1.一种四象限工况下变转速单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;通过伺服电机的输出转矩和转速确定泵/马达进出口压差,泵工况的进出口压差主要是通过下述公式计算出压力:2
Ta_P=ΔpD+CvSΔpD+CfΔpD+ChσΔpD马达工况下则为:
2
Ta_M=ΔpD‑CvSΔpD‑CfΔpD‑ChσΔpD其中Ta_P为泵工况下伺服电机实际输出扭矩,Ta_M为马达工况下伺服电机实际输入扭矩;Δp为泵进出口压差;D为泵的排量;Cv,Cf,Ch依次为油液的粘性、摩擦、液体动态损失系数;S,σ为无纲量数: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,p0为所在液压元件的压力,即大气压;p为所在液压元件的压力,此处压力p由蓄能器与泵/马达之间的压力传感器测量得到;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Bf,计算方法如下:式中p0为系统的初始压力,即大气压;p为所在液压元件的压力,通过压力计算模块所计算出的泵/马达输出/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为油液的额定情况弹性模量;
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,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泵排量百分比;D泵排量;Δp泵进出口压差;S,σ无纲量数;Cs,Cst层流,紊流泄漏系数;Bf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。