本發明涉及閘閥壓力控制，具體而言，涉及一種閘閥壓力平衡控制方法、裝置、電子設備及存儲介質。

背景技術：

1、在現代工業自動化浪潮中，工業機器人已成為提升生產效率和產品質量的關鍵驅動力。液壓系統憑借其卓越的功率密度、迅捷的響應速度以及精準的控制能力，在工業機器人驅動領域占據了舉足輕重的地位。在工業機器人液壓系統中，閘閥作為核心換向元件，特別是內部設置有多條平衡通道的閘閥（平衡通道用于令閘閥前后側壓差分布更加均勻，旨在降低啟閉時的流體阻力和壓差），其被廣泛應用于控制液壓缸的運動，從而實現機器人手臂的快速、精確動作。

2、為了滿足工業機器人日益增長的工作效率需求，閘閥的換向頻率持續攀升，尤其是在需要頻繁進行快速動作的作業場景中，閘閥常常處于高頻切換工況。然而，閘閥在高頻切換過程中，頻繁且快速的動作會在閥門進出口兩側引發瞬時壓差。這種瞬時壓差是液壓系統產生沖擊和振動的根源，不僅會顯著降低機器人的定位精度和運行平穩性，長期來看，還會加速液壓元件的磨損，縮短系統使用壽命，甚至可能引發潛在的安全隱患。

3、盡管傳統的液壓系統中也配備了壓力平衡機構，旨在緩解壓差沖擊，但現有技術的壓力平衡機構響應速度相對滯后，難以有效應對工業機器人高頻切換的應用需求。因此，如何在滿足工業機器人液壓系統要求的前提下，顯著提升閘閥壓力平衡機構在高頻切換工況下的響應速度，以迅速平衡閥門兩側壓力，有效抑制液壓沖擊，保障機器人的運動性能，已成為工業機器人液壓領域亟待突破的核心技術瓶頸。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種閘閥壓力平衡控制方法、裝置、電子設備及存儲介質，解決了現有技術在閘閥壓力平衡控制方面響應速度不足的問題，達到顯著提升壓力平衡響應速度且有效抑制液壓沖擊和振動的效果。

2、第一方面，本發明提供了一種閘閥壓力平衡控制方法，用于工業機器人液壓系統中閘閥的壓力平衡控制，閘閥內部設置有多條平衡通道，所有平衡通道均通過控制器進行控制，包括以下步驟：

3、s1.監測閘閥控制信號與閘閥兩側壓力差；

4、s2.根據閘閥控制信號計算閘閥控制信號變化率，并設定控制信號幅值閾值與變化率閾值；

5、s3.根據閘閥控制信號變化率、控制信號幅值閾值與變化率閾值，預測閘閥切換動作；

6、s4.基于預測的閘閥切換動作，根據閘閥兩側壓力差，判斷閘閥兩側達到壓力平衡時所需開通的平衡通道數量；

7、s5.根據平衡通道數量，提前控制控制器開通對應數量的平衡通道，建立壓力平衡通路，以使閘閥兩側壓力平衡。

8、本發明提供的閘閥壓力平衡控制方法能夠顯著提升壓力平衡響應速度，在不顯著增加系統復雜性和成本的前提下，有效抑制液壓沖擊和振動，保障工業機器人的定位精度和運行平穩性。

9、進一步的，步驟s2中的具體步驟包括：

10、s21.監測液壓系統噪聲；

11、s22.采用自適應濾波算法對閘閥控制信號進行濾波處理；其中，所述自適應濾波算法根據監測到的液壓系統噪聲動態調整濾波參數，以降低噪聲干擾；

12、s23.根據濾波處理后的閘閥控制信號計算閘閥控制信號變化率，并設定控制信號幅值閾值與變化率閾值。

13、有利于確保閘閥在高頻切換工況下仍能實現快速且穩定的壓力平衡控制，進而保障工業機器人液壓系統的性能和可靠性。

14、進一步的，步驟s22中的具體步驟包括：

15、s221.分析液壓系統噪聲的噪聲頻率，判斷噪聲頻率是否與閘閥控制信號頻率重疊；

16、s222.若頻率重疊，則執行以下步驟：

17、s2221.采用小波變換對閘閥控制信號進行分解，得到多個頻帶分量；

18、s2222.針對閘閥控制信號頻率與噪聲頻率重疊部分對應的頻帶分量，采用自適應陷波濾波器進行濾波處理并根據監測到的液壓系統噪聲動態調整陷波濾波器的中心頻率和帶寬，以降低噪聲干擾；

19、s2223.將濾波后的頻帶分量與未濾波的頻帶分量進行重構，得到濾波后的閘閥控制信號；

20、s223.若頻率不重疊，則直接輸出閘閥控制信號。

21、實現了在噪聲頻率與控制信號頻率重疊工況下的有效噪聲濾除，提升了控制信號質量，保障了閘閥壓力平衡控制的精度和性能。

22、進一步的，步驟s2222中的具體步驟包括：

23、a1.監測自適應陷波濾波器的收斂速度，判斷收斂速度是否低于預設收斂速度閾值，并在收斂速度低于預設收斂速度閾值時，根據最小均方誤差算法調整自適應陷波濾波器的步長因子，以加快收斂速度。

24、可以更快地跟蹤噪聲頻率的變化，提升濾波效果，進而提高閘閥切換動作預測的準確性。

25、進一步的，步驟s2222中的具體步驟包括：

26、b1.監測液壓系統的液壓油溫；

27、b2.在建立液壓油溫與液壓系統噪聲頻率漂移量的映射關系后，根據液壓油溫確定液壓系統噪聲頻率漂移量；

28、b3.根據頻率漂移量，動態調整自適應陷波濾波器的中心頻率和帶寬，以補償因油溫變化引起的噪聲頻率漂移。

29、進一步的，步驟a1中的具體步驟包括：

30、a1a1.獲取當前時刻自適應陷波濾波器的輸出信號與期望信號之間的第一誤差信號；其中，期望信號為未經過自適應陷波濾波器處理的頻帶分量；

31、a1a2.根據最小均方誤差算法，基于所述第一誤差信號計算第一步長調整系數；所述第一步長調整系數與第一誤差信號的幅值成正比，且所述第一步長調整系數在預設的界限范圍內；

32、a1a3.根據第一步長調整系數，調整自適應陷波濾波器的步長因子，調整后的步長因子等于當前步長因子加上第一步長調整系數。

33、進一步的，步驟a1中的具體步驟包括：

34、a1b1.計算當前時刻自適應陷波濾波器的輸出信號與期望信號之間的第二誤差信號；其中，期望信號為未經過自適應陷波濾波器處理的頻帶分量；

35、a1b2.判斷液壓系統噪聲是否呈現非平穩特性，并在液壓系統噪聲呈現非平穩特性時，根據噪聲頻率變化率動態設定界限范圍的上限閾值和下限閾值；否則保持預設的界限范圍不變；其中，噪聲頻率變化率與上限閾值呈負相關，噪聲頻率變化率與下限閾值呈正相關；

36、a1b3.根據最小均方誤差算法，基于所述第二誤差信號計算第二步長調整系數；所述第二步長調整系數與第二誤差信號的幅值成正比，且所述第二步長調整系數在所述界限范圍內；

37、a1b4.根據第二步長調整系數，調整自適應陷波濾波器的步長因子，調整后的步長因子等于當前步長因子加上第二步長調整系數。

38、第二方面，本發明提供了一種閘閥壓力平衡控制裝置，用于工業機器人液壓系統中閘閥的壓力平衡控制，閘閥內部設置有多條平衡通道，所有平衡通道均通過控制器進行控制，包括：

39、監測模塊，用于監測閘閥控制信號與閘閥兩側壓力差；

40、計算模塊，用于根據閘閥控制信號計算閘閥控制信號變化率，并設定控制信號幅值閾值與變化率閾值；

41、預測模塊，用于根據閘閥控制信號變化率、控制信號幅值閾值與變化率閾值，預測閘閥切換動作；

42、判斷模塊，用于基于預測的閘閥切換動作，根據閘閥兩側壓力差，判斷閘閥兩側達到壓力平衡時所需開通的平衡通道數量；

43、控制模塊，用于根據平衡通道數量，提前控制控制器開通對應數量的平衡通道，建立壓力平衡通路，以使閘閥兩側壓力平衡。

44、本發明提供的閘閥壓力平衡控制裝置可以顯著提升閘閥壓力平衡控制的響應速度，有效地解決傳統技術中響應滯后的問題，降低了液壓沖擊，提升了工業機器人液壓系統在高頻切換工況下的性能。

45、第三方面，本發明提供一種電子設備，包括處理器以及存儲器，所述存儲器存儲有計算機可讀取指令，當所述計算機可讀取指令由所述處理器執行時，運行如上述第一方面提供的所述閘閥壓力平衡控制方法中的步驟。

46、第四方面，本發明提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時運行如上述第一方面提供的所述閘閥壓力平衡控制方法中的步驟。

47、由上可知，本發明提供的閘閥壓力平衡控制方法基于控制信號變化率閾值預測的提前控制策略，打破了傳統壓力平衡控制的滯后性，在高頻切換工況下能夠實現毫秒級的快速壓力平衡響應，結合具有多條平衡通道的閘閥設計，大幅減小了閘閥切換時的瞬時壓差，從而顯著抑制了液壓沖擊和振動，提高了液壓系統的平穩性和可靠性。

48、本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明實施例了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。