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专利号: 2019113868937
申请人: 福建工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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qP1、qM1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qP2、qM2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Bmin:Bf=max(Beff,Bmin)

步骤三)流量计算:

泵工况下,液压缸控制腔输入流量

qP=vA+KLΔp

马达工况下,液压缸控制腔输出流量

qM=vA-KLΔp

其中qP,qM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,KL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qa泵工况下泵/马达实际输出流量,即qa=qP;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:Cs,Cst分别为层流,紊流泄漏系数;Bf为油液有效弹性模量;

马达工况下为

其中qa马达工况下泵/马达实际输入流量,即qa=qM其中:

其中v为油液粘度,ρ为油液密度,ω为电机角速度;

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,由实验测量得到;p0为大气压;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)所述的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。