[发明专利]一种四象限工况下的变转速双泵控缸闭式系统速度闭环控制方法

权利要求书

1.一种四象限工况下的变转速双泵控缸闭式系统速度闭环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一)根据伺服电机的运动状态确定系统的工况；通过压力传感器测量得到蓄能器出口压力p₁、液压缸无杆腔压力p₂与有杆腔两端的压力p₃，确定泵/马达进出口压差Δp；

分别设置与液压缸无杆腔相连的泵为泵1，与有杆腔相连的泵为泵2，以分别表示与液压缸无杆腔相连的泵工况、马达工况的流量，以分别表示与液压缸有杆腔相连的泵工况、马达工况的流量；则有：

泵/马达1大排量泵/马达的压差为：

Δp₁＝p₂-p₁

泵/马达2大排量泵/马达的压差为：

Δp₂＝p₃-p₁

步骤二)计算油液有效弹性模量B_f，计算方法如下：

式中p₀为系统的初始压力，即大气压；p为压力传感器分别测得的两泵与液压缸两侧的压力值p₂、p₃，这里取p＝max(p₂，p₃)；N为气体多变指数，1≤N≤1.4；X₀为自由空气的相对含量，B为油液的额定弹性模量；

为了使弹性模量更为准确，设定一个最小值B_min：

B_f＝max(B_eff，B_min)

步骤三)流量计算：

泵工况下，液压缸控制腔输入流量

q_P＝vA+K_LΔp

马达工况下，液压缸控制腔输出流量

q_M＝vA-K_LΔp

其中q_P，q_M分别为液压缸在泵/马达工况下控制腔实际输入/输出流量；v为液压缸的速度；A为液压缸有效工作面积，在泵工况下为无杆腔有效面积，在马达工况下为有杆腔有效面积，Δp为液压缸两侧压差，即为泵/马达所计算出的压差，K_L为液压缸的泄漏系数；

步骤四)计算伺服电机转速，计算方法如下：

其中n为电机转速；ω为伺服电机的角速度，泵工况下为：

其中q_a泵工况下泵/马达实际输出流量，即q_a＝q_P；x为泵排量百分比；D为泵排量；Δp为泵进出口压差；S，σ为无纲量数：C_s，C_st分别为层流，紊流泄漏系数；B_f为油液有效弹性模量；

马达工况下为

其中q_a马达工况下泵/马达实际输入流量，即q_a＝q_M

其中：

其中v为油液粘度，ρ为油液密度，ω为伺服电机的角速度；

油液粘度随温度变化，油液温度由温度传感器测出；油液粘度的计算方法为：

式中：T为油液温度，ρ为油液密度，由实验测量得到；p₀为系统的初始压力，即大气压；p为所在液压元件的压力，使用压力传感器进行测量p＝max(p₂，p₃)；C₁、C₂、C₃为系数，通过实验拟合得到；

步骤五)伺服电机转速计算模块计算出电机转速并转化为电机转速信号之后，和速度负反馈自适应控制得到的输出进行求和，并将求和结果送给伺服电机的控制器，从而控制伺服电机的输出转速。