基于泵閥聯(lián)合控制的負(fù)載口獨(dú)立系統(tǒng)試驗(yàn)研究

徐兵，丁孺琦，張軍輝

摘要：為了解決工程機(jī)械液壓系統(tǒng)能耗高、效率低的問題，提出負(fù)載口獨(dú)立節(jié)能系統(tǒng)的泵閥聯(lián)合控制策略。系統(tǒng)每個(gè)執(zhí)行器由2 個(gè)比例方向閥分別控制進(jìn)出口，多個(gè)執(zhí)行器共用一個(gè)電比例變量泵。同時(shí)考慮變量泵與比例方向閥，設(shè)計(jì)2 層結(jié)構(gòu)的控制器實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制及節(jié)能控制。上層控制器通過負(fù)載與指令速度選擇合適的工作模式；下層控制器根據(jù)選擇的工作模式，采用計(jì)算流量反饋的速度控制和壓力反饋的背腔壓力控制調(diào)節(jié)進(jìn)出口比例閥閥口開度，利用變壓力裕度的電液負(fù)載敏感方法控制變量泵的排量。為了驗(yàn)證提出的控制器的有效性，在2 t 小型挖掘機(jī)上，針對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)臂和斗桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)不同的工況，動(dòng)臂和斗桿執(zhí)行器可以選用相應(yīng)的工作模式，在滿足控制要求的情況下盡可能降低系統(tǒng)能耗；變壓力裕度的排量控制器可以根據(jù)指令速度改變系統(tǒng)壓力裕度，降低傳統(tǒng)負(fù)載敏感系統(tǒng)壓力裕度過大導(dǎo)致的能耗。對(duì)于工程機(jī)械，由于其多個(gè)執(zhí)行器共用一個(gè)液壓泵，進(jìn)行變量泵與比例方向閥聯(lián)合控制的負(fù)載口獨(dú)立系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)，對(duì)提高液壓系統(tǒng)的控制性能和節(jié)能性能有著很重要的意義。但是同時(shí)將負(fù)載口獨(dú)立系統(tǒng)與變量泵聯(lián)合控制進(jìn)一步增加了其控制的難度。為了解決這個(gè)問題，本文提出了一種兩層結(jié)構(gòu)的控制器，上層控制器為執(zhí)行器選擇合適的工作模式，下層控制器根據(jù)選定的模式，進(jìn)行壓力流量復(fù)合控制以及電液負(fù)載敏感的排量控制。該控制器可以在滿足運(yùn)動(dòng)控制要求的前提下，盡可能降低系統(tǒng)的能耗。為了驗(yàn)證該兩層控制器的有效性，將提出的控制器應(yīng)用于典型的工程機(jī)械—挖掘機(jī)中，研究其運(yùn)動(dòng)控制特性及其節(jié)能特性，為進(jìn)一步將變量泵負(fù)載敏感的負(fù)載口獨(dú)立控制系統(tǒng)應(yīng)用至工程機(jī)械中提供技術(shù)支撐。 將 該控制器應(yīng)用至挖掘機(jī)動(dòng)臂和斗桿運(yùn)動(dòng)中，試驗(yàn)結(jié)果表明，1）該控制器可以根據(jù)指令速度以及計(jì)算的負(fù) 載選擇相應(yīng)的工作模式，并同時(shí)控制執(zhí)行器的速度與 壓力，使得滿足運(yùn)動(dòng)控制要求的同時(shí)，盡可能降低系統(tǒng)壓力或者流量以提高節(jié)能性。2）變壓力裕度的電液負(fù)載敏感控制器可以根據(jù)指令速度，實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)壓力與最大負(fù)載壓力的差值，在控制變量泵排量滿足系統(tǒng)所需流量的同時(shí)，降低由于傳統(tǒng)定壓力裕度方法導(dǎo)致的能量損失。

來源出版物：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）,2015,49(1): 93-101

入選年份：2017