工程技术大学学报

基于泵阀联合控制的负载口独立系统试验研究

徐兵，丁孺琦，张军辉

摘要：为了解决工程机械液压系统能耗高、效率低的问题，提出负载口独立节能系统的泵阀联合控制策略。系统每个执行器由2 个比例方向阀分别控制进出口，多个执行器共用一个电比例变量泵。同时考虑变量泵与比例方向阀，设计2 层结构的控制器实现该系统的运动控制及节能控制。上层控制器通过负载与指令速度选择合适的工作模式；下层控制器根据选择的工作模式，采用计算流量反馈的速度控制和压力反馈的背腔压力控制调节进出口比例阀阀口开度，利用变压力裕度的电液负载敏感方法控制变量泵的排量。为了验证提出的控制器的有效性，在2 t 小型挖掘机上，针对挖掘机动臂和斗杆的运动进行试验。试验结果表明，根据不同的工况，动臂和斗杆执行器可以选用相应的工作模式，在满足控制要求的情况下尽可能降低系统能耗；变压力裕度的排量控制器可以根据指令速度改变系统压力裕度，降低传统负载敏感系统压力裕度过大导致的能耗。对于工程机械，由于其多个执行器共用一个液压泵，进行变量泵与比例方向阀联合控制的负载口独立系统控制器设计，对提高液压系统的控制性能和节能性能有着很重要的意义。但是同时将负载口独立系统与变量泵联合控制进一步增加了其控制的难度。为了解决这个问题，本文提出了一种两层结构的控制器，上层控制器为执行器选择合适的工作模式，下层控制器根据选定的模式，进行压力流量复合控制以及电液负载敏感的排量控制。该控制器可以在满足运动控制要求的前提下，尽可能降低系统的能耗。为了验证该两层控制器的有效性，将提出的控制器应用于典型的工程机械—挖掘机中，研究其运动控制特性及其节能特性，为进一步将变量泵负载敏感的负载口独立控制系统应用至工程机械中提供技术支撑。 将 该控制器应用至挖掘机动臂和斗杆运动中，试验结果表明，1）该控制器可以根据指令速度以及计算的负 载选择相应的工作模式，并同时控制执行器的速度与 压力，使得满足运动控制要求的同时，尽可能降低系统压力或者流量以提高节能性。2）变压力裕度的电液负载敏感控制器可以根据指令速度，实时调整系统压力与最大负载压力的差值，在控制变量泵排量满足系统所需流量的同时，降低由于传统定压力裕度方法导致的能量损失。

来源出版物：浙江大学学报（工学版）,2015,49(1): 93-101

入选年份：2017