[发明专利]独立计量阀控制系统和方法

说明书

本申请是申请日为2006年7月18日、名称为“独立计量阀控制系统和方法”的专利申请200680031947.2的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及一种控制系统和方法，更具体地涉及一种用于控制独立的计量阀装置的系统和方法。

背景技术

作业机械如挖掘机、装载机、推土机、机动平路机和其它类型的重型机械使用多个液压致动器来完成不同的任务。这些致动器通常是基于操作员界面装置的致动位置进行速度控制的。例如，可使操作员界面装置如操纵杆、踏板或其它任何适宜的操作员界面装置运动以产生表示有关液压致动器的希望速度的信号。当操作员移动界面装置时，操作员希望液压致动器以相关的预定速度运动。但是，该预定速度是在作业机械的制造过程中设定的，(设定时)通常未向液压致动器施加载荷。在作业机械的操作过程中，当向液压致动器施加的载荷较小时，液压致动器可按与操作员所希望的速度基本上相等的速度运动。但是，当向液压致动器施加的载荷较大时，液压致动器可能会以较慢的、未预期或不希望的速度运动。如果不考虑载荷情况而试图控制液压致动器的速度会导致液压致动器剧烈地或急剧地发生运动。

在2005年4月19日授予Pfaff等人的U.S.专利No.6,880,332(’332专利)中描述了一种改善液压致动器速度的可预见性并实现液压致动器的平稳运行的方法。’332专利描述了一种由电液压比例阀控制以在不同的计量模式下运行的液压制动器。操纵杆位置信号转换成液压致动器的希望速度信号。然后利用该希望速度信号发出各电液压比例阀的开启量的指令，以用希望速度驱动液压致动器。液压致动器上的载荷通过测量与液压致动器相关的压力来确定，液压致动器基于所确定的载荷在不同模式下运行。使用一种转变策略进行运行模式之间的转变，其中，供给管线和回流管线的压力设定成在从旧运行模式转变之前新运行模式所要求的阈值压力。

尽管’332专利的液压致动器和控制策略可通过使运行模式以测得的载荷状况为基础来改善流体致动器在变化载荷下的速度可预测性，但很复杂且仍然缺乏足够的控制。特别地，由于要根据希望速度信号对每个电液压比例阀进行控制，将使控制策略复杂且需要准确的定时和校准以避免不希望的阀的相互作用。此外，由于阀的开启量仅以希望速度为基础，压力波动仍能严重地影响液压致动器的可预测性。

本发明所公开的液压控制系统意在克服上述的一个或多个问题。

发明内容

一方面，本发明涉及一种液压控制系统。该液压控制系统包括具有第一室和第二室的流体致动器、第一计量阀和第二计量阀。所述第一计量阀具有一阀元件，该阀元件可在允许加压流体流入第一室以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止加压流体流入第一室的第二位置之间移动。所述第二计量阀具有一阀元件，该阀元件可在允许流体从第二室中流出以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止流体从第二室中流出的第二位置之间移动。所述液压控制系统还包括：至少一个与流体致动器相联的流体传感器，并构造成产生表示流体致动器上的载荷的载荷信号；以及操作员界面装置，该操作员界面装置能够移动以产生表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号。所述液压控制系统还包括与第一和第二计量阀、所述至少一个流体传感器以及操作员界面装置相连的控制器。该控制器构造成根据希望速度信号使第一计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置，以及根据载荷信号和第二室中的希望压力使第二计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置。

另一方面，本发明涉及一种操作液压控制系统的方法。该方法包括：计量进入液压致动器的第一室中的加压流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动；以及计量来自液压致动器的第二室的流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动。该方法还包括：检测流体致动器上的载荷并产生表示载荷的载荷信号。该方法还包括：接收表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号。该方法还包括：根据希望速度信号计量进入第一室的流体，以及根据载荷信号和第二室中的希望压力计量来自第二室的流体。

附图说明

图1是示例示出的作业机械的侧视示意图；

图2是示例示出的用于图1的作业机械的液压控制系统的示意图；

图3是对图2的控制系统的示例性操作方法进行说明的流程图；以及

图4是对图2的控制系统的另一示例性操作方法进行说明的流程图。

具体实施方式