[发明专利]一种大惯量负载的协同驱动及无源主动制动方法

说明书

本发明公开了一种大惯量负载的协同驱动及无源主动制动方法，用于大惯量负载的驱动工况与制动工况,驱动工况协同驱动控制系统通过对容积泵控闭式子系统与进出口独立调节子系统的协同控制，共同驱动负载运行，提高系统的驱动刚度、增加系统的驱动能力；制动工况容积泵控闭式子系统作动器工作在泵模式，将负载制动能量转换成液压能供给进出口独立调节子系统，进出口独立调节子系统根据给定负载制动轨迹以及实时反馈的负载状态，通过控制进出口独立调节流量阀实现对回收负载制动能的主动控制，从而实现对负载的无源主动制动。本发明实现了对负载的协同驱动及无源主动制动，可有效解决制动平稳性差和制动能量难以储存的问题，特别适合大惯量负载工况。

技术领域

本发明属于液压驱动节能技术领域，具体涉及一种大惯量负载的协同驱动及无源主动制动方法。

背景技术

在实际生产过程中，大惯量负载工况是一种无可避免的工况。面对这种工况传统的大惯量负载液压驱动系统设计时首先考虑的是这种负载惯性大制动过程的平稳性差，针对这一问题，秦伟业等提出减小回转系统溢流阀调定压力的方法，这种方法虽然在一定程度上降低了大惯量负载制动过程的液压冲击，但增加了系统的溢流量与发热量，是以牺牲能耗和回转系统的工作效率为基础的；山河智能在实验过程中提出采用增大马达和换向阀的容腔容积、增大马达内泄漏来提高系统的平稳性，但这种方法调节空间非常有限，而且是以牺牲能源利用率为代价的。这两种方法虽然在一定程度上提高了制动过程的平稳性，但液压系统的能耗极大、能源利用率极低。

为了解决能量利用率低这一问题，一系列大惯量负载制动能量回收与再生的技术被提出，最简单又有效的能量回收与再利用技术就是利用蓄能器对负载制动能量进行回收与再利用，例如姜继海等提出基于能量回收再利用的节能型回转液压系统，该系统利用液压泵/马达作为回收原件，并引入液压蓄能器以存储回转制动过程中回收的能量。在回转启动阶段，液压泵/马达工作在液压马达工况，驱动负载转动；在回转制动阶段，液压泵/马达工作在液压泵工况，受惯性负载驱动向液压蓄能器泵油，实现回转动能的回收；在下次起动时，液压泵/马达再次工作在液压马达工况，液压蓄能器将前次制动时回收的能量进行释放，为液压泵/马达供油，驱动负载转动。这类技术存在的主要问题是由于蓄能器容积限制，能被回收的负载制动能量有限，回收能量效率也有待进一步提高；此外，在对制动能量进行回收与再生时难以做到对制动能量的主动控制。

目前，随着国内外液压技术的不断进步，阀控驱动系统以其响应速度快、动态特性好等优点被广泛引用，泵控直驱技术也日显优势。因此当前大惯量负载液压驱动系统方案基本都是在节流阀控开式系统或容积泵控闭式系统的基础上，利用蓄能器实现制动能量的回收与再生。但这类技术存在的主要问题仍是蓄能器容积限制，被回收的负载制动能量有限，难以做到对制动能量的主动控制。

发明内容

本发明针对上述大惯量负载液压驱动以及能量再生技术存在的问题，为了有效解决大惯量负载制动不平稳及制动能量难以存储的问题，提高制动能量的回收和利用效率，实现对制动能量的高精度主动控制，提供一种结构紧凑、系统运行平稳、实现制动能量“即收即用”及“无源”主动制动的大惯量负载协同驱动及无源主动制动方法。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种大惯量负载的协同驱动及无源主动制动方法，用于大惯量负载的驱动工况与制动工况，该方法的实施利用大惯量负载的协同驱动及无源主动制动系统，所述系统包括容积泵控闭式子系统、进出口独立调节子系统、协同驱动控制系统和无源主动制动控制系统。