[发明专利]抵消波动注入方法和装置以及泵的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及泵，具体涉及一种抵消波动注入方法和装置，以及泵的控制系统。

背景技术

由液压泵产生的流速波动或压力波动（脉动）是液压系统中的系统振动和噪声的来源。压力波动也是对运动控制的扰动，其影响到运动的精度和可重复性。

图1示意性地示出了几种不同类型的液压泵的结构及流速波动模式。如图所示，对于外齿轮泵、轴向柱塞泵和叶轮泵来说，尽管所要求的流速是恒定的，但实际流速却是随着泵的转动而波动的。这是由于泵的机械结构造成的。

噪声影响到人类的听觉健康；振动降低了整个系统的可靠性；且降低的精度直接影响到液压机械生产的产品的质量。从各方面来看，压力波动减少了向客户提供的价值。因此，减少压力波动已成为学术界和工业界试图解决的核心问题之一。

目前用于减少流速和压力波动的大多数方法基于新颖的机械设计或者额外的诸如消声器或蓄能器等波动补偿器。这些方法通常不得不在成本、能量效率和系统动态响应之间进行权衡。例如，修改阀板设计的方法降低了能量效率；增加预压缩室增加了制造和部件成本，且降低了效率；在泵出口处增加蓄能器或消声器增加了部件成本和空间，降低了泵的动态性能。

可见，本领域中需要一种能够更有效和低成本地降低泵的噪声和振动的解决方案。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种抵消波动注入方法，其用于向泵的控制系统注入抵消波动信号，该控制系统通过电机驱动器控制电机，该电机驱动泵，该抵消波动信号使得泵输出中的压力波动至少部分地被抵消，该抵消波动注入方法包括：向控制系统注入任意波形的抵消波动信号，该抵消波动信号由下式表示：

f(θ)＝∑_mA_mcos(mθ+θ_m)，

其中，θ为电机轴的转角，m为抵消波动信号中的信号谐波的次数，A_m和θ_m为针对m次信号谐波的参数。

在本发明的另一个方面，提供了一种抵消波动注入装置，其用于向泵的控制系统注入抵消波动信号，该控制系统通过电机驱动器控制电机，该电机驱动泵，该抵消波动信号使得泵输出中的压力波动至少部分地被抵消，该抵消波动注入装置包括：注入模块，被配置为向控制系统注入任意波形的抵消波动信号，该抵消波动信号由下式表示：

f(θ)＝∑_mA_mcos(mθ+θ_m)，

其中，θ为电机轴的转角，m为抵消波动信号中的信号谐波的次数，A_m和θ_m为针对m次信号谐波的参数。

在本发明的又一个方面，提供了一种泵的控制系统，包括：上述抵消波动注入装置。

在本发明的再一个方面，提供了一种泵系统，包括：电机驱动器；电机；以及泵，其中，所述电机驱动器包括上述控制系统。

本发明的实施例的优点包括以下各项中的至少一项：有效地降低泵系统的噪声和振动，增加了系统的控制精度、稳定性、可重复性和工作寿命，提升了客户价值；是一种低成本的解决方案；不会损害系统的动态性能；不需要附加的部件和额外的空间。

附图说明

图1示意性地示出了不同类型的液压泵的结构及流速波动模式；

图2示意性地示出了本发明的通过向液压泵的控制系统注入抵消波动信号而使液压泵输出的流速和压力波动被抵消的基本思想；

图3示出了根据本发明的实施例的液压泵系统的示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的控制系统的示意图；

图5示出了根据本发明的另一个实施例的控制系统的示意图；

图6示出了在测试演示液压泵系统中来自压力传感器的测量数据的图示；以及

图7示出了根据本发明的实施例的抵消波动注入装置的示意性结构框图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。