泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一,其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势,但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题,提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统,开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构,阐明了系统在多种模式下的工作原理;基于AMESim搭建了系统的仿真模型,建立了变速泵和旁路阀协同工作机制,根据调速曲线对泵和阀进行权重分配,以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明:通过泵阀协同控制,并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作,具有良好的工况适应性和低速稳定性,可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。

针对传统泵控差动液压缸系统存在液压回路复杂、响应慢和能耗大的问题,提出了一种排量、转速复合控制方法,用1台伺服变量泵直接控制差动液压缸。首先,从理论上分析了泵控差动缸控制原理,将差动缸复合控制系统分为3个子系统分别进行仿真分析,进一步通过内环排量外环转速进行建模仿真分析,复合控制下响应速度比恒定转速下动态特性好。在此基础上搭建试验台,对泵控差动缸进行试验分析,在内环排量外环转速控制下较恒定转速下差动缸系统动态响应快,时间缩短13.4%;将变量泵处于恒压控制模式下,对伺服电机输入能耗进行测量,在不同转速和负载压力下进行试验,低转速大排量下系统能耗可以减少3 kW左右。通过仿真和试验,结果表明,排量、转速复合控制模式下,可有效提高泵控差动缸系统的响应速度,降低能耗。

为提高泵控差动液压缸系统运动过程的平稳性及控制精度,提出了带有负载力补偿量的速度/位置复合伺服控制策略,确定了速度前馈控制量计算模型和负载力补偿量计算模型。为实现速度控制和位置控制的平稳切换,对切换参数及切换时机进行了研究,以实际位置相对目标位置的差值作为切换参数。建立系统的仿真模型和物理试验模型,对系统进行仿真和试验研究,仿真结果和试验结果都表明,采用速度/位置复合控制策略可以实现对泵控差动缸系统的速度和位置的同时控制,在保证控制精度的前提下有效提高了差动缸的运动平稳性。为便于比较,还对泵控差动缸系统单独的位置伺服控制进行了仿真和试验研究,对比结果表明,所提出的复合控制策略具有明显的优越性。

针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题,提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统,并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入,通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明,所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统,虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点,但实现了差动缸流量的平衡,解决了由四象...

采用液压泵按闭式回路方法驱动液压缸,是电液控制技术领域的研究热点,这一技术在对称液压缸的控制中已获得很好应用,但对于广泛采用的差动缸,效果一直不尽如人意。为此,依据阀控缸技术中非对称阀控非对称缸的思想,提出采用三配流窗口轴向柱塞泵直接闭式驱动差动缸运动的原理,方案是改造现有轴向柱塞泵的吸油窗口为并联布置的两个窗口,增加一个柱塞,将普遍采用的9柱塞泵改为10个柱塞,并分成两组,使每一组柱塞的吸排油窗口在半径方向错开位置,分别对应配流盘上的二个配流窗口。研究工作中,在SimulationX软件环境下,建立考虑单个柱塞运动特征和配流面积随转角变化的液压泵仿真模型,通过数字仿真确定了泵的关键参数,特别是缸体和配流盘卸荷槽的尺寸,设计并制造了样机,在试验台上对多种转速下泵的压力、流量和噪声等基本特性进行测试,验...