[发明专利]摆动的闭环控制

说明书

本发明公开了用于控制机器(100)的摆动的系统(118)和方法。所述系统(118)可以包括静压回路(120)，所述静压回路包括电子排量控制泵(122)和流体连接在闭环回路中的第一摆动电机(124a)。所述电子排量控制泵(122)被配置成基于最终泵排量命令控制流体向第一摆动电机(124a)的供应。所述第一摆动电机(124a)被配置成使所述机器(100)的上托架(104)旋转。所述静压回路(120)被配置成(a)当所述最终泵排量命令由所请求的摆动电机速度产生时控制所述第一摆动电机(124a)的实际速度，并且(b)当所述最终泵排量命令由所请求的摆动电机转矩产生时控制所述第一摆动电机(124a)的转矩。

技术领域

本发明一般涉及机器中的控制过程，并且更具体地涉及用于控制机器上的旋转摆动的过程。

背景技术

挖掘机、电铲和类似的运土设备通常装备有摆动驱动器，摆动驱动器使上托架(包括加工工具的上机器结构)相对于下托架(带有用于推进的轨道或轮子的下机器结构)旋转。摆动驱动器可以由液压或电动机来提供动力。可以在建筑挖掘机、反铲和类似机器上使用摆动速度控制。即当操作者移动控制杆时，杆的位置对应于摆动驱动器的期望旋转速度。操作者可以调节杆命令以获得期望的速度，并补偿可能影响摆动速度的有效载荷、连杆位置或其它因素的变化。诸如在大型起重机或挖掘铲中常见的大的惯性载荷可以通过摆动转矩控制来控制。摆动转矩控制意味着操作杆位置被解释为期望的电机转矩，允许操作者调整摆动驱动器的速度和加速度两者。

对于液压驱动的摆动驱动器，摆动控制以往一直是使用液压回路中的液压机械阀实现的，这种摆动驱动器的摆动控制特性(摆动速度控制、摆动转矩控制)主要由流量和压力控制阀、泵排量控制机构和其它液压机械部件的选择和设置确定。换言之，不管液压摆动回路主要使用速度控制还是转矩控制，都是由液压硬件确定的，原因是这种液压摆动回路主要对摆动电机提供转矩控制或速度控制，而不提供用相同的液压回路进行转矩控制或速度控制的选择。

由于上托架的尺寸和重量，在初始运动期间有大的惯性力待克服。排量控制泵并不用来控制摆动电机的速度，原因是摆动速度往往由于以下原因而振荡：发起运动所需的流体压力的量、泵和摆动电机之间的大的可压缩容积的软管及由与上托架(通过空气的上托架摆动)阻性接触的工作表面(地面、矿井壁等)提供的任何显著振动阻尼益处的缺乏。而且，如果使用闭环液压回路则排量控制泵的性能可进一步降低。

2003年2月18日发布的美国专利第6,520,731号(“MacLeod”)描述了用于摆动汽缸以在反铲上定位动臂的控制系统。所述系统在可操作地连接至动臂以相对于框架摆动动臂的反铲框架上包括一对双动作液压汽缸、与液压汽缸成闭合回路设置的泵，使得控制泵是控制汽缸的唯一手段。该公开没有解决的是控制在降低和增大用于流体体积排量的信号之间的跳跃/振荡。需要更好的设计。

发明内容