[发明专利]用基于压力反馈的前馈补偿控制连续可变传动装置的静液压动力单元中的旋转斜盘角度的方法

说明书

本申请要求美国临时专利申请No.61/527440的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2011年8月25日。

技术领域

本发明通常涉及在连续可变传动装置（无级变速器）的静液压动力单元中的旋转斜盘角度的控制，更特别是涉及一种旋转斜盘控制的方法，它利用确定为某些参数的知识函数的前馈补偿项，这些参数包括但不局限于：静液压动力单元压力、旋转斜盘角度和泵速度，以便降低对闭环控制的依赖和提高系统的响应。

背景技术

美国临时专利申请No.61/527440（申请日为2011年8月25日）的内容整个被本文参引。

利用静液压动力单元的连续可变传动装置（下文中有时称为液压机械连续可变传动装置）为公知。对于多个行业（例如农业、运土、建筑、森林业和采矿），多种工作机器利用这种传动装置。在操作中，静液压动力单元的流体排量变化，以便改变传动装置的输出与输入比，也就是在传动装置的转动输出和输入之间的比率。这通过改变静液压单元的可变排量流体泵或马达的旋转斜盘的角度来实现。在一种连续可变的传动装置中，静液压动力单元设置成这样，在零车辆或机器速度下，根据选定范围、运行方向和可能的其它因素，静液压动力单元的旋转斜盘沿一个方向或另一方向处于全排量或接近全排量。在该方面参考的一个实例是Weeramantry的美国专利No.7063638B2（公开日为2006年6月20日）。

基本上，在操作中，操作人员以某些方式来命令合适的车辆速度，例如利用输入装置如推进手柄。该命令由传动装置控制器来接收，并转换成用于传动装置的合适速度比，该速度比定义为输出速度除以发动机速度，由术语传动装置相互比率或“TRR”来表示。以TRR来工作有多个优点。与车辆速度相比，它更直接地与最终控制输出（旋转斜盘角度）相关。还有，发动机速度的瞬时变化不会改变目标TRR，且不会影响旋转斜盘的角度，从而避免输出的不希望变化。

合适的TRR或“DTRR”转变成合适的静液压动力单元相互比率或“HRR”，该静液压动力单元相互比率或“HRR”定义为静液压马达速度除以泵速度。这利用传动装置的布局和传动比的知识、当前速度范围和方向以及使用用于特殊传动装置的等式来进行。控制器的核心是HRR的闭环控制。选择HRR量是因为它与旋转斜盘角度直接相关，该旋转斜盘角度是控制器的输出。HRR能够使用已知的传动比而从发动机速度传感器和马达速度传感器来直接计算。使用HRR也优于其它控制方法，例如对于地面速度误差或比率误差直接调节旋转斜盘，因为它导致在所有速度范围内的相同控制器性能。通常，用于HRR的闭环控制使用比例、积分和可选的差分项或“PID”。

不过，已经发现闭环控制可能遇到缺陷和缺点，包括震荡和低响应。例如，闭环控制必须在范围变换（range shift）之前和之后确定和施加不同控制信号值来用于控制旋转斜盘的角度，以便保持马达的速度。通常，在拖拉机上的负载在变换之前和之后保持大约恒定，需要相同的力矩，但是在各范围中在力矩和HSU压力之间的关系不同，从而引起对PID环路的干扰。当产生范围变换时，HSU从再生（regeneration）变成不再生，且压力变化，从而引起干扰。

因此，还在寻找一种控制连续可变传动装置的静液压动力单元中的旋转斜盘角度的方式，它克服了一个或多个上述缺点或缺陷，并获得一个或多个合适特征，如上所述。

发明内容

这里公开了一种控制连续可变传动装置的静液压动力单元中的旋转斜盘角度的方法，它克服了一个或多个上述缺点或缺陷，并获得一个或多个合适特征，如上所述。

根据本发明的优选方面，前馈补偿项用于旋转斜盘角度控制，根据静液压动力单元的知识，前馈补偿项确定为某些参数的知识的函数，该某些参数包括但不局限于：静液压动力单元压力、旋转斜盘角度和泵速度。作为非限定实例，HRR能够用于计算前馈项，包括可以使用的测试数据。作为另一实例，压力或压力估计值与HRR组合可以用于计算两维查找表的前馈项。作为另一实例，泵速度与HRR和（可能的）压力的组合能够用于三维查找表。作为还一实例，压力估计值能够根据力矩估计值来计算，该力矩估计值假定在变换过程中恒定。

这样的前馈项加在PID项上，以便降低对闭环控制的依赖，且发现提高了系统响应和降低了震荡。前馈项使得系统能够避免积分项的扭振（wind up），因为在旋转斜盘角度需要较大运动时的情况下能够关闭积分器。在这种情况下，能够命令以相对恒定的比率运动，从而避免控制器的误差积累太高和导致超过目标。速度还能够更容易地控制，因为命令更直接地与DHRR相关。