闭环响应的液路压稳调节系统的研究

冯宝森 赵楠楠

摘要：针对液压调节过程中，初始端的流量与压力变化如何避免影响到工作设备（执行设备），让液路压力的波动在进入其工作之间消除或不被引入，这是问题的关键，因此提出一种闭环响应的液路压稳调节系统，在液压系统调节过程中，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证工作液路的持续稳定，依靠浮动弹簧、步进电机、压力检测等装置，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证整个液路系统以及工作装置的工作稳定性。

关键词：液压调节;闭环响应;稳定性

引言

液压系统广泛应用于工程机械与液压成形装备等领域，但液压驱动单元输出功率与负载需求功率不匹配造成的低能效问题一直不可忽视。变速变排量驱动单元可协调控制电动机转速和泵排量，实现液压系统在各稳定工况下驱动单元输出功率与负载需求功率的匹配，提高液压系统能量效率。为进一步提高变速变排量驱动单元在复杂多变工况下的能效，对其动态过程中的能效进行深入研究。

在液压系统中，经常会出现压力波动，整个油路不稳定的情况，造成噪音与振动幅度增加，影響设备使用寿命。其中电液比例负载敏感变量泵能够在负载压力变化的情况下输出恒定的流量，并且在负载压力升高到一定值时，泵输出流量自动减小到仅维持泵的输出压力恒定。这样的特性应用在注塑机上起到了很好的节能效果，工作效率较高。液路系统压力波动主要来源于设备调节过程中，液压系统出现流量异常不稳定，其变化引起内部工作设备的运行不稳定，进一步加剧系统波动。要保证液压系统的正常运转，掌握压力和流量对液压系统工作的影响规律，必须保证压力正常。关键点在：液压调节过程中，初始端的流量与压力变化如何避免影响到工作设备（执行设备），让液路压力的波动在进入其工作之间消除或不被引入，这是解决问题的关键，因此提出一种闭环响应的液路压稳调节系统，在液压系统调节过程中，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证工作液路的持续稳定。

1.研究内容

首先，控制系统在去掉作用于系统上的扰动之后，能够以足够的精度恢复到初始平衡状态。凡是具有上述特性的系统称为稳定的系统。系统的稳定性可以分成在大范围内稳定和小范围内稳定两种。如果系统受到扰动后，不论它的初始偏差多大，都能以足够的精度恢复到初始平衡状态，这种系统就叫大范围内渐近稳定的系统。如果系统受到扰动后，只有当它的初始偏差小于某一定值才能在取消扰动后恢复初始平衡状态，而当它的初始偏差大于限定值时，就不能恢复到初始平衡状态，这种系统就叫做在小范围内稳定的系统。

针对液压调节过程中，初始端的流量与压力变化如何避免影响到工作设备（执行设备），让液路压力的波动在进入其工作之间消除或不被引入，这一问题的关键，因此提出一种闭环响应的液路压稳调节系统，在液压系统调节过程中，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证工作液路的持续稳定。

2.工作原理

一种闭环响应的液路压稳调节系统，结构上主要包括初始进油口、工作进油口、浮动螺栓、主控台，所述初始进油口处设置有进口压力P1，所述工作进油口处设置有工作油路，通过设置的工作压力表测量内部油液压力为P2，所述工作进油口安装有浮动螺栓，所述浮动螺栓底部安装有浮动弹簧，所述浮动弹簧底部连接有截面板，所述截面板可实时上下移动改变工作油路截面积，所述工作油路连通在工作装置上，所述工作装置另一端连接有出油口，其压力为P3。所述浮动螺栓上部连接有步进电机，所述步进电机通过控制线路与所述主控台连接，所述主控台通过操控设置实现流量参数的变化，整个液路系统的调节依据进油压差ΔP与设定进油压差ΔP^的数值关系。具体工作时，液路系统处于稳态工作状态，这时通过主控台对液路的流量参数进行调节，使得进口压力P1发生变化（变大或者变小），与此同时，进油压差ΔP与设定进油压差ΔP^的数值关系发生变化，其信号通过控制线路传输给主控台，主控台控制步进电机正转或者反转，带动浮动螺栓上移或者下移，此时，浮动弹簧预紧力发生相应变化，所述截面板可实时上下移动改变工作油路截面积，进口压力P1与工作进油口压力P2差距维持在一个稳定区域，进油压差ΔP始终保持与设定进油压差ΔP^相等，使得在液压系统调节过程中，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证整个液路系统以及工作装置的工作稳定性。

另外必须保证，负荷传感控制系统具有较好的静态特性，是因为对流量采用了闭环控制。当负荷PLS增大，使发动机转速n下降时，主泵流量Q会减小，主控阀节流前的压力Pp随之减小。于是，压差ΔPLS（=Pp-PLS）将减小。主泵的LS阀调大主泵排量q，反之亦然。即使发动机转速下降或上升，泵流量Q（=n*q）都相对稳定在目标值左右，流量Q的调节过程与发动机的转速无关，也就是说，对于外界干扰（负荷变动），因负荷传感反馈信号ΔPLS的作用，负荷传感控制系统具有很好的稳定性，增大了系统的刚度。

3.结语

针对液压调节过程中，初始端的流量与压力变化如何避免影响到工作设备（执行设备），让液路压力的波动在进入其工作之间消除或不被引入，这是问题的关键，因此提出一种闭环响应的液路压稳调节系统，在液压系统调节过程中，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证工作液路的持续稳定，依靠浮动弹簧、步进电机、压力检测等装置，在初始进油口与工作进油口之间加入以工作压差为基准的实时闭环调节系统，让进入工作装置的液压油压力最低程度上维稳，保证整个液路系统以及工作装置的工作稳定性。

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