專利名稱：工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及所產(chǎn)生的運動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)工程機械所采用的各種多執(zhí)行器負載敏感系統(tǒng)(無論是機液負載敏感系統(tǒng)還是電液負載敏感系統(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載敏感油路；負載敏感油路的壓力用于液壓泵變量機構(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實現(xiàn)流量的合理分配。但當各執(zhí)行器所驅(qū)動的慣性負載大小相差較大時，慣性較小的一聯(lián)得不到所需的全部流量而運動速度緩慢；而慣性較大的一聯(lián)由于速度不可能迅速達到其給定值，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，降低了泵輸出流量的利用率。在大、小慣性負載復(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題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供采用以壓差的進、出口獨立調(diào)節(jié)單元作為各執(zhí)行器的控制單元、并采用電控方式對泵的排量進行調(diào)節(jié)的工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字流控制系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下液壓泵的供油通過液壓油路分別與數(shù)個裝有執(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，溢流閥用來控制供油壓力，如果選用變量泵，溢流閥當安全閥用，平時不通油)，數(shù)個電液控制單元的負載壓力以電信號與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個電液控制單元的相應(yīng)個數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號分別與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負載敏感修正信號以電信號與液壓泵的變量機構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
本發(fā)明與現(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)行器負載敏感系統(tǒng)中的高壓選擇閥以及相應(yīng)的負載敏感油路以及各電液控制單元返回負載壓力的油路，取而代之的是一套負載敏感控制器；2)取消傳統(tǒng)多執(zhí)行器負載敏感系統(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載敏感控制器的模擬量輸出端；3)負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)給液壓泵的變量機構(gòu)和溢流閥的負載敏感信號是根據(jù)輸入的各電液控制單元負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、泵的最大輸出流量通過負載敏感修正方法修正后得出的。
本發(fā)明將一個復(fù)雜的分流控制變成了一個簡單的數(shù)字控制方法。


圖1是工程機械中大多數(shù)采用的多執(zhí)行器負載敏感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
如圖2所示，液壓泵的供油通過液壓油路分別與數(shù)個驅(qū)動執(zhí)行器的電液控制單元連接和溢流閥連接，數(shù)個電液控制單元的負載壓力以電信號與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個電液控制單元的相應(yīng)個數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號分別與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負載敏感修正信號以電信號與液壓泵的變量機構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
給每個電液控制單元的流量是根據(jù)輸入的操作指令，通過電液數(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。
(1)首先根據(jù)不同的優(yōu)先級將各執(zhí)行器聯(lián)進行分檔，并求出每一級別下各執(zhí)行器控制單元進口節(jié)流閥閥口流量的和 (2)根據(jù)優(yōu)先級的高低逐級判斷泵的最大輸出流量是否足以提供該優(yōu)先級下所有執(zhí)行器的實際消耗流量如果足夠，則將該優(yōu)先級下所有執(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)到低一級的優(yōu)先級繼續(xù)判斷；如果不足，則根據(jù)各執(zhí)行器實際消耗流量的比值確定其分流比 ，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，同時把優(yōu)先級更低聯(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，大慣性負載聯(lián)的操作指令、流量指令以及進口節(jié)流閥的閥口流量分別為Q0Aset、Q0A和Q1A，其余各聯(lián)的慣性負載均較小，其操作指令、流量指令以及進口節(jié)流閥的閥口流量之和分別為Q0Bset、Q0B和Q1B，并假定Q0Bset＜Qsmax＜Q0Aset+Q0Bset。
在大慣性負載加速過程的起始階段，各執(zhí)行器實際消耗流量之和小于泵的最大輸出流量，因此 ，對各聯(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。
當大慣性負載的運動速度逐漸提高使泵的輸出流量不足時，由于小慣性負載聯(lián)的實際消耗流量與其流量指令相當，因此可以認為Q0B＝Q1B。由此可得Q0A=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q1BQ0BQ0Bset·Q0Aset=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q0Bset·Q0Aset]]>即Q0AsetQ0A=Q0BsetQsmax-Q1A]]>由此可得對各聯(lián)執(zhí)行器控制單元的流量指令分別為Q0A=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q0Bset·Q0Aset=QsmaxQ1A·Q0BsetQsmax-Q1A+Q0Bset·Q0Aset]]>=Qsmax-Q1AQ0Bset·Q0Aset]]>Q0B=QsmaxQ1AQ0AQ0Aset+Q0Bset·Q0Bset=Qsmax-Q1A]]>各執(zhí)行器實際消耗流量之和為Q1A+Q1B＝Q1A+Q0B＝Q1A+Qsmax-Q1A＝Qsmax也就是說，即使在大慣性負載的起動階段，也可以最大限度地利用泵的輸出流量。
另外，由于在大慣性負載的加速過程中，其流量指令是從其操作指令逐漸降低到其穩(wěn)定值，而不是簡單地與其實際消耗流量相適應(yīng)，因此該流量指令的變化不會對大慣性負載的加速過程造成較大影響。
給液壓泵的變量機構(gòu)和溢流閥的負載敏感信號是根據(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、泵的最大輸出流量通過負載敏感算法修正后得出的，電液負載敏感算法如下u＝g[pLSset-min(Δp1A’，Δp1B’，Δp1C’......Δp1n’)]式中，pLSset為油源壓力與最高負載壓力差值的設(shè)定值，g(ΔpLS)是一個常規(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口節(jié)流閥實際閥口壓差。也就是說，當某一聯(lián)執(zhí)行器的操作指令Q0為零時，該聯(lián)就不參與最小閥口壓降的比較。
所說的負載敏感控制器是有A/D模擬量輸入和D/A模擬量輸出接口的單片機或可編程邏輯控制器PLC或微機。
權(quán)利要求
1.工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)，其特征在于液壓泵的供油通過液壓油路分別與數(shù)個驅(qū)動執(zhí)行器的電液控制單元連接和溢流閥連接，數(shù)個電液控制單元的負載壓力以電信號與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端連接，數(shù)個電液控制單元的相應(yīng)個數(shù)的操作指令和修正后的操作指令也以電信號分別與負載敏感控制器的A/D模擬量輸入端、D/A模塊量輸出端連接，負載敏感控制器另有一路D/A模擬量輸出端的負載敏感修正信號以電信號與液壓泵的變量機構(gòu)或溢流閥的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)，其特征在于給每個電液控制單元的流量是根據(jù)輸入的操作指令，通過電液數(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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)，其特征在于給液壓泵的變量機構(gòu)或溢流閥的負載敏感信號是根據(jù)輸入的各電液控制單元負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、泵的最大輸出流量通過負載敏感修正方法修正后得出的，電液負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載壓力差值的設(shè)定值，g(ΔpLS)是一個常規(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口節(jié)流閥實際閥口壓差，當某一聯(lián)執(zhí)行器的操作指令Q0為零時，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所述的工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)，其特征在于所說的負載敏感控制器是有A/D模擬量輸入和D/A模擬量輸出接口的單片機或可編程邏輯控制器PLC或微機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工程機械中多執(zhí)行器運動的電液數(shù)字分流控制系統(tǒng)。液壓泵的供油通過油路分別與數(shù)個驅(qū)動執(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載壓力以電信號與負載敏感控制器的A/D口連接,修正前后的操作指令也以電信號分別與負載敏感控制器的A/D、D/A口連接,負載敏感控制器另有一路D/A口輸出負載敏感修正值以電信號與液壓泵的變量機構(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電液數(shù)字分流控制方法修正后得出的。負載敏感修正值則根據(jù)各電液控制單元的負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、泵的最大輸出流量通過負載敏感控制方法修正后得出。它將一個復(fù)雜的分流控制變成了一個簡單的數(shù)字控制方法。
文檔編號F15B13/02GK1375643SQ02111480
公開日2002年10月23日 申請日期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 申請人:浙江大學(xué)