一种自适应摆线马达能效优化和控制系统及方法与流程

本发明涉及电机能效优化的，公开了一种自适应摆线马达能效优化和控制系统及方法。

背景技术：

1、液压摆线马达能效优化系统是液压传动领域的重要研究方向，目前的发展主要集中通过对摆线马达结构、材料、液压系统以及控制系统等方面的优化设计，提高能效和工作性能，降低能耗和噪音，其次采用先进的液压系统节能技术，如智能节能控制、能量回收装置等，实现能量的高效利用和节能减排，利用先进的制造工艺和精密检测技术，提高摆线马达制造精度和性能稳定性，以实现更高效的能源利用。然而，目前液压摆线马达能效优化系统仍存在一些不足之处，如高效优化设计和精密制造技术会增加产品成本，限制了该技术在大规模应用中的竞争力；部分高效优化设计方案在长期运行中可能存在可靠性和稳定性问题，需要更多的实际验证和改进，液压摆线马达能效优化系统需要涉及机械、液压、控制等多个学科领域的知识，跨学科融合仍需进一步加强。

2、例如现有的授权公告号为us07336049b2的美国专利公开了自适应电机调速方法及装置，在电动机操作的两个或多个阶段中的每一个期间，使用不同的自适应控制方法来控制电动机。 因此，在电动机运行的第一阶段中，使用第一自适应控制方法来控制电动机，在电动机运行的第二阶段中，使用第二自适应控制方法等来控制电动机。 电动机可以以任何数量的相位以这种方式进行控制，其中马达用于多种相应的目的。 可以优化每个阶段中使用的方法，以适应这种类型的操作，而不会在其他阶段不损害操作。

3、但是上述专利中存在：液压摆线马达依旧存在大量能量损失。这主要是由于摆线齿轮与固定齿轮之间的摩擦、泄漏和液压系统的内部损耗，摆线液压马达在工作时会产生一定的噪音，这主要源于液压系统的振动和摆线齿轮的运动，而上述专利中并未对能效进行优化，只是从物理壳体进行处理，这就导致处理精度不够，能效优化远远达不到预期。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种自适应摆线马达能效优化和控制系统，包括：

3、数据采集模块，包括用于采集摆线液压马达下的性能数据的传感器单元，用于对采集的信号进行处理的滤波整形单元，用于对处理后的信号进行传输的信号传输单元；

4、参数监测模块，包括用于监测液压摆线马达参数的液压摆线马达算法模型，用于对能效监测单元进行优化的算法修剪单元；

5、能效参数监测模块，包括用于监测液压摆线马达实时能效数据的能效监测单元，用于通过能效数据对液压摆线马达姿态制定动态调整策略的控制指令单元；

6、远程监测和远程控制的通讯单元，用于将监测液压摆线马达动态数

7、模糊控制模块，包括用于接收动态调整策略的通讯接收单元，用于执行动态调整策略对液压摆线马达进行运动控制的模糊控制单元；

8、远程监控与云端联网模块，包括用于用户据和能效数据上传云端数据库作为历史数据的云端单元。

9、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

10、所述传感器单元包括转速传感器、扭矩传感器、流量传感器和压力传感器；

11、所述传感器单元采集的信号包括转速、扭矩、流量和压力；

12、所述滤波整形单元用于对这些传感器采集到的信号进行处理和优化。

13、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

14、所述液压摆线马达监测算法模型首先对处理后的转速、扭矩、流量和压力等数据进行特征提取，得到平均效率和功率损失作为液压摆线马达能效监测算法模型的输入特征，通过输入的特征数据建立液压摆线马达能效监测模型，调取历史数据对建立的液压摆线马达能效监测算法模型进行评估；

15、通过实时采集的液压摆线马达各类参数持续输入液压摆线马达监测算法模型中，根据液压摆线马达额定参数和历史数据建立算法修剪单元，对液压摆线马达能效监测算法模型进行实时优化。

16、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

17、所述特征提取表达式如下所示：

18、

19、其中，为时序数据的特征集，为特征调整基准系数，为t时段的特征集中最大值，为t时段的特征集中的最小值，t为时序，n为任意值；

20、所述能效监测算法模型表达式算法如下：

21、

22、其中，为液压摆线马达能效监测模型输出监测数据，为特征提取值，为对数符号，为监测集中输入监测数据个数，为已经输入数据个数，为液压摆线马达参数补偿值，n为任意值，为预留液压摆线马达能效监测算法模型的优化函数；

23、所述修剪单元通过分段信息融合的特征分布集对液压摆线马达能效监测算法模型进行优化，表达式如下所示：

24、

25、其中，为时序数据输入特征集，为修剪单元激活函数，为修剪单元结束函数，为特征值。

26、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

27、所述能效监测单元通过建立液压摆线马达监测算法模型进而实现对液压摆线马达实时能效情况的监测；

28、通过实时监测液压摆线马达参数数据，进而对液压摆线马达能效进行监测，通过优化好的液压摆线马达能效监测算法模型用于预测摆线液压马达在不同工况下的能效表现。

29、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

30、所述通讯接收单元用于接收远程通讯的控制策略和所述模糊控制模块输出的控制指令；

31、所述模糊控制单元包括模糊控制器；

32、所述模糊控制器为自适应模糊pid控制，通过模糊输入控制值、模糊推理液压摆线马达控制和将控制指令清晰化，通过输入控制指令将控制指令模糊化，对模糊化的控制指令进行模糊推理，最后以清晰化模糊推理后的控制指令作为参数输出，通过pid控制器对参数进行校正；。

33、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

34、所述pid控制器的传递函数表达式如下所示：

35、

36、其中，为比例参数，为积分参数，为微分参数，s为频域参数；

37、所述比例参数，表达式如下所示：

38、

39、其中，为比例参数的初始值，为比例参数比例因子，为模糊控制器输出的比例参数；

40、所述积分参数，表达式如下所示：

41、

42、其中，为积分参数的初始值，为积分参数比例因子，为模糊控制器输出的比例参数；

43、所述微分参数，表达式如下所示：

44、

45、其中，为微分参数的初始值，为微分参数比例因子，为模糊控制器输出的比例参数；

46、模糊pid控制器的传递函数为控制液压摆线马达的方法，其具体传递函数和表达式形式根据具体液压摆线马达参数进行设置，包括模糊pid控制的时域表达式和时域表达式通过拉普拉斯变换得到频域表达式。

47、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制系统的一种优选方案，其中：

48、所述通讯单元用于传输远程控制指令和通讯监测数据；

49、所述云端单元用于存储液压摆线马达的历史数据，并与云端相连；

50、所述云端单元为优化液压摆线马达能效为用户提供建议。

51、作为本发明一种自适应摆线马达能效优化和控制方法的一种优选方案，其中：

52、s1、采集摆线液压马达的运行参数包括功率、转速和扭矩数据；

53、s2、对采集后的功率、转速和扭矩数据进行数据预处理；

54、s3、通过处理后的数据进行特征提取，并建立能效监测模型对液压摆线马达参数进行实时监测；

55、s4、通过监测的数据对液压摆线马达进行能效优化，并反馈监测数据，输出液压摆线马达参数进行动态调整策略

56、s5、通过模糊pid控制器设置反馈控制系统对摆线液压马达进行模糊控制；

57、s6、通过人机交互进行通讯对摆线液压马达参数和能效进行监控和调整。

58、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时，实现一种自适应摆线马达能效优化和控制方法。

59、一种电子设备，包括：存储器，用于存储指令；

60、处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现一种自适应摆线马达能效优化和控制方法。

61、本发明的有益效果：

62、参量检测修正，在完成马达参数监测后对摆线液压马达进行分析和运行状态预测；

63、通过深度学习智能模型对液压摆线马达的各个参数进行实时监测，增加了控制液压摆线马达能效的智能性，同时减少了人工参与误差，降低了人工成本和后期维护费用；

64、通过模糊pid控制对液压摆线马达的参数进行控制进而优化能效，结合了智能模型，使系统监测值更加精确，时效性强；

65、增加远程控制通讯接口，使用户可以远程监测和控制液压摆线马达参数，大大增加了系统的可靠性。