变量泵恒功率控制方法研究

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1、万方数据2005年第7期液压与气动61变量泵恒功率控制方法研究朱建公StudyonConstantPowerControlofVariablePumpZHUJian—gong(西南科技大学制造学院，四川绵阳621000)摘要：该文介绍了一种基于压力反馈和位移修正来实现变量泵的恒功率控制系统，并进而分析了其系统的构成、工作原理及系统特性。关键词：变量泵；恒功率控制；反馈中图分类号：THl37．5文献标识码：B文章编号：10004858(2005)cr7．0061。021引言液压技术广泛应用于机床、工程机械、船舶等设备，而现代液压控制系统越来越趋向于高压大功率，因此要求更多的使用功率调节。液

2、压系统恒功率控制是要求根据负载的变化情况调整其输出流量，使泵的输出功率接近于负载所需要的功率，实现动力源和负载之问的功率适应和功率匹配，使原动机工作在最佳工况下，从而减少原动机的能耗，达到节能之目的。目前，国内外出现的恒功率控制方案按提供的控制力可分为：液压力——弹簧力平衡方式；电磁力——弹簧力平衡方式。这两种方案均是基于阶梯变刚度弹簧力与控制力的平衡来实现变量机构的调节，其结果为以直代曲近似实现压力和流量之间的双曲线函数关系，因此很难保证系统工作在最佳工况下。本文提出一种包含压力反馈与位移反馈修正、输出功率可调、控制精度较高的恒功率控制系统的实现方法。2系统的构成及工作原理1)系统的构

3、成根据恒功率特性的基本关系式：QP×P=Ki(1)号／Z。与反映泵流量输出大小的信号‰应成反比函数关系，这可采用图1所示系统结构与控制原理来实现。该系统由压力反馈、比例放大器、滞回比较器、电子开关、可控硅整流源、二次液压回路和控制液压缸及位移反馈系统等组成。2)工作原理及系统特性分析对于图1所示控制系统，改变给定电压U。就可以改变放大器的静态输出电压／／,。。输出电压Mo的大小又正比于泵的流量输出，因此调节U。即改变了泵的流量输出静态工作点。囊l辩二二]．[二h口。1I小。I。≯卜压力变送器哩————D_厂也一传感器活塞杆位置传感器变送器9尺2皇王五苤：了一L————1图1恒功率控制系统

4、原理式中：Ki为功率常数，扛1，2，3，⋯⋯。为了使液收稿日期：2005—01—18压系统中的压力与流量之间能自动调节形成恒功率特作者简介：朱建公(1962一)，男，陕西省富平县人，副教授，性，这就要求控制系统中反映系统压力参数大小的信主要从事液压技术方面的科研和教学工作。，L、L炱一LLL蔓．炱．囊一蔓．袅一奠一蔓一蔓，、丧一九筻—尊L垒—宴ljLoL皇l—L璺lt宴l炱～L囊，。宴lL蔓，。丧一受一奠，瓤丧一奠，j—蔓．垒—生i．曳一鱼一羹，A一垒一垒，检测方法研究[J]．山东科技大学学报(自然科学版)，[9]谢建．液压系统综合测试仪研究[J]．液压与气动，20032000，19(3

5、)．(3)．[7]王淑莲，陈兵，刘春芳．超声波非接触检测液压系统压力[10]房本慧．从管外测试液压管路压力[J]．测试技术学报，的辨识与仿真研究[J]．液压气动与密封，2001(1)．1998，12(3)．[8]朱晓梅，陈进，张翼．液压管路压力管外测量系统[J]．[11]J．西拉德．超声检测新技术(第1版)[M]．北京：科学出工程机械，1997(7)．版社，1991．万方数据62液压与气动2005年第7期图1中晶体管的“集．射极”之间等效为一个电阻，这个等效电阻的大小正比于负载压力产生的电压信号／／,。，于是改变后的放大器，其输出电压Mo不仅取决于给定电压U，，而且还受控于液压系统压力产

6、生的电压信号“。。放大器的输出电压“o与油压产生的电压信号／／,。形成反比关系。因此则有式(2)成立：月3Ug，““o2一而ozJ令一(R3·Ug)=Ki，R(“p)=CoP，其中Co为阻／压转换系数。而对于变量泵其流量输出为：Q。=k。·a(3)式中k。为泵的流量系数，口为泵斜盘倾角。根据图1所示放大器的输出电压信号u。和位移反馈信号uI．通过二次液压回路控制泵的变量机构以实现液压系统的流量调整，泵斜盘倾角可表示为：Ct=sgn(UO，UL)·CItt0(4)式中Cl为比例系数，sgn(／／,o，“L)为开关函数，其值决定控制液压缸的移动方向。联立式(2)、(3)、(4)贝lJ有：z．

7、．Qp=sgn(uo，ML)·矗qcl赤(5)成立，在式(5)中，由于C1，Co，k。均为比例常数，可见式(5)与恒功率特性的基本关系式一致。由此说明图1所示的控制系统能够实现液压系统的恒功率控制特性。式(5)中矗i为功率常数，它可以由电路中的R3、U，调节值来决定(即系统输出的恒功率大小是由R3U。值来决定的)。系统工作过程如下：(1)当系统压力趋近于零时，出口压力产生的电压信号／／,。为零。这时三极管处于导通状态，其等效电阻非常