[发明专利]一种四象限工况下的变转速单泵控缸闭式系统的液压缸速度和位移软测量方法

权利要求书

1.一种四象限工况下的单泵控缸闭式系统的液压缸速度软测量方法，其特征在于，包括如下步：

步骤一)根据伺服电机的运动状态确定系统的工况，并根据伺服电机输出扭矩计算泵进出口的压差Δp：

泵工况下

马达工况下

其中T_a为伺服电机实际输出扭矩；Δp_P和Δp_M分别为两种工况下泵进出口压差；D为泵的排量；C_v，C_f，C_h为油液的粘性、摩擦、液体动态损失系数；S，σ为无纲量的中间量：

其中v为油液粘度，ρ为油液密度，ω为伺服电机角速度；

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；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；C₁、C₂、C₃为系数，通过实验拟合得到；

步骤二)计算有效体积弹性模量B_f，计算方法如下：

式中p₀为系统的初始压力，即大气压；p为压力计算模块所计算出的泵输出/输入压力；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)

步骤三)计算泵的实际输出流量或输入流量，计算方法如下：

泵工况下

马达工况下

其中q_a为泵的高压腔的实际输出/入流量，P和M分别标示泵工况和马达工况；x为泵排量百分比，此处为1；D为泵排量；ω为伺服电机角速度；Δp为泵进出口压差；S，σ为无纲量的中间量；C_s为层流系数，C_st为紊流系数；B_f为油液有效弹性模量；

步骤四)所述的液压缸速度根据流量估算模块即可获得，所述的液压缸的速度的估算为：

在II象限、IV象限中的泵工况下：

v＝(q_{a_P}-K_LΔp_c)/A

在I象限、III象限中的马达工况下：

v＝(q_{a_M}+K_LΔp_c)/A

其中；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_c为液压缸两侧压差，K_L为液压缸的泄漏系数。

2.一种四象限工况下的单泵控缸闭式系统的液压缸位移软测量方法，所述单泵为定量泵，其特征在于，包括如下步骤：基于如权利要求1所述的四象限工况下的单泵控缸闭式系统的液压缸速度软测量方法，对于四象限工况的液压缸的速度进行积分，即可得到四象限工况的位移量：

a)I象限中，定量泵工作处于马达工况，液压缸有杆腔为高压腔，位移为x_I：

b)II象限中，定量泵工作处于泵工况，液压缸无杆腔为高压腔，位移为x_II：

c)III象限中，定量泵工作处于马达工况，液压缸无杆腔为高压腔，位移为x_III：

d)IV象限中，定量泵工作处于泵工况，液压缸有杆腔为高压腔，位移为x_IV：

其中A_A、A_B分别为液压缸无杆腔、液压缸有杆腔的作面积；p_A、p_B分别为液压缸无杆腔、液压缸有杆腔的压力，q_A、q_B分别为液压缸无杆腔、液压缸有杆腔的输入流量，K_L为液压缸泄漏系数。