压力-流量复合控制电液系统动力源的建模与仿真

　　电液伺服系统控制精度高、响应速度快，但存在系统效率低、能量损失大的问题。采用负载敏感技术可有效实现系统节能。作者探讨如何在电液伺服系统中实现负载敏感控制。

　　负载敏感技术有阀控负载敏感技术和泵控负载敏感技术。阀控负载敏感技术虽然减少了压力损失，却造成了流量损失，在流量变化较大的工况节能效果不明显。泵控负载敏感技术有效地减少了压力损失和流量损失，但泵控系统的响应速度慢、控制精度较低。作者针对钢管折弯压力机系统高能耗问题，采用将泵控与阀控负载敏感技术相结合的液压动力源作为系统节能方案，根据钢管折弯压力机系统工作时对负载压力和负载流量的控制要求，利用 Matlab 仿真软件验证压力 - 流量负载敏感复合控制动力源节能原理的可行性。

　　1 压力 - 流量负载敏感控制系统工作原理

　　负载敏感技术在工业领域有广泛的应用，特别在负载压力或负载流量变化较大的系统中更能体现其节能效果。作者将泵控与阀控负载敏感技术相结合的液压动力源应用于钢管折弯压力机系统，压力 - 流量负载敏感控制系统如图1 所示。

　　该系统的动力源由电液伺服排量控制泵1 和比例溢流阀2 组成。系统所需的流量由电液伺服排量控制泵1 控制，给定不同的排量指令信号，泵相应输出不同的排量; 系统所需的压力由比例溢流阀2 来调定，给定不同的压力指令信号，系统压力随之变化。由于变量泵的响应速度较低，且泵的安装位置与执行元件之间有较长的管路，直接通过变量泵控制系统会导致严重的滞后，因此采用伺服阀作为系统的控制元件。伺服阀具有响应快、控制精度高等特点，将其安装在执行元件上可极大减少由管路过长造成的容积效应。

　　该系统使用数字式控制器7 对整个系统进行控制，控制器输出给电液伺服排量控制泵1 先导阀的指令信号与安装在油缸上的位移传感器5 的反馈信号在控制器7 内部构成系统流量负载敏感控制，根据位移传感器5 的反馈信号，动力源输出流量可与系统负载流量相匹配，减少系统的流量损失; 控制器7 输出给比例溢流阀2 的指令信号与压力传感器4 反馈信号在控制器7 内部构成系统压力负载敏感控制，根据压力传感器4 的反馈信号，动力源输出压力可与系统负载压力相匹配，减少系统的压力损失; 控制器7 输出给伺服阀3 的指令信号与压力传感器4 反馈信号构成阀芯位置闭环控制，可以控制伺服阀阀口压差解决负载变化对系统流量增益的影响，确保系统性能。

　　2 压力-流量负载敏感控制系统建模

　　2. 1 电液伺服排量控制泵模型