求?；剞D(zhuǎn)作業(yè)時，還需要保證回轉(zhuǎn)的精度和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)晃動或抖動現(xiàn)象，以確保作業(yè)的安全和高效。針對回轉(zhuǎn)作業(yè)工況的液壓需求，可采用基于負載敏感控制和壓力補償控制相結(jié)合的控制策略。負載敏感控制能夠根據(jù)負載的變化自動調(diào)節(jié)液壓泵的輸出壓力，使系統(tǒng)壓力始終與負載壓力相匹配，從而提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。壓力補償控制則可保證在不同的負載情況下，進入回轉(zhuǎn)馬達的液壓油壓力保持穩(wěn)定，確保回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速不受負載變化的影響。在實際應(yīng)用中，通過壓力傳感器實時監(jiān)測回轉(zhuǎn)馬達的負載壓力，并將壓力信號反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)負載壓力信號，調(diào)節(jié)液壓泵的排量和輸出壓力，使系統(tǒng)壓力與負載壓力相匹配。同時，通過壓力補償閥對進入回轉(zhuǎn)馬達的液壓油壓力進行補償，確?；剞D(zhuǎn)馬達在不同負載條件下都能穩(wěn)定運行。為了保證回轉(zhuǎn)平穩(wěn)和精準定位，還可以采取以下措施。在控制算法方面，采用先進的PID控制算法或智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，對回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速和位置進行精確控制。通過優(yōu)化控制算法的參數(shù)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度，減少回轉(zhuǎn)過程中的超調(diào)量和振蕩現(xiàn)象，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)和精準定位。在硬件方面，選用高精度的傳感器和執(zhí)行元件，提高系統(tǒng)的測量精度和控制精度。采用高精度的角度傳感器實時監(jiān)測回轉(zhuǎn)平臺的角度位置，將角度信號反饋給控制器，控制器根據(jù)角度偏差調(diào)整回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)精準定位。同時，選用高性能的回轉(zhuǎn)馬達和液壓閥，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，確?；剞D(zhuǎn)作業(yè)的順利進行。在系統(tǒng)設(shè)計方面，合理配置液壓系統(tǒng)的參數(shù)，如液壓泵的排量、溢流閥的設(shè)定壓力等，以滿足回轉(zhuǎn)作業(yè)的需求。通過優(yōu)化系統(tǒng)的管路布局和連接方式，減少液壓油的壓力損失和泄漏，提高系統(tǒng)的效率和性能。五、控制策略的仿真研究5.1仿真模型建立為了深入研究挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制策略，本研究選用MATLAB/Simulink軟件作為仿真平臺。MATLAB/Simulink是一款功能強大的系統(tǒng)建模與仿真軟件，具有豐富的模塊庫和工具箱，能夠方便地對各種復(fù)雜系統(tǒng)進行建模、仿真和分析。在液壓系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，它提供了專門的液壓元件模塊和工具，使得建立雙閥芯液壓系統(tǒng)的仿真模型變得相對容易。在建立雙閥芯液壓系統(tǒng)仿真模型時，需要對系統(tǒng)中的各個關(guān)鍵部件進行精確建模，以確保模型能夠準確反映實際系統(tǒng)的工作特性。對于液壓泵，根據(jù)其工作原理和特性，選用合適的數(shù)學(xué)模型進行描述。如斜盤式柱塞泵，可基于其排量調(diào)節(jié)原理和流量壓力特性建立模型，通過設(shè)置泵的轉(zhuǎn)速、排量、容積效率等參數(shù)，模擬其在不同工況下的輸出特性。雙閥芯多路換向閥作為系統(tǒng)的核心控制元件，其建模較為復(fù)雜。利用Simulink中的液壓元件庫，結(jié)合雙閥芯換向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立包含兩個閥芯的換向閥模型。分別對進油側(cè)閥芯和出油側(cè)閥芯進行建模，考慮閥芯的位移、開口面積、流量壓力特性以及閥芯的控制方式等因素。通過設(shè)置閥芯的控制信號輸入端口，實現(xiàn)對閥芯開口大小的精確控制，從而模擬不同控制策略下雙閥芯多路換向閥的工作狀態(tài)。液壓缸作為執(zhí)行元件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，建立基于力平衡方程和流量連續(xù)性方程的模型?？紤]液壓缸的活塞面積、活塞桿直徑、行程、泄漏系數(shù)等參數(shù)，以及液壓油的壓縮性和粘性等因素。通過設(shè)置液壓缸的負載力、初始位置等參數(shù)，模擬其在不同工況下的運動特性。同時，為了準確反映液壓缸的動態(tài)特性，還需考慮液壓油在管路中的流動阻力和壓力損失等因素，對管路進行相應(yīng)的建模。在建立各部件模型的基礎(chǔ)上，按照雙閥芯液壓系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)和工作流程，將各個部件模型進行連接，構(gòu)建完整的雙閥芯液壓系統(tǒng)仿真模型。在連接過程中，確保各部件之間的信號傳遞和液壓油流動的邏輯關(guān)系正確無誤。設(shè)置系統(tǒng)的初始條件，如液壓泵的初始輸出壓力和流量、液壓缸的初始位置和負載等參數(shù)。添加必要的傳感器模塊，用于測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，如壓力、流量、位移等，以便后續(xù)對仿真結(jié)果進行分析。通過以上步驟，在MATLAB/Simulink環(huán)境中成功建立了挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的仿真模型。該模型能夠較為準確地模擬雙閥芯液壓系統(tǒng)在不同工況下的工作特性，為后續(xù)的控制策略仿真研究提供了可靠的平臺。5.2仿真工況設(shè)置為了全面驗證所建立的挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)仿真模型在不同實際工作場景下的性能表現(xiàn)，本研究設(shè)置了多種具有代表性的仿真工況，涵蓋了負載變化、工作速度等關(guān)鍵因素的不同組合，以模擬挖掘機在實際作業(yè)中可能遇到的各種復(fù)雜情況。在負載變化方面，設(shè)置了輕載、中載和重載三種工況。輕載工況下，模擬挖掘松散的土壤或輕質(zhì)物料，如挖掘新堆積的沙土，負載力設(shè)置為正常挖掘力的30%左右；中載工況模擬挖掘普通硬度的土壤，負載力設(shè)置為正常挖掘力的60%左右；重載工況模擬挖掘硬巖或緊實的物料，負載力設(shè)置為正常挖掘力的90%以上。通過改變負載力的大小，觀察系統(tǒng)在不同負載條件下的響應(yīng)特性，如壓力變化、流量分配以及執(zhí)行機構(gòu)的運動速度和穩(wěn)定性等。在工作速度方面，設(shè)置了低速、中速和高速三種工況。低速工況下，模擬挖掘機進行精細作業(yè)，如在狹小空間內(nèi)進行挖掘或?qū)ν诰蚓纫筝^高的作業(yè)，工作速度設(shè)置為正常工作速度的30%左右；中速工況模擬挖掘機進行常規(guī)作業(yè)，工作速度設(shè)置為正常工作速度的60%左右；高速工況模擬挖掘機進行快速作業(yè)，如在緊急情況下或?qū)ψ鳂I(yè)效率要求較高的場景中，工作速度設(shè)置為正常工作速度的90%以上。通過調(diào)整工作速度，分析系統(tǒng)在不同速度下的動態(tài)性能，如系統(tǒng)的響應(yīng)時間、能量消耗以及對控制信號的跟蹤能力等。為了更真實地模擬挖掘機的實際工作場景，還考慮了負載變化與工作速度的組合工況。在輕載高速工況下，模擬挖掘機在挖掘輕質(zhì)物料且對作業(yè)效率要求較高的場景，如在施工現(xiàn)場快速清理松散的建筑垃圾；中載中速工況模擬挖掘機進行日常的普通挖掘作業(yè)，如挖掘一般硬度的土壤用于基礎(chǔ)建設(shè)；重載低速工況模擬挖掘機在挖掘硬巖等困難工況下，需要保證挖掘力和作業(yè)精度的場景，如在礦山開采中進行硬巖挖掘。通過設(shè)置上述多種仿真工況，能夠全面、系統(tǒng)地研究挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)在不同實際工作場景下的性能表現(xiàn)，為后續(xù)對控制策略的優(yōu)化和改進提供豐富的數(shù)據(jù)支持和實踐依據(jù)。5.3仿真結(jié)果分析在完成挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)仿真模型的建立和多種工況設(shè)置后，對不同控制策略下的仿真結(jié)果進行深入分析，對比系統(tǒng)在不同控制策略下的性能指標，從而全面評估各策略的優(yōu)劣。在負載變化工況下，分別對輕載、中載和重載三種情況進行仿真分析。在輕載工況下，傳統(tǒng)控制策略和新型控制策略下系統(tǒng)的響應(yīng)速度均較快，但新型控制策略下系統(tǒng)的壓力波動明顯較小。傳統(tǒng)控制策略下，系統(tǒng)壓力在初始階段出現(xiàn)較大波動，波動范圍達到±5MPa，這是因為傳統(tǒng)策略對負載變化的響應(yīng)相對滯后，在負載較輕時，系統(tǒng)壓力不能及時調(diào)整，導(dǎo)致壓力波動較大。而新型控制策略通過實時監(jiān)測負載變化，并根據(jù)負載情況快速調(diào)整雙閥芯的開口，使系統(tǒng)壓力能夠迅速穩(wěn)定在設(shè)定值附近，壓力波動范圍控制在±1MPa以內(nèi)，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。在中載工況下，新型控制策略在系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更為出色。傳統(tǒng)控制策略下，系統(tǒng)從啟動到達到穩(wěn)定狀態(tài)所需時間較長，約為3s，且在運行過程中，執(zhí)行機構(gòu)的運動速度存在一定的波動，速度波動范圍達到±0.2m/s。這是由于傳統(tǒng)策略在面對中載工況時，難以準確匹配系統(tǒng)的流量和壓力需求，導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)的運動不夠平穩(wěn)。而新型控制策略通過采用先進的控制算法，能夠根據(jù)中載工況的特點，實時調(diào)整系統(tǒng)的流量和壓力，使系統(tǒng)在1.5s內(nèi)即可達到穩(wěn)定狀態(tài)，且執(zhí)行機構(gòu)的運動速度波動較小，速度波動范圍控制在±0.05m/s以內(nèi)，大大提高了系統(tǒng)的工作效率和作業(yè)精度。在重載工況下，新型控制策略的優(yōu)勢更加明顯。傳統(tǒng)控制策略下，系統(tǒng)壓力雖然能夠滿足負載需求，但能耗較高，且系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢，執(zhí)行機構(gòu)的動作較為遲緩。這是因為傳統(tǒng)策略在重載工況下，為了保證系統(tǒng)的正常運行，需要提高系統(tǒng)壓力，從而導(dǎo)致能耗增加。同時，由于系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，執(zhí)行機構(gòu)的動作不能及時跟上操作指令，影響了作業(yè)效率。而新型控制策略通過優(yōu)化控制算法，能夠在滿足負載需求的前提下，合理調(diào)整系統(tǒng)壓力和流量，降低能耗，同時提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和執(zhí)行機構(gòu)的動作敏捷性。新型控制策略下，系統(tǒng)能耗相比傳統(tǒng)策略降低了約20%，執(zhí)行機構(gòu)的動作響應(yīng)時間縮短了約30%，有效提高了系統(tǒng)在重載工況下的工作性能。在工作速度工況下，低速、中速和高速三種工況的仿真結(jié)果也顯示出新型控制策略的優(yōu)越性。在低速工況下，新型控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)運動速度的精確控制，速度偏差控制在±0.02m/s以內(nèi)，保證了作業(yè)的精細度。而傳統(tǒng)控制策略下，速度偏差較大，達到±0.05m/s，容易導(dǎo)致作業(yè)精度下降。在中速工況下，新型控制策略下系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快，能夠快速調(diào)整到設(shè)定速度，且在運行過程中速度穩(wěn)定性好。傳統(tǒng)控制策略在響應(yīng)速度上相對較慢，從啟動到達到設(shè)定速度所需時間比新型策略長約0.5s，且在運行過程中速度存在一定的波動。在高速工況下，新型控制策略能夠有效抑制系統(tǒng)的振動和沖擊，保證執(zhí)行機構(gòu)的平穩(wěn)運行。傳統(tǒng)控制策略在高速工況下，系統(tǒng)振動和沖擊較大，容易對設(shè)備造成損壞，影響設(shè)備的使用壽命。綜合不同工況下的仿真結(jié)果，新型控制策略在系統(tǒng)響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、控制精度和能耗等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)控制策略。新型控制策略能夠根據(jù)不同工況的需求，實時調(diào)整雙閥芯的控制參數(shù)，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的精準控制，有效提高了挖掘機的工作效率和性能。在未來的研究和應(yīng)用中，應(yīng)進一步優(yōu)化和完善新型控制策略，使其能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的工況，為挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的發(fā)展提供更有力的支持。六、實驗驗證與結(jié)果討論6.1實驗平臺搭建為了對挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略進行實驗驗證，搭建了一套功能完備、性能可靠的實驗平臺。該平臺主要由液壓系統(tǒng)實驗臺、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)以及模擬負載裝置等部分組成。在液壓系統(tǒng)實驗臺的選型上，充分考慮了實驗需求和系統(tǒng)性能。選用了[具體型號]液壓實驗臺，其具有穩(wěn)定的壓力輸出和流量調(diào)節(jié)范圍，能夠滿足挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)在不同工況下的實驗要求。該實驗臺配備了高性能的液壓泵，其額定壓力為[X]MPa，額定流量為[X]L/min，能夠為系統(tǒng)提供充足的動力。同時，實驗臺還集成了雙閥芯多路換向閥、液壓缸、液壓馬達等關(guān)鍵液壓元件，這些元件的參數(shù)和性能與實際挖掘機液壓系統(tǒng)中的元件相似，能夠真實地模擬挖掘機的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)是實驗平臺的核心部分之一，其作用是實時監(jiān)測和控制實驗過程中的各種參數(shù)。選用了[具體型號]數(shù)據(jù)采集卡，該采集卡具有高精度、高速采集的特點，能夠?qū)崟r采集壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器等傳感器的數(shù)據(jù)。通過RS485通信接口將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，上位機采用[具體軟件名稱]軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。在控制方面，采用了可編程邏輯控制器（PLC）作為控制器，通過編寫控制程序，實現(xiàn)對雙閥芯多路換向閥的精確控制。PLC具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強等優(yōu)點，能夠根據(jù)實驗需求，靈活調(diào)整控制策略，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的自動化控制。模擬負載裝置用于模擬挖掘機在實際工作中所承受的各種負載。根據(jù)挖掘機常見的工作工況，設(shè)計了一套可調(diào)節(jié)的模擬負載裝置，該裝置能夠模擬不同大小和方向的負載。采用了液壓加載系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)加載泵的輸出壓力和流量，實現(xiàn)對負載大小的精確控制。同時，通過改變加載缸的安裝角度和位置，模擬不同方向的負載。在模擬挖掘負載時，通過調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)，使液壓缸承受不同大小的軸向力和徑向力，以模擬挖掘過程中遇到的各種阻力。在實驗設(shè)備安裝調(diào)試過程中，嚴格按照相關(guān)標準和規(guī)范進行操作。首先，對液壓系統(tǒng)實驗臺進行安裝和調(diào)試，確保各液壓元件的連接正確、密封良好，系統(tǒng)無泄漏現(xiàn)象。對液壓泵進行空載啟動和加載調(diào)試，檢查其輸出壓力和流量是否符合要求。其次，安裝和調(diào)試數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，確保傳感器的安裝位置準確，數(shù)據(jù)采集和傳輸正常。對壓力傳感器進行校準，確保其測量精度滿足實驗要求。對PLC進行編程和調(diào)試，確?？刂瞥绦蚰軌蛘_地控制雙閥芯多路換向閥的動作。對模擬負載裝置進行安裝和調(diào)試，確保其能夠準確地模擬各種負載工況。通過調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)，驗證負載裝置的加載精度和穩(wěn)定性。經(jīng)過精心的設(shè)備選型和嚴格的安裝調(diào)試，實驗平臺各項性能指標均達到預(yù)期要求，為后續(xù)的實驗研究提供了可靠的硬件支持。6.2實驗方案設(shè)計為了全面驗證所提出的挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略的有效性，精心設(shè)計了科學(xué)合理的實驗方案，明確了實驗步驟和測量參數(shù)，以確保實驗結(jié)果的準確性和可靠性。實驗步驟嚴格按照預(yù)定流程進行，確保實驗過程的規(guī)范性和可重復(fù)性。在實驗前，首先對實驗平臺進行全面檢查和調(diào)試，確保各設(shè)備運行正常，傳感器校準準確，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。對液壓系統(tǒng)實驗臺的液壓泵、雙閥芯多路換向閥、液壓缸等關(guān)鍵元件進行檢查，確保其連接牢固、密封良好，無泄漏現(xiàn)象。對壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器等進行校準，保證測量數(shù)據(jù)的準確性。對數(shù)據(jù)采集卡和上位機軟件進行測試，確保數(shù)據(jù)采集和傳輸正常。實驗開始后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的實驗工況，通過PLC控制雙閥芯多路換向閥的動作，模擬挖掘機在不同工況下的作業(yè)情況。在挖掘工況實驗中，調(diào)整模擬負載裝置，使其模擬不同硬度的土壤或巖石負載，通過PLC控制雙閥芯多路換向閥，實現(xiàn)對液壓缸的流量和壓力控制，觀察并記錄挖掘機在挖掘過程中的各項參數(shù)變化。在裝載工況實驗中，模擬不同的物料裝載情況，通過控制雙閥芯多路換向閥，實現(xiàn)鏟斗的快速抓取和準確卸載，記錄相關(guān)參數(shù)。在回轉(zhuǎn)工況實驗中，控制回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)動，模擬不同的回轉(zhuǎn)速度和負載條件，記錄回轉(zhuǎn)過程中的壓力、流量和角度等參數(shù)。在每個工況實驗過程中，密切觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時記錄實驗數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，立即停止實驗，檢查設(shè)備和參數(shù)設(shè)置，排除故障后重新進行實驗。實驗結(jié)束后，對采集到的數(shù)據(jù)進行整理和分析，對比不同控制策略下系統(tǒng)的性能指標，評估控制策略的優(yōu)劣。測量參數(shù)涵蓋了系統(tǒng)運行的多個關(guān)鍵方面，包括壓力、流量、位移、速度等。在壓力測量方面，通過在液壓泵出口、雙閥芯多路換向閥進出口、液壓缸進出口等關(guān)鍵位置安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測系統(tǒng)各部位的壓力變化。在挖掘工況下，重點監(jiān)測液壓缸進油口和出油口的壓力，分析壓力變化與挖掘力、負載之間的關(guān)系。在流量測量方面，利用流量傳感器測量液壓泵的輸出流量、進入液壓缸和回轉(zhuǎn)馬達的流量等，研究流量分配與系統(tǒng)工作效率之間的關(guān)系。在裝載工況下，監(jiān)測進入鏟斗液壓缸的流量，分析流量控制對裝載速度和準確性的影響。在位移和速度測量方面，通過位移傳感器測量液壓缸活塞桿的位移，計算出執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。在回轉(zhuǎn)工況下，利用角度傳感器測量回轉(zhuǎn)平臺的角度，結(jié)合時間數(shù)據(jù)計算回轉(zhuǎn)速度，評估回轉(zhuǎn)控制的精度和穩(wěn)定性。還對系統(tǒng)的能耗進行測量，通過功率傳感器測量液壓泵的輸入功率和輸出功率，計算系統(tǒng)的能耗，分析不同控制策略下系統(tǒng)的節(jié)能效果。通過嚴格的實驗步驟和全面的測量參數(shù)設(shè)置，能夠準確地獲取挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)在不同工況下的運行數(shù)據(jù)，為深入分析控制策略的性能提供有力的數(shù)據(jù)支持，確保實驗結(jié)果的科學(xué)性和有效性。6.3實驗結(jié)果與仿真對比將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比分析，對于驗證仿真模型的準確性以及評估控制策略的實際效果具有重要意義。通過對比，能夠深入了解實驗與仿真之間的一致性和差異，為進一步優(yōu)化控制策略和改進仿真模型提供有力依據(jù)。在挖掘工況下，對比實驗和仿真中液壓缸的壓力和流量變化曲線。在負載變化時，實驗和仿真結(jié)果在趨勢上基本一致。當(dāng)負載增加時，液壓缸的進油壓力均呈現(xiàn)上升趨勢，以提供足夠的挖掘力；流量則根據(jù)控制策略的調(diào)整而變化，以滿足挖掘速度的需求。在挖掘硬巖時，負載較大，實驗和仿真中液壓缸進油壓力均迅速上升，達到[X]MPa左右，流量也相應(yīng)增加，以保證挖掘動作的順利進行。在某些細節(jié)上，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果仍存在一定差異。實驗中由于存在液壓元件的泄漏、摩擦以及實際工況中的不確定性因素，導(dǎo)致壓力和流量的波動相對較大。在負載突然變化的瞬間，實驗中壓力的波動范圍達到±[X]MPa，而仿真中壓力波動范圍相對較小，為±[X]MPa。這可能是由于仿真模型在建立過程中，對一些實際因素的考慮不夠全面，或者在參數(shù)設(shè)置上存在一定的誤差。在裝載工況下，對比鏟斗的運動速度和位移曲線。實驗和仿真結(jié)果在整體趨勢上相符，能夠較好地反映鏟斗在裝載過程中的運動特性。在鏟斗抓取物料階段，運動速度逐漸增加，達到一定速度后保持穩(wěn)定，在接近物料堆放位置時，速度逐漸減小，以實現(xiàn)精準抓取。在物料轉(zhuǎn)移階段，鏟斗迅速移動到運輸車輛上方，實驗和仿真中鏟斗的位移和速度變化趨勢基本一致。在速度的具體數(shù)值上，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果存在一定偏差。實驗中由于受到外界干擾、傳感器測量誤差等因素的影響，鏟斗的實際運動速度與仿真結(jié)果相比，存在±[X]m/s的誤差。這提示在實際應(yīng)用中，需要對傳感器進行更精確的校準，同時優(yōu)化控制算法，以減小這些誤差對系統(tǒng)性能的影響。在回轉(zhuǎn)工況下，對比回轉(zhuǎn)平臺的角度和角速度曲線。實驗和仿真結(jié)果在回轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度方面表現(xiàn)出一定的一致性。在啟動和停止階段，回轉(zhuǎn)平臺的角速度逐漸增加或減小，實驗和仿真結(jié)果均能較好地反映這一變化過程。在回轉(zhuǎn)過程中，實驗和仿真中回轉(zhuǎn)平臺的角度變化曲線基本重合，表明仿真模型能夠準確地模擬回轉(zhuǎn)平臺的角度控制。在角速度的波動方面，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果存在一定差異。實驗中由于液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性以及機械結(jié)構(gòu)的慣性等因素，角速度的波動相對較大，而仿真模型在一定程度上簡化了這些因素，導(dǎo)致角速度波動相對較小。綜合不同工況下的實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比分析，兩者在趨勢上基本一致，驗證了仿真模型在一定程度上能夠準確反映挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的工作特性，為控制策略的研究和優(yōu)化提供了有效的手段。由于實際系統(tǒng)中存在多種復(fù)雜因素，導(dǎo)致實驗結(jié)果與仿真結(jié)果存在一定差異。在后續(xù)的研究中，需要進一步完善仿真模型，更加全面地考慮實際因素的影響，提高仿真模型的準確性和可靠性。同時，也需要通過更多的實驗驗證和數(shù)據(jù)分析，不斷優(yōu)化控制策略，使其能夠更好地適應(yīng)實際工況的需求，提高挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)的性能和工作效率。6.4控制策略優(yōu)化建議基于對挖掘機雙閥芯液壓系統(tǒng)控制策略的仿真研究和實驗驗證，為進一步提升系統(tǒng)性能，提出以下優(yōu)化建議。在控制算法優(yōu)化方面，引入智能控制算法是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的PID控制算法在面對復(fù)雜工況時，往往難以滿足系統(tǒng)對高精度和快速響應(yīng)的要求。因此，建議引入模糊控制算法，它能夠根據(jù)系統(tǒng)的輸入和輸出信息，利用模糊規(guī)則進行推理和決策，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能控制。在挖掘工況中，當(dāng)遇到負載突然變化時，模糊控制算法可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的模糊規(guī)則，快速調(diào)整雙閥芯的開口大小，使系統(tǒng)能夠迅速適應(yīng)負載變化，提高挖掘效率和穩(wěn)定性。引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法也是一種有效的優(yōu)化方式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強大的學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，能夠通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立系統(tǒng)的精確模型，并根據(jù)模型預(yù)測系統(tǒng)的未來狀態(tài)，實現(xiàn)對雙閥芯液壓系統(tǒng)的最優(yōu)控制。通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使其學(xué)習(xí)不同工況下系統(tǒng)的壓力、流量、位移等參數(shù)之間的關(guān)系，從而能夠根據(jù)實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，準確預(yù)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并調(diào)整控制策略，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度。多變量協(xié)同控制是優(yōu)化控制策略的重要方向。在實際工作中，液壓元件參數(shù)、工作流量、工作壓力、工作溫度、負載和外部環(huán)境等多種因素都會對雙閥芯液壓系統(tǒng)的控制特性產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)采用多變量協(xié)同控制方法，綜合考慮這些因素，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。建立多變量數(shù)學(xué)模型，分析各因素之間的相互關(guān)系和影響規(guī)律，通過優(yōu)化算法求解模型，得到最優(yōu)的控制參數(shù)組合。在挖掘工況中，同時考慮負載、工作壓力和流量等因素，通過多變量協(xié)同控制，使系統(tǒng)在滿足挖掘力要求的前提下，盡量降低能耗，提高工作效率。傳感器技術(shù)和執(zhí)行元件的優(yōu)化升級對于提升控制策略的性能也至關(guān)重要。選用高精度的傳感器，能夠更準確地監(jiān)測系統(tǒng)的壓力、流量、位移等參數(shù)，為控制器提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。采用高精度的壓力傳感器，其測量精度可達到±0.1MPa，相比傳統(tǒng)傳感器，能夠更精確地檢測系統(tǒng)壓力變化，使控制器能夠更及時、準確地調(diào)整控制策略。升級執(zhí)行元件，提高其響應(yīng)速度和控制精度，可使系統(tǒng)的控制性能得到顯著提升。選用響應(yīng)速度更快的電磁換向閥，其響應(yīng)時間可縮短至10ms以內(nèi)，能夠快速切換液壓油的流向，實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的快速控制。還應(yīng)注重系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)化。加強系統(tǒng)的故障診斷和預(yù)警功能，通過實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，并采取相應(yīng)的措施進行處理，可避免故障的發(fā)生和擴大。建立故障診斷模型，利用數(shù)據(jù)分析和模式識別技術(shù)，對系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行分析，判斷系統(tǒng)是否存在故障以及故障的類型和位置。當(dāng)檢測到故障時，及時發(fā)出預(yù)警信號，并采取相應(yīng)的控制策略，如降低系統(tǒng)壓力、限制執(zhí)行