專利名稱：工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)直接與容積式泵的輸出有關(guān)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)工程機(jī)械所采用的各種多執(zhí)行器負(fù)載敏感系統(tǒng)(無(wú)論是機(jī)液負(fù)載敏感系統(tǒng)還是電液負(fù)載敏感系統(tǒng))，如圖1所示，液壓泵向各電液控制單元供油；各電液控制單元將負(fù)載壓力引到高壓選擇閥，高壓選擇閥選出其中最高壓力輸出到負(fù)載敏感油路；負(fù)載敏感油路的壓力用于液壓泵變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制；操作指令直接用電路連到各電液控制單元進(jìn)行控制。采用分流比控制的方法可以在泵的輸出流量不足時(shí)實(shí)現(xiàn)流量的合理分配。但當(dāng)各執(zhí)行器所驅(qū)動(dòng)的慣性負(fù)載大小相差較大時(shí)，慣性較小的一聯(lián)得不到所需的全部流量而運(yùn)動(dòng)速度緩慢；而慣性較大的一聯(lián)由于速度不可能迅速達(dá)到其給定值，因而其分流流量只能從安全閥上旁路值，從而造成了這部分流量的浪費(fèi)，降低了泵輸出流量的利用率。在大、小慣性負(fù)載復(fù)合控制中普遍存在因泵的輸出流量不足導(dǎo)致分流比控制失效、泵輸出流量的利用率不高等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供采用以壓差的進(jìn)、出口獨(dú)立調(diào)節(jié)單元作為各執(zhí)行器的控制單元、并采用電控方式對(duì)泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字流控制裝置。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下液壓泵的供油通過(guò)液壓油路分別與數(shù)個(gè)裝有執(zhí)行器的電液控制單元連接和溢流閥連接(如果選用定量泵，溢流閥用來(lái)控制供油壓力，如果選用變量泵，溢流閥當(dāng)安全閥用，平時(shí)不通油)，數(shù)個(gè)電液控制單元的負(fù)載壓力以電信號(hào)與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個(gè)電液控制單元的相應(yīng)個(gè)數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號(hào)分別與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負(fù)載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負(fù)載敏感修正信號(hào)以電信號(hào)與液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益的效果是1)取消傳統(tǒng)多執(zhí)行器負(fù)載敏感系統(tǒng)中的高壓選擇閥以及相應(yīng)的負(fù)載敏感油路以及各電液控制單元返回負(fù)載壓力的油路，取而代之的是一套負(fù)載敏感控制器；2)取消傳統(tǒng)多執(zhí)行器負(fù)載敏感系統(tǒng)中各電液控制單元與其操作指令之間的電路連線，將各操作指令接到負(fù)載敏感控制器的模擬量輸入端，將各電液控制單元的指令輸入端接到負(fù)載敏感控制器的模擬量輸出端；3)負(fù)載敏感控制器另有一路模擬量輸出端接到液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制端；4)給各電液控制單元的流量指令是根據(jù)輸入的操作指令，通過(guò)電液數(shù)字分流控制修正方法修正后得出的；5)給液壓泵的變量機(jī)構(gòu)和溢流閥的負(fù)載敏感信號(hào)是根據(jù)輸入的各電液控制單元負(fù)載壓力以及輸出的分流控制指令、程序預(yù)設(shè)的各執(zhí)行器的優(yōu)先級(jí)、泵的最大輸出流量通過(guò)負(fù)載敏感修正方法修正后得出的。
本實(shí)用新型將一個(gè)復(fù)雜的分流控制變成了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字控制方法。


圖1是工程機(jī)械中大多數(shù)采用的多執(zhí)行器負(fù)載敏感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，液壓泵的供油通過(guò)液壓油路分別與數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的電液控制單元連接和溢流閥連接，數(shù)個(gè)電液控制單元的負(fù)載壓力以電信號(hào)與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個(gè)電液控制單元的相應(yīng)個(gè)數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號(hào)分別與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負(fù)載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負(fù)載敏感修正信號(hào)以電信號(hào)與液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
給每個(gè)電液控制單元的流量是根據(jù)輸入的操作指令，通過(guò)電液數(shù)字分流控制算法修正后得出，其電液數(shù)字分流控制算法如下Q0A=Q0Aset(Qsmax>ΣSx≥SAQ1x)]]>Q0A=Qsmax-ΣSx>SAQ1xΣSx=SAQ1xQ0xQ0xsetQ0Aset(ΣSx>SAQ1x≤Qsmax≤ΣSx≥SAQ1x)]]>Q0A=0(Qsmax<ΣSx>SAQ1x)]]>其他各聯(lián)類同。式中，Qsmax為泵的最大輸出流量；Q0Aset與Q0xset分別表示對(duì)該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)執(zhí)行器的操作指令，Q0A與Q0x分別表示負(fù)載敏感控制器輸出給該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)執(zhí)行器控制單元的流量指令，Q1A與Q1x分別表示該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)的實(shí)際流量，SA與Sx分別表示該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)的優(yōu)先級(jí)。
(1)首先根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)將各執(zhí)行器聯(lián)進(jìn)行分檔，并求出每一級(jí)別下各執(zhí)行器控制單元進(jìn)口節(jié)流閥閥口流量的和ΣSx=kQ1x.]]>(2)根據(jù)優(yōu)先級(jí)的高低逐級(jí)判斷泵的最大輸出流量是否足以提供該優(yōu)先級(jí)下所有執(zhí)行器的實(shí)際消耗流量如果足夠，則將該優(yōu)先級(jí)下所有執(zhí)行器控制單元的流量指令Q0x設(shè)為其操作指令Q0xset，并轉(zhuǎn)到低一級(jí)的優(yōu)先級(jí)繼續(xù)判斷；如果不足，則根據(jù)各執(zhí)行器實(shí)際消耗流量的比值確定其分流比Q0xsetΣSx=kQ1xQ0x·Q0xset]]>，并將該分流比與剩余的泵輸出流量相乘，作為該執(zhí)行器控制單元的流量指令，同時(shí)把優(yōu)先級(jí)更低聯(lián)的流量指令設(shè)為零即可。
假設(shè)系統(tǒng)各聯(lián)具有相同的優(yōu)先級(jí)，大慣性負(fù)載聯(lián)的操作指令、流量指令以及進(jìn)口節(jié)流閥的閥口流量分別為Q0Aset、Q0A和Q1A，其余各聯(lián)的慣性負(fù)載均較小，其操作指令、流量指令以及進(jìn)口節(jié)流閥的閥口流量之和分別為Q0Bset、Q0B和Q1B，并假定Q0Bset＜Qsmax＜Q0Aset+Q0Bset。
在大慣性負(fù)載加速過(guò)程的起始階段，各執(zhí)行器實(shí)際消耗流量之和小于泵的最大輸出流量，因此Qsmax≥Q1AQ0AQ0Aset+Q1BQ0BQ0Bset]]>，對(duì)各聯(lián)執(zhí)行器控制單元的流量指令仍等于其操作指令，即Q0A＝Q0Aset、Q0B＝Q0Bset。
當(dāng)大慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度逐漸提高使泵的輸出流量不足時(shí)，由于小慣性負(fù)載聯(lián)的實(shí)際消耗流量與其流量指令相當(dāng)，因此可以認(rèn)為Q0B＝Q1B。由此可得Q0A=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q1BQ0BQ0Bset·Q0Aset=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q0Bset·Q0Aset]]>即Q0AsetQ0A=Q0BsetQsmax-Q1A]]>由此可得對(duì)各聯(lián)執(zhí)行器控制單元的流量指令分別為Q0A=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q1BQ0BQ0Bset·Q0Aset=QsmaxQ1A·Q0BsetQsmax-Q1A+Q0Bset·Q0Aset]]>=Qsmax-Q1AQ0Bset·Q0Aset]]>Q0B=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q0Bset·Q0Bset=Qsmax-Q1A]]>各執(zhí)行器實(shí)際消耗流量之和為Q1A+Q1B＝Q1A+Q0B＝Q1A+Qsmax-Q1A＝Qsmax也就是說(shuō)，即使在大慣性負(fù)載的起動(dòng)階段，也可以最大限度地利用泵的輸出流量。
另外，由于在大慣性負(fù)載的加速過(guò)程中，其流量指令是從其操作指令逐漸降低到其穩(wěn)定值，而不是簡(jiǎn)單地與其實(shí)際消耗流量相適應(yīng)，因此該流量指令的變化不會(huì)對(duì)大慣性負(fù)載的加速過(guò)程造成較大影響。
給液壓泵的變量機(jī)構(gòu)和溢流閥的負(fù)載敏感信號(hào)是根據(jù)輸入的各電液控制單元我載壓力以及輸出的分流控制指令、程序預(yù)設(shè)的各執(zhí)行器的優(yōu)先級(jí)、泵的最大輸出流量通過(guò)負(fù)載敏感算法修正后得出的，電液負(fù)載敏感算法如下u＝g[pLSset-min(Δp1A’，Δp1B’，Δp1C’……Δp1n’)]式中，pLSset為油源壓力與最高負(fù)載壓力差值的設(shè)定值，g(ΔpLS)是一個(gè)常規(guī)的閉環(huán)控制算法，如PID控制等；Δp1A’，Δp1B’，Δp1C’，……Δp1n’為電液控制單元的進(jìn)口節(jié)流閥閥口壓差修正值，修正算法如下 圖中，Q0A，Q0B，Q0C，……Q0n為負(fù)載敏感控制器給各電液控制單元的流量指令，Δp1A，Δp1B，Δp1C，……Δp1n為各電液控制單元的進(jìn)口節(jié)流閥實(shí)際閥口壓差。也就是說(shuō)，當(dāng)某一聯(lián)執(zhí)行器的操作指令Q0為零時(shí)，該聯(lián)就不參與最小閥口壓降的比較。
所說(shuō)的負(fù)載敏感控制器是有A/D模擬量輸入和D/A模擬量輸出接口的單片機(jī)或可編程邏輯控制器PLC或微機(jī)。
權(quán)利要求1.工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置，其特征在于液壓泵的供油通過(guò)液壓油路分別與數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的電液控制單元連接和溢流閥連接，數(shù)個(gè)電液控制單元的負(fù)載壓力以電信號(hào)與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個(gè)電液控制單元的相應(yīng)個(gè)數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號(hào)分別與負(fù)載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負(fù)載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負(fù)載敏感修正信號(hào)以電信號(hào)與液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置，其特征在于給每個(gè)電液控制單元的流量是根據(jù)輸入的操作指令，通過(guò)電液數(shù)字分流控制修正方法修正后得出，其電液數(shù)字分流控制修正方法如下Q0A=Q0Aset(Qsmax>ΣSx≥SAQ1x)]]>Q0A=Qsmax-ΣSx>SAQ1xΣSx=SAQ1xQ0xQ0xsetQ0Aset(ΣSx>SAQ1x≤Qsmax≤ΣSx≥SAQ1x)]]>Q0A=0(Qsmax<ΣSx>SAQ1x)]]>式中，Qsmax為泵的最大輸出流量；Q0Aset與Q0xset分別表示對(duì)該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)執(zhí)行器的操作指令，Q0A與Q0x分別表示負(fù)載敏感控制器輸出給該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)執(zhí)行器控制單元的流量指令，Q1A與Q1x分別表示該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)的實(shí)際流量，SA與Sx分別表示該聯(lián)以及系統(tǒng)第x聯(lián)的優(yōu)先級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置，其特征在于給液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的負(fù)載敏感信號(hào)是根據(jù)輸入的各電液控制單元負(fù)載壓力以及輸出的分流控制指令、程序預(yù)設(shè)的各執(zhí)行器的優(yōu)先級(jí)、泵的最大輸出流量通過(guò)負(fù)載敏感修正方法修正后得出的，電液負(fù)載敏感修正方法如下u＝g[pLSset-min(Δp1A’，Δp1B’，Δp1C’……Δp1n’)]式中，pLSset為油源壓力與最高負(fù)載壓力差值的設(shè)定值，g(ΔpLS)是一個(gè)常規(guī)的閉環(huán)控制算法，如PID控制等；Δp1A’，Δp1B’，Δp1C’，……Δp1n’為電液控制單元的進(jìn)口節(jié)流閥閥口壓差修正值，修正方法如下 式中，Q0A，Q0B，Q0C，……Q0n為負(fù)載敏感控制器給各電液控制單元的流量指令，Δp1A，Δp1B，Δp1C，……Δp1n為各電液控制單元的進(jìn)口節(jié)流閥實(shí)際閥口壓差，當(dāng)某一聯(lián)執(zhí)行器的操作指令Q0為零時(shí)，該聯(lián)就不參與最小閥口壓降的比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置，其特征在于所說(shuō)的負(fù)載敏感控制器是有A/D模擬量輸入和D/A模擬量輸出接口的單片機(jī)或可編程邏輯控制器PLC或微機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工程機(jī)械中多執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的電液數(shù)字分流控制裝置。液壓泵的供油通過(guò)油路分別與數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的電液控制單元和溢流閥連接，各電液控制單元的負(fù)載壓力以電信號(hào)與負(fù)載敏感控制器的A/D口連接，修正前后的操作指令也以電信號(hào)分別與負(fù)載敏感控制器的A/D、D/A口連接，負(fù)載敏感控制器另有一路D/A口輸出負(fù)載敏感修正值以電信號(hào)與液壓泵的變量機(jī)構(gòu)或溢流閥的控制端連接。給各電液控制單元的操作指令是通過(guò)電液數(shù)字分流控制方法修正后得出的。負(fù)載敏感修正值則根據(jù)各電液控制單元的負(fù)載壓力以及分流控制指令、程序預(yù)設(shè)的各聯(lián)的優(yōu)先級(jí)、泵的最大輸出流量通過(guò)負(fù)載敏感控制方法修正后得出。它將一個(gè)復(fù)雜的分流控制變成了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字控制方法。
文檔編號(hào)F15B13/00GK2539869SQ02217059
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者顧臨怡, 王慶豐 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)