模型与条件PID补偿的永磁伺服电动机驱动液压源流量控制

针对变频异步电动机驱动液压源在实际应用中存在响应速度慢、控制精度差、控制参数不易掌握等缺陷,提出永磁伺服电动机驱动定量泵液压源的流量控制策略,将永磁伺服电动机动态特性好、控制精度高、节能等优点与定量泵结构简单、可靠性好、抗污染能力强等特点相结合,根据定量泵的转速、流量、压力特性关系和油液温度、黏度、弹性模量等相关参数建立电动机转速模型控制和条件比例积分微分(Proportion,integration,differentiation,PID)补偿控制,通过较易控制的电动机转速信号实现对定量泵输出流量的快速准确调节。控制系统充分利用模型开环控制的稳定性、及时性,快速接近目标流量,克服传统流量控制中实测流量信号延迟对系统响应造成严重迟滞的不良影响;通过条件阈值开启PID补偿控制,进一步消除流量偏差,提高系统精度;通过条件限幅限制系统超调量。仿真结果表明模型控制和条件PID补偿控制的可行性,试验结果证明,模型控制的系统响应接近于电动机转速开环控制,优于转速估算流量闭环控制,大幅领先于涡轮流量计实测流量反馈控制,并且具有很好的抗负载扰动能力;条件PID补偿控制能够完全消除由于系统参数非线性变化和模型简化带来的稳态误差,能够无误差地跟随目标流量斜坡响应。     

基于转矩控制的变转速定量泵压力控制方法

变转速电液泵可以大幅提升液压动力源能效,但采用变转速电机驱动定量泵作为动力源时,通过控制转速实现压力控制,难以适应流量快速大范围变化的工况.为解决这一问题,采用电机转矩控制液压泵输出压力,实现动力源与流量无关的压力控制.与变转速控制相比,电机转矩属于控制内环,响应速度快;由于泵输出压力与其排量的乘积基本等于电机的输出转...     

伺服电动机驱动泵控缸的位移软测量方法

针对位移传感器在液压系统应用中存在的不足,提出了一种液压缸活塞杆的位移软测量方法.该方法基于泵控缸系统的伺服电机转速、转矩信号以及泵、缸、油液相关参数,建立其液压缸活塞杆的位移软测量模型.根据油液黏温、黏压特性补偿活塞杆的位移,以减少软测量位移误差,并在MATLAB/Simulink中建立伺服电机泵控缸系统模型和位移软...     

基于伺服泵控液压动力单元的注塑机节能研究

传统的注塑机采用阀控系统或者泵控系统,但是阀控系统有溢流损失,泵控系统响应较慢。基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机可以通过伺服电机动态调节定量泵转速,实现输出压力和流量与所需压力和流量相匹配,从而达到节能的目的。通过对传统注塑机液压系统动力单元的改造,研究新型注塑机的运行性能,分析其节能机理与效果,并与传统注塑机进行对比实验,进一步验证了基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机的优良节能特性。     

D+A组合控制多泵源液压系统泵阀复合控制研究

针对传统大功率多泵液压阀控系统中由于泵源输出与负载流量需求不匹配,导致液压系统传动效率低下的问题,在数字泵PCM控制概念的基础上提出一种基于数字+模拟（D+A）组合控制多泵源液压系统。通过流量区域划分方法,给出该系统的构型原则,其中定量泵组排量比采用二进制编码,由1台变量泵补偿定量泵的阶跃流量差值;建立多泵源液压系统流量状态矩阵,通过求解得到泵组的控制信号;为了减少阶跃流量冲击对系统控制特性的影响,提出多泵源液压系统泵阀复合控制策略,并对该系统输出特性进行试验研究。试验结果表明在泵阀复合控制策略下,多泵源液压系统具有良好的动静态特性和节能效果。正弦位置跟随精度达到±0.1 mm,滞后约为100 ms;由于采用D+A组合流量控制和比例溢流阀压力控制,始终使多泵源液压系统输出的流量和压力分别高于负载所需要流量10 L/min和压力2 MPa,使该系统的溢流和节流损失大大降低。     

液压系统卸荷回路的设计与分析

液压系统的执行元件在工作周期的间歇时间内不需要输入液压能,卸荷回路的作用是在液压泵驱动电机不频繁启闭的情况下,使液压泵以较小的功率运转。针对不同类型液压泵的特点合理设计卸荷回路,可大大减小系统功率损耗、降低发热量、延长泵和电动机的寿命。泵的输出功率为:Pp=PR×qP由上式可知,卸荷回路通过使输出压力PR或输出流量qP尽量接近零,实现尽可能小的卸荷功率。本文将分析各科类型液压泵并提出其卸荷回路的设计。由于本文侧重对回路特性的讨论,系统中原动机、液压泵、执行元件的效率及管路损失对回路的特性影响不大,故忽略上述因素。本文中提及的变量泵均以A10VSO系列为例。定量泵的卸荷在电动机转速一定的情况下,定量泵输出流量qP为定值。因此定量泵系统只能实现压力卸荷,即泵低压、全流量运转。     

压力补偿及负载传感变量泵

压力补偿变量泵的特点是当系统压力超过泵的设定值时,流量自动减小,它常用于需要限压和要求在小流量输出时仍保持系统压力的保压系统中。负载传感变量泵的最大特点是其输出的压力和流量始终与负载压力和流量相匹配,使功率损失减小到很低的程度。图1为定量泵、变量泵和负载传感变量泵用于同等工况液压系统中的功率分布比较图。不难看出,定量泵系统的功率损失是相     

软测量技术在动态流量测量中的应用

在电液比例阀和电液伺服阀动特性测试中,高频动态流量的测量一直是一个难题.在流量测量中引入软测量技术,以层流流量计的基本结构为基础建立动态层流流量模型,通过对压力差信号与油液温度信号进行在线测量并进行数值计算,可以得到连续变化的瞬时流量值.从而克服了传统流量计自身惯性的影响,显著提高了对动态流量测量的频率范围.     

伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统研究

由伺服电机和液压泵组成的新型泵控系统已经应用于液压机械设备中,为解决大型液压机对液压动力源高压大流量输出的要求,在传统伺服电机泵控系统中引入了高压主泵和低压副泵,并通过双泵切换来实现高压大流量输出。通过控制器与伺服电机控制电机输出转矩和转速,进而实现对输出压力和流量的控制。通过合流阀块实现对双泵合流与分流的控制,进而实现液压系统的大流量或高压力输出。以液压机一个工作循环为基础进行了性能试验,结果表明该液压动力系统满足压力、流量设计要求,响应速度快,控制精度高。     

油液物性参数对柱塞泵配流特性的影响研究

在考虑油液可压缩性的基础上,利用流体分析软件、采用动网格技术和空化模型,通过CFD仿真分析,改变油液的弹性模量、含气量和油液的黏度,根据配流过程中柱塞腔的压力响应特性、斜盘液压力矩、压力和流量脉动,对影响柱塞泵流量特性的油液物性参数进行详细的分析研究.     

基于变频电动机泵控负载传感系统的研究与仿真

泵控负载传感系统以其节能、高效获得广泛的应用。该文从液压泵的理论流量公式出发，根据负载信号改变泵的转速来达到控制流量，使液压定量泵实现变量功能。在此变量原理的基础上设计了一个由变频器控制的交流电机和定量泵组成的泵控负载传感系统，分析了交流变频电动机泵控负载传感系统的数学模型，提出了控制方案，并给出了仿真结果。     

截割滚筒位置负载敏感PID控制特性研究

提出了采用负载敏感技术的采煤机截割滚筒位置PID闭环控制方法,给出了截割滚筒调高原理,基于AMESIM软件分别搭建了定量控制和变量控制的截割滚筒PID闭环调高系统仿真模型,比较研究了两泵PID滚筒调高动态特性,得到了滚筒位移速度、调高液压缸压力、换向阀压差动态曲线,归纳总结了两泵输出效率及能量,研究结果表明：定量泵调高比变量泵响应较快,滚筒位移超差小,但定量泵调高速度控制上更易受随机负载干扰,定量泵控系统调高液压缸冲击压力大;变量泵控采煤机滚筒调高阶段,换向阀前后压差为2MPa;定量泵调高功率为38kW,约为变量泵调高功率19倍,定量泵调高消耗能量342kJ,约为变量泵调高消耗能量12.2倍,变量泵滚筒调高更节能。     

变速异步电动机比例恒压泵电液动力源特性研究

电液动力源是为液压系统提供动力的单元,其能量效率决定整个系统的能效。针对现有变排量电液比例压力流量复合控制动力源,非工作周期电动机仍以额定转速运转,产生较大能耗;变转速异步电动机驱动定量泵动力源,难以直接控制压力的问题,提出采用变转速交流异步电动机驱动比例恒压泵构造新的电液压力流量复合控制动力源,通过改变斜盘摆角实现无节流损失压力连续控制,改变泵转速实现泵输出流量连续控制。进一步针对异步电动机变转速驱动动态响应慢的问题,提出在主回路增设液压蓄能器,并将其高压油液分别引入液压泵吸油口和出油口,辅助驱动液压泵加速起动和制动的解决方案。研究中,构建了基于上述原理的电液动力源试验测试系统,对其压力控制特性、流量控制特性、压力流量复合控制特性及功率控制特性进行研究,结果表明,随负载压力变化流量控制精度误差不超0.5%,采用蓄能器辅助驱动、辅助制动可使变频电动机起、停时间分别由1 s和1.2 s减小到0.2 s和0.5 s;在保压工况、非工作周期压力卸荷工况、恒压工况,通过降低电动机转速,较恒定电动机转速驱动,降低能耗20%以上。     

变频驱动液压定量泵输出特性实验研究

介绍了变频驱动液压定量泵的工作原理及结构:并对开环变频驱动液压定量泵和闭环变频驱动液压定量泵的输出 特性进行了实验研究。实验结果表明:1)开环变频驱动液压定量泵的输出响应速度较慢,机械特性较差,只适合于流量不需 要精确控制、动态响应不高的中低压场合;2)闭环变频驱动液压定量泵的输出响应速度快,机械特性好,带负载能力强,适 合于控制精度要求较高的场合。     

双定子多输出叶片泵单执行机构压力冲击的研究

多输出叶片泵是基于"双定子"原理而提出的一种新型叶片泵,传统定量泵是1个定子对应1个转子,且仅输出一种定流量。而该新型泵是1个转子对应2个定子,且1个泵体又分为内泵和外泵,当改变其输出方式时,可以实现单个定量泵体输出多级定流量的功能。针对该泵在流量切换的过程中的压力冲击问题,提出增设阻尼孔、适当增加管路内径的方法来减缓压力冲击。基于AMESim软件进行模块化建模,仿真可知适当增加管路内径可以减少压力冲击,但并不能完全消除。最后,搭建该多输出泵单执行机构系统进行实验,检验多输出叶片泵切换工作方式时压力冲击的抑制效果。结果验证了设计的有效性,对日后双定子多输出叶片泵多执行机构的分析与应用奠定了一定的基础。     

TH-50型恒压变量柱塞泵

恒压变量泵能根据负载的需要自动地调节输出流量,同时输出压力基本恒定。用恒压变量泵作液压源时系统效率比用定量泵作液压源的系统高得多。本文介绍一种恒压变量泵的结构特点、工作原理和用途。     

四配流窗口轴向柱塞泵仿真与分析

四配流窗口轴向柱塞泵可以实现单台泵同步闭式控制两台对称执行元件液压系统,也可以直接闭式控制差动缸回路。为分析其压力、流量特性,该文根据柱塞运动特征和配流面积变化原理,运用Simulation X软件对四配流窗口轴向柱塞泵进行了建模和仿真分析。通过设置斜盘角度或转速调节液压泵输出流量,考虑油液泄漏和黏性摩擦力的情况下,对加载和空载时液压泵柱塞腔和泵油口的压力、流量等特征响应曲线进行分析。仿真结果表明,流量脉动频率随泵转速增加而增大;压力脉动幅值随负载增加而增大,且压力脉动频率与负载无关。     

装载机流量匹配转向系统特性分析

国产小型装载机普遍采用负荷传感转向方式,该系统定量泵输出流量不能根据负载需求进行调节,会产生与流量有关的能量损失。针对此问题,提出用伺服电机独立驱动定量泵的流量匹配转向控制方法。在SimulationX中建立了装载机整机联合仿真模型,对采用负荷传感转向系统的装载机进行了仿真研究;构建了装载机的试验测试系统,对比仿真与试验结果,验证了仿真模型的准确性。进一步将流量匹配转向系统应运于此仿真模型,维持与现有系统相同转向特性的条件下,该系统在各转向工况下降低泵输出能耗约35%。     

挖掘机电液流量匹配控制系统动态性能研究

分析了液压挖掘机基于与负载压力无关流量分配（LUDV）多路阀的电液流量匹配控制（EFMC）系统的控制原理,建立了EFMC系统的液压挖掘机虚拟样机模型,采用实时检测油缸速度信号的反馈闭环控制方法提高流量匹配的精度。分别建立液压挖掘机EFMC系统动力学模型与液压系统模型并根据其实际工况进行联合仿真,研究了挖掘作业过程动态特性及节能特性。与传统的基于LUDV的负载敏感系统实验结果进行对比,结果表明: EFMC系统与传统负载敏感系统相比,改善了系统的动态响应特性和稳定性,泵的压力裕度明显减小,提高了系统的节能性,反馈闭环控制系统动态响应特性也明显得到提高。研究方法可为进一步研究挖掘机的动态性、节能性、稳定性提供理论依据和参考。     

铲运机用负载敏感泵流量响应特性影响因素研究

为解决煤矿铲运机用负载敏感变量泵结构因素影响其工作特性的问题,并为其结构优化提供理论参考,开展了负载敏感变量泵的结构参数对其流量响应特性的影响研究。分析了负载敏感变量泵的工作原理,建立了其液压泵控系统模型,推导了负载敏感泵阀芯直径、弹簧刚度,以及旁路阻尼孔直径等结构参数与负载敏感泵输出流量和输出压力之间的传递函数关系;基于所建立的数学模型和计算机模拟仿真方法,建立了液压泵控系统的AMEsim模型,验证分析了负载敏感泵流量动态响应特性。研究结果表明:适当地增加阀芯直径、弹簧刚度以及旁路阻尼孔直径,有利于提高负载敏感泵的流量响应速度和稳定性;其结构参数增加过度,会导致系统的输出流量在阶跃下降过程中出现振荡。