液压挖掘机负流量负荷传感控制策略

负流量控制器的控制目标
NRff 节流口前的旁路回油压力检测值 Kff 实际旁路回油压力与设定值之间误差 Lff 采样序号 YZ[\ff 由负流量 &GH控制器算出的泵排量 ]^@]‘@]<ff &GH 控 制 器 的 比 例@积 分 和
微分常数
Y‘ff 积分饱和上限 Uff 误差死区设定值 为 实 现 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 3需 要 在 式 7!8的 基 础上动态设定旁路回油压力3使 N5O5P总比最大负载 压力高出一个小的固定值7例如 WghP&/83如
V d
N5O5P Q NR7L8 7K7L8S TUT8
K7L8M
W
7K7L8X TUT8
L
a cYZ[\7L8M
]^K7பைடு நூலகம்8_
]‘ K7b8_
bM W
7!8
]<9K7L8Q K7LQ !8;
LQ !
e
a 7Q Y‘X K7b8X Y‘8
bM W
式中 N5O5P ff 旁路回油节流口处压力设定 值3是
! 传统负流量控制分析
传统的液压挖掘机负流量控制系统原理可简化
为图 /所示 形式*六 通多路 阀 可 简 化 为 0"#"$ 等 % 个联动的可变节流口+由于负流量控制在本质上是 一 种恒流 量控制 系 统*通 过 在 多 路 阀 旁 路 回 油 通 路 上 设 置 流 量 检 测 元 件 R如 图 /中 所 示 的 节 流 口 a*控 制旁路回油流量为恒定值+根据图 /*通过节流口的 流 量与 节流口 前 的 压 力 有 关*因 此 恒 流 量 控 制 就 可 以转化 为恒 压力 控 制*压 力 检 测 点 位 于 多 路 阀 旁 路 回油口 $ 和流量检测节 流口之 间的 % 点*即控 制 % 点的压力为恒定值+
始 终比负载压力 高3在 任 何 情 况 下 都 能 使 系 统 保 持
较 好 的 调 速 性 3这 就 是 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 原 理 6
将
负
流量负荷 万方数据
传
感
控
制
原
理
应
用
于
挖
掘
机 3其
液压系统原理如图 :所示6系统由电液比例泵@六通
图 : 负流量负荷传感控制结构图 "#$%: A0’B)0B’,-.(,$/0#1,+-/CD,(D#($)-(0’-+DED0,F
用于一台试验型液压挖掘机器人上+控制策略的 原 理 是 在 负 流 量 控 制 的 基 础 上*使 旁 路 回 油 设 定 压 力 随 外 负 载 的
变 化 而 变 化 *在 减 小 多 路 阀 旁 路 回 油 节 流 损 失 的 同 时 *提 高 了 系 统 的 操 纵 性 + 应 用 结 果 表 明 *效 果 良 好 +
载 的变化而变化 #最大 负 载 压 力 和 旁 路 回 油 压 力 试 验 曲 线 几 乎 重 合$%因 此 工 作 油 口 上 的 压 力 损 失 较 小 %而 旁 路 回 油 节 流 口 上 的 压 力 损 失 也 大 大 减 小 ’从 图 "中 还 可 以 看 出%负 流 量 负 荷 传 感 系 统 的 工 作 压 力比传统负流量 控 制 系 统 低 得 多%而 且 完 成 同 样 的 工 作时泵排量也较小 #两 图 中 的 数 据 都 是 在 泵 转 速 为 DDEE5F8/7下测得$%说 明 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 具有更好的节能性’
负 流 量 控 制 系 统 也 具 有 一 定 的 调 速 性*此 时 阀 心位于微调区*多路阀的0 口"$口都处在打开的状 态*使泵输出的流量一部分通过0 口进入液压缸*一 部分通过 $口和流量检测节流口流回油箱+在这一 过程中*如果控制% 点压力不变*使通过$口的流量
收稿日期,!""{ "! !$ ’ 国家q|&%r高技术研究发展计划资助项目R项目编号,!""/00{!!/%"a 高 峰 浙江大学机械设计研究所 博士后*%/""!$ 杭州市
第 )期
高峰 等Z液压挖掘机负流量负荷传感控制策略
JJ"
! 试验分析
图 "为挖掘机器人作三角形轨迹的伺服控制时 #循 环 两 次 $%用 来 控 制 回 转 &斗 杆 的 多 路 阀 旁 路 回 油 压 力&泵输 出 压 力&最 大 负 载 压 力&泵 排 量 随 时 间 的 变 化 情况%数据由控制系统 计 算 机 记 录 得 到’ 图 "( 中 %为 保 证 伺 服 系 统 进 行 正 常 的 轨 迹 跟 踪 %旁 路 回 油 压 力 设定在较高的 )*+(%以 便 能 比 较 容 易 地 克 服 负 载 #压 力 过 低 将 严 重 影 响 系 统 响 应$,图 "-中%旁
!%动臂油缸 :%铲斗油缸
多 路 阀 7用 电 液 比 例 先 导 控 制 8@梭 阀 组 成 3采 用 计 算 机控 制 技 术 和 数 字 &GH控 制 策 略9I;3在 一 台 试 验 型 挖掘机器人 上 9J; 对这种控制策略进行了试验6其中3 梭阀 组的作 用是 取 得 系 统 最 高 负 载 压 力3并 将 其 送 往控制器6其中的负流量控制算法为
应 速 度 加 快 6在 负 流 量 控 制 中 3泵 输 出 压 力 始 终 高 于
旁 路 回 油 压 力 3因 此 3旁 路 回 油 压 力 的 改 变 也 将 引 起
泵 输 出 压 力 的 改 变 6利 用 这 种 特 性 3如 果 控 制 旁 路 回
油 压力始终比负 载 压 力 高 一 点3就 能 使 泵 输 出 压 力
!""#年 $月
农业机械学报
第 %&卷 第 $期
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液压挖掘机负流量负荷传感控制策略’
高 峰 潘双夏
(摘 要) 针 对 目 前 液 压 挖 掘 机 上 常 用 的 负 流 量 控 制 系 统 的 不 足*提 出 了 一 种 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 策 略*并 应
关键词,液压式挖掘机 负流量控制 控制方法
中 图 分 类 号 ,-.&!/
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因 此 3在 传 统 的 负 流 量 控 制 中 3节 能 性 与 操 纵 性 之间的矛盾难以协调6
? 负流量负荷传感控制原理
在 六 通 多 路 阀 中3负 载 对 阀 口 流 量 特 性 的 影 响
是 由 系 统 的 起 始 压 力 低 于 负 载 压 力 引 起 的 6此 时 3在
图 !中 的 单 向 阀 的 作 用 下3泵 输 出 的 液 压 油 全 部 通
图 G(&-分 别 为 挖 掘 机 器 人 在 传 统 负 流 量 控 制 和负流量负荷传 感 控 制 下%作 三 角 形 轨 迹 跟 踪 的 效 果 ’从 图 中 可 以 看 出 %两 种 系 统 都 能 满 足 伺 服 控 制 的 需 要 %伺 服 控 制 跟 踪 轨 迹 几 乎 一 样 %说 明 负 流 量 负 荷 传感系统将节能性和操纵性较好地结合在一起’
^5O5PMF/i7N!!3N!:3N:!3N::8_Wgh 7:8 式中 N!!@N!:@N:!@N::ff 液压缸各腔的负载压力
可以通过图 :中的梭阀组将其中的最大压力引 出6
将 式7!8和式7:8结 合 起 来3就 构 成 了 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 策 略 6由 于 挖 掘 机 器 人 在 作 伺 服 控 制 时 3 对系 统响应 速度 要 求 较 高3而 负 流 量 负 荷 传 感 控 制 恰 好 能 满 足 这 种 要 求 3而 且 受 负 载 影 响 不 大 3同 时 又 保持了负流量控制的节能性6