[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

说明书

本发明根据目标速度，利用伺服电机转速和转矩、温度传感器所测得的油液温度，计算变转速双泵控差动缸闭式系统液压缸所需流量、油液弹性模量、粘度，进而计算出该时刻所需要的伺服电机的转速；并将该基于模型的速度前馈与速度负反馈自适应控制相结合。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是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。

背景技术

在我国经济快速发展以及能源紧缺、环境污染、人力成本上升等问题日益严重的状况下，结合快速发展的交流伺服电动机控制技术，研发一种可实现低能耗、高效可靠运行的新型液压节能控制技术，促进机械装备的混合动力化、电动化以及自动化，是国内机械装备制造企业适应社会发展所亟需解决的问题之一，也是全世界科研机构及机械装备制造企业的研究热点之一。

发明内容

本发明根据目标速度，利用伺服电机转速和转矩、温度传感器所测得的油液温度，计算变转速双泵控差动缸闭式系统液压缸所需流量、泵出口压力、油液弹性模量、粘度，进而计算出该时刻所需要的伺服电机的转速；并将该基于模型的速度前馈与速度负反馈自适应控制相结合。

本发明具体采用如下技术方案实现：

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。同时为了区分两泵/马达的流量，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，即以q_P1、q_M1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q_P2、q_M2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)计算有效体积弹性模量(Bf)，计算方法如下：

式中p₀为系统的初始压力；p为系统压力；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)

液压油的体积弹性模量和温度、压力以及油液中的空气有关，纯油液中Bf＝(1.2～2)×10³MPa,实际(油混气)工程中取(0.7～1.4)×10³MPa；

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