本發明屬于工程機械，涉及一種數字液壓系統及控制方法，具體涉及一種工程機械用數字液壓系統及控制方法。
背景技術：
1、工程機械客戶對操控性要求越來越高，以起重機為例，廣泛應用于各類工程場合，吊裝工況復雜多樣，隨著智能化水平逐漸提升，市場對產品的精準吊裝、復合動作協調性、安全等級要求越來越高。
2、但是，傳統液壓系統存在響應速度慢、控制精度低、系統滯環大等問題，造成起重作業時存在如下問題：1、采用液控閥，整機性能受溫度影響較大；2、系統滯環大，控制調速性差；3、復合動作協調性差、切換過程響應性差或壓力沖擊大；4、故障自診斷能力和智能化水平不足。
技術實現思路
1、目的：鑒于以上技術問題中的至少一項，本發明提供一種數字液壓系統及控制方法。
2、技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
3、第一方面，提供一種數字液壓系統，包括數字液壓閥、至少一個液壓泵組件和控制器；
4、數字液壓閥包括至少一個工作聯，每個工作聯包括主閥、前置的壓差補償器以及用于對主閥的閥芯位置進行驅動控制的先導驅動模塊；壓差補償器采用電比例控制；先導驅動模塊包含用于檢測主閥的閥芯實際位移的閥芯位移傳感器；
5、液壓泵組件包括液壓泵、變量機構、絲杠、伺服電機，伺服電機通過絲杠將旋轉運動轉化為直線運動直接控制變量機構，實現對液壓泵組件的排量控制；
6、液壓泵的出口連至壓差補償器的進口，壓差補償器的出口連至工作聯主閥的進口，工作聯主閥的兩個工作口連接油缸或馬達，用于驅動對應的執行機構；工作聯主閥的回油口連至回油通道；
7、液壓泵的出口處設置有用于監測泵出口壓力的泵壓力傳感器，主閥的進口處設置有用于檢測主閥進口壓力的進口壓力傳感器，主閥的工作口處設置有用于檢測負載壓力的負載壓力傳感器；
8、泵壓力傳感器、進口壓力傳感器、負載壓力傳感器、伺服電機、壓差補償器、先導驅動模塊分別與控制器信號連接。
9、進一步地，所述的數字液壓系統，還包括動力裝置，所述動力裝置為電機或發動機，用于驅動液壓泵轉動，并將動力裝置轉速上傳給控制器。
10、進一步地，所述泵壓力傳感器、進口壓力傳感器、負載壓力傳感器、伺服電機、壓差補償器、先導驅動模塊分別通過can總線與控制器信號連接。
11、進一步地，所述數字液壓系統包括兩個液壓泵組件，分別為第一液壓泵組件和第二液壓泵組件；
12、數字液壓閥包括四個工作聯，分別為伸縮聯、變幅聯、副卷聯和主卷聯，伸縮聯包括伸縮聯主閥、第一壓差補償器以及第一先導驅動模塊，變幅聯包括變幅聯主閥、第二壓差補償器以及第二先導驅動模塊，副卷聯包括副卷聯主閥、第三壓差補償器以及第三先導驅動模塊，主卷聯包括主卷聯主閥、第四壓差補償器以及第四先導驅動模塊；
13、第一液壓泵組件和第二液壓泵組件的液壓泵出口分別連至第一壓差補償器、第二壓差補償器、第三壓差補償器、第四壓差補償器的進口；伸縮聯主閥的工作口連接伸縮油缸，變幅聯主閥的工作口連接變幅油缸，副卷聯主閥的工作口連接副卷馬達，主卷聯主閥的工作口連接主卷馬達。
14、進一步地，第一壓差補償器上設置有第一電比例減壓閥，第二壓差補償器上設置有第二電比例減壓閥，第三壓差補償器上設置有第三電比例減壓閥，第四壓差補償器上設置有第四電比例減壓閥，用于分別通過第一電比例減壓閥、第二電比例減壓閥、第三電比例減壓閥、第四電比例減壓閥對第一壓差補償器、第二壓差補償器、第三壓差補償器、第四壓差補償器的壓差進行微調和補償，保證壓差補償器壓差恒定；第一電比例減壓閥、第二電比例減壓閥、第三電比例減壓閥、第四電比例減壓閥的控制端與控制器信號連接。
15、第二方面，提供一種數字液壓系統的控制方法，所述控制方法包括閥芯位移閉環控制，所述閥芯位移閉環控制包括：
16、根據手柄信號計算各動作的需求總流量，根據需求總流量計算泵請求流量；根據手柄信號計算閥請求流量；根據泵出口壓力、動力裝置轉速計算系統可提供流量；根據系統可提供流量和需求總流量得到流量分配系數，根據閥請求流量和流量分配系數計算得到閥實際分配流量；
17、根據閥實際分配流量和閥口面積計算閥芯指令位移，根據閥芯指令位移生成閥芯控制信號對對應的先導驅動模塊進行前饋控制，驅動對應工作聯主閥閥芯運動，獲取閥芯實際位移，并結合閥芯指令位移，進行pid閉環控制，對閥芯位移誤差進行修正。
18、進一步地，所述的控制方法還包括泵壓差閉環控制，所述泵壓差閉環控制包括：根據泵出口壓力和各工作聯最高負載壓力計算泵實際壓差，若泵實際壓差不在設定壓差范圍內，首先發出指令控制伺服電機調整液壓液壓泵的流量，若液壓泵的流量達到最大泵流量且泵實際壓差仍不在設定壓差范圍內，發出指令控制先導驅動模塊調整對應工作聯主閥的流量，直至泵實際壓差在設定壓差范圍之內。
19、進一步地，所述的控制方法還包括閥壓差閉環控制，所述閥壓差閉環控制包括：根據主閥進口壓力和工作聯負載壓力計算對應工作聯主閥的實際閥口壓差，若實際閥口壓差不在設定閥口壓差范圍內，發出指令控制對應工作聯的壓差補償閥調整補償壓差，以使實際閥口壓差位于設定閥口壓差范圍內。
20、第三方面，提供一種數字液壓系統，所述控制器包括存儲器和處理器，存儲器用于存儲指令，所述指令用于控制所述處理器進行操作，以執行根據上述的數字液壓系統的控制方法。
21、第四方面，提供一種工程機械，包括上述的數字液壓系統。
22、在一些實施例中，所述工程機械為起重機。
23、有益效果：本發明提供的一種數字液壓系統及控制方法，具有以下優點：
24、（1）數字液壓系統包含數字液壓閥與液壓泵組件，數字液壓閥采用前置壓力補償閥，帶有閥芯位移傳感器用于檢測閥芯位置，通過閥芯位置精準控制和前置壓力補償閥，實現閥口恒壓和流量精準控制，數字液壓閥采用總線方式進行數據傳輸，保證數據傳輸的可靠性。液壓泵采用伺服馬達帶動絲杠運動，絲杠與液壓泵變量機構直接連接，從而實現伺服馬達直接控制泵排量大小，利用伺服電機高響應和穩定特點，提升主泵響應特性和環境適應性。
25、（2）數字液壓系統的控制方法，采用三級閉環進行流量控制，第一層為液壓泵電子負載敏感閉環控制，通過調節泵排量和數字液壓閥閥芯位移，控制泵出口壓力和反饋ls壓力壓差保持恒定，實現系統需求流量精準控制，降低損耗；第二層為液壓閥恒定壓差閉環控制，通過電比例閥調節前置壓力補償閥壓差，實現數字液壓閥每聯閥芯進回油閥口壓差恒定，保障閥芯通流流量只與閥芯面積相關；第三層為數字液壓閥閥芯位移閉環控制，通過閥芯指令位置和實際位置比較，實現閥芯位置精準控制；通過三層閉環控制，在液壓泵、液壓閥等層面實現系統精準流量控制，提升操控精準性。
1.一種數字液壓系統，其特征在于，包括數字液壓閥、至少一個液壓泵組件和控制器；
2.根據權利要求1所述的數字液壓系統，其特征在于，還包括動力裝置，所述動力裝置為電機或發動機，用于驅動液壓泵轉動，并將動力裝置轉速上傳給控制器。
3.根據權利要求1所述的數字液壓系統，其特征在于，所述泵壓力傳感器、進口壓力傳感器、負載壓力傳感器、伺服電機、壓差補償器、先導驅動模塊分別通過can總線與控制器信號連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的數字液壓系統，其特征在于，所述數字液壓系統包括兩個液壓泵組件，分別為第一液壓泵組件和第二液壓泵組件；
5.根據權利要求4所述的數字液壓系統，其特征在于，第一壓差補償器上設置有第一電比例減壓閥，第二壓差補償器上設置有第二電比例減壓閥，第三壓差補償器上設置有第三電比例減壓閥，第四壓差補償器上設置有第四電比例減壓閥，用于分別通過第一電比例減壓閥、第二電比例減壓閥、第三電比例減壓閥、第四電比例減壓閥對第一壓差補償器、第二壓差補償器、第三壓差補償器、第四壓差補償器的壓差進行微調和補償，保證壓差補償器壓差恒定；第一電比例減壓閥、第二電比例減壓閥、第三電比例減壓閥、第四電比例減壓閥的控制端與控制器信號連接。
6.一種數字液壓系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括閥芯位移閉環控制，所述閥芯位移閉環控制包括：
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括泵壓差閉環控制，所述泵壓差閉環控制包括：根據泵出口壓力和各工作聯最高負載壓力計算泵實際壓差，若泵實際壓差不在設定壓差范圍內，首先發出指令控制伺服電機調整液壓液壓泵的流量，若液壓泵的流量達到最大泵流量且泵實際壓差仍不在設定壓差范圍內，發出指令控制先導驅動模塊調整對應工作聯主閥的流量，直至泵實際壓差在設定壓差范圍之內。
8.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括閥壓差閉環控制，所述閥壓差閉環控制包括：根據主閥進口壓力和工作聯負載壓力計算對應工作聯主閥的實際閥口壓差，若實際閥口壓差不在設定閥口壓差范圍內，發出指令控制對應工作聯的壓差補償閥調整補償壓差，以使實際閥口壓差位于設定閥口壓差范圍內。
9.一種數字液壓系統，其特征在于，所述控制器，包括存儲器和處理器，存儲器用于存儲指令，所述指令用于控制所述處理器進行操作，以執行根據權利要求5至7任一項所述的控制方法。
10.一種工程機械，其特征在于，包括權利要求1至5、9任一項所述的數字液壓系統。
11.根據權利要求10所述的工程機械，其特征在于，所述工程機械為起重機。