工程机械液压系统动力控制技术研究综述

张文峰

（苏州健雄职业技术学院，苏州 太仓 235115）

1 控制技术研究现状

当前我国对液压系统动力控制技术的相关研究较少，大量有用的信息还都掌握在行业少数公司之中。在工程机械液压系统动力控制技术中使用的模型相对复杂繁琐，大量研究也仅仅只是定性层面，没有较为坚实的理论作为根本。在该控制技术的研究过程中，研究者必须精通电力控制、液压系统控制技术与发动机技术三种知识，进而才能制定有用的系统控制计划，这样的人才我国稀少。在对该技术进行研究的过程中，一定要搜集各种实际操作数据，然后根据其数据测试发动机的具体工作，但此工作我国开展得不够，目前大量工作还在实验室环境中完成，没有实际作业数据。

2 泵控制技术

（1）定量泵设计方法。在之前我国使用的工程机械系统设计里，经常会使用到定量泵设计方法，该方法主要的工作原理是将系统之中的最大工作压力与工作流量相乘，其后再将得到结果转换为最大输出功率，但计算得到的数值一定要小于等于发动机净功率，具体公式如下：

在上述公式之中，η的具体含义为液压泵的总效率。但由于在大量较为普通的工作环境之中，功率利用系数也相对其他环境更低，同时也不能发挥更大的控制功能，所以导致使用性能更低。当前大量小吨位汽车起重机还在采用该方法，并且在短期内不会转换。

（2）单泵恒功率控制技术。单泵控制系统主要采用控制组织完成对整个变量泵排量的具体管理。在之前使用的恒功率控制技术里，主要是采用设计变量机构之中2个不同弹力弹簧的手段，进而管理变量泵所有流量的输出，在操作过程中，整个工作曲线的大致走向都为折线。系统之中的第一个弹簧被设定以后，整个变量泵的排量将不断降低；其后再设定系统之中第二个弹簧力，在设定完成以后，变量泵变量曲线将会产生明显倾斜。根据上述方法对整个控制流量，让变量曲线之中的Q、P之积逐渐靠近常数C。同时该方法也使法定及功率利用系数得到了显著提升，并且还能防止因载荷加大而发生的发动机熄火现象。

（3）双泵恒功率控制技术。双泵恒功率控制技术可以划分为四种：负反馈交叉传感功率控制技术、交叉传感控制技术、总功率控制技术、分功率控制技术。分功率控制的主要原理是按照各个泵需要管理的执行机构实际功率需求将发动机中使用的所有功率根据比例划分每个泵。在分功率管理过程里，较为独立的变量控制机构将存在于各个不同的泵之中，这使每个泵管理的执行机构都能根据之前计划的工作曲线开始工作。该技术的缺点主要为不能将发动机中的功率合理使用完成。总功率控制技术相对于分功率控制技术来说，弥补了后者产生的缺点，使发动机功率利用系数得到了较大提升。并且该方法还能够完成多个功率互补运作的工作模式，如果整个系统中一个泵处于停止状态，那么该泵的功率将转移到别的泵之中。但该方法主要的缺点即为能力损失相对较多，同时也不能完成使用多种速度控制多种执行机构的工作。交叉传感控制系统最早被提出是在20世纪80年代，该系统是由日本公司根据总功率控制与分功率控制两者的特点研究得到。其根据分功率控制的前提，使用两个泵产生得到的工作压力交叉控制流量数值，在该系统之中各个泵都拥有其本身的变量机构，所以每个泵的流量都存在一定差距。但如果一个泵中功率利用系数低于总功率的一半，那么剩下的所有功率将会使用在另一个泵之中。若两个泵的功率利用系数都为总功率的一半，那么该技术将拥有分功率控制技术与总功率控制技术两者之间的所有优势，并且也将没有两者的缺点，最终成为一个理想型功率控制系统。交叉传感功率控制技术在一定程度上来说已经达到了功率控制系统的最好状态，但该状态仅仅只存在于个主泵之中。从多泵控制系统的角度来说，因为各个泵工作时间各不相同，所以不能完全在同时以最大排量的状态工作，这使操作人员不能精确得到变量泵工作时的实际输出功率，进而产生功率设定较低与较高等一系列问题。

3 计算机控制技术

由于当前计算机行业的不断进步，直至上世纪九十年代开始，大量国外学者逐渐向动力控制技术中加入计算机元素，同时该工作得到了较大成果。之前所使用的恒动功率控制技术之中，柴油机与控制系统的配合相对较弱，同时发动机最大输出扭矩将远远大于油泵里的输出扭矩。若柴油机性能不断减弱，那么就极有可能使柴油机转速降低进而产生熄火现象。浙江大学相关节能试验台中使用的技术即为当前所说的计算机控制功率优化控制系统。在该系统之中拥有许多不同的工作模式，使用者可以根据实际要求与负载大小选择对自己最为合适的模式，同时不同的模式拥有不同的油门位置。在工作模式设定完成以后，计算机将对发电机发出对应指令，给予发动机准确的油门开度，并且控制系统能够按不同的工作模式，在数据库之中找到其相应的柴油机目标转速。这里介绍的系统内部还能够选择输出模式，在柴油机转速发生转变的过程中，主泵与油门即可完成电比例无级控制，这使发动机不论在什么情况中都能在目标转速领域工作。

当前该研究仅仅只是处于试验阶段，在上述控制系统内部，模式选择主要将在CPU中设定，所以使用者一定要按照CPU规定的模式开展选择工作，这使得可以被选择的模式受到了加大约束，不能达到各种使用者的需要。从混凝土泵车行业的角度来看，当前三一重工研究得到柴油机转速闭环控制设备，该设备主要是使用PID控制指令调节柴油机之中的输出转速，上述控制系统能够快速降低由于液压系统输出功率上升引起的较大变动，让整个系统在不同工作环境中，都能使用相同转速。

4 结语

若液压系统动力优化控制技术真正使用在工程机械之中，将会增大许多机器的各种不同性能，其性能主要由节能效果与工作效率。同时其也能够增强机器在各种不同环境中的适应能力，让整个机器的维护、使用与操作更加便利，进而使得其本身的智能化与自动化标准得到显著提升。