[发明专利]一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压管路流体脉动主动控制技术领域，具体为一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法。

背景技术

泵瞬时流量的周期性脉动是液压管路中流体脉动的根源，并在管路和负载的阻抗作用下形成压力脉动。压力脉动不仅会带来流体噪声，而且会引起流体与液压管路之间的耦合振动，最终导致机械结构的疲劳破坏。流体脉动已成为制约液压系统向着高精度、低噪声发展的一个关键因素。对于高精度系统，流体脉动会大大降低控制系统的性能。传统的脉动控制方式是通过改变系统的阻抗来衰减系统的流体脉动的，此类方法是被动式的，通常采用加装抗性消振器或阻性消振器的方式。此类消振器往往结构参数固定或需要手调，不具有自适应能力。此外，被动消振器对压力脉动的中、高频削减效果较好，对于低频脉动往往削减效果不理想。因此，被动式消振器的应用由于难以满足实际要求而受到了很大限制。鉴于被动式脉动消振器存在的诸多问题，国内外学者针对液压管路系统进行了主动消振研究，其原理都是采用主动消振器产生与初始压力脉动等幅值、反相位的次级压力脉动，相互叠加以衰减脉动。现有的主动脉动控制方法根据产生次级脉动的原理又可以分为四大类。

第一类是通过串联或旁接在管路的伺服作动筒往复运动来改变管路容积，产生次级压力脉动波，与管路中的原始压力脉动波相互叠加以抵消脉动。第二类是采用智能材料作动器使液压油路中某一段特制的管壁变形，使管道内流体产生次级压力脉动波，与管道初始压力脉动叠加抵消脉动。第三类是采用溢流压力脉动波峰值的方式来削减压力脉动，需在旁支路安装高频响的液压阀，当压力脉动波峰值来临时打开液压阀，通过溢流小部分油液的方式来减小压力脉动。第四类是采用补油泵向主管路中注入小部分油液流量的方式来消减压力脉动，同样需要在旁支路安装高频响的液压阀，当压力脉动谷值来临时打开液压阀，通过补油泵向主管路中注入小部分油液的方式来消减压力脉动。

第一类消振策略没有流量的增减，而且结构复杂，体积庞大；第二类消振策略同样没有流量的增减，而且不适用于高压系统；第三类消振策略通过溢流一部分油液的方式来削减压力脉动的峰值，但对于压力脉动的谷值无法进行削减。第四类消振策略通过补油泵向主管路中注入小部分油液的方式来消减压力脉动的谷值，但对于压力脉动的峰值无法进行削减。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单且具有良好的脉动衰减效果的基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法，技术方案如下：

一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制支路，包括设置在液压主管路消振点处的压电式消振阀，压电式消振阀具有与主管路连接的A接口，与补油泵连接的P接口，以及直接与第四油箱连接的T接口；主管路上柱塞泵出口处设置有参考压力传感器，参考压力传感器通过A/D转换模块连接到控制器的信号输入端；控制器的信号输出端通过D/A转换模块和放大电路连接到压电式消振阀，控制压电式消振阀在压力脉动波的峰值来临时工作在右位，与第四油箱直接接通，溢流一部分流量来削减压力脉动波的峰值；并控制压电式消振阀在压力脉动波的谷值来临时工作在左位，通过补油泵向主管路中注入小部分油液，来填补压力脉动波的谷值。

进一步的，所述主管路消振点附近还设有误差传感器，误差传感器通过所述A/D转换模块连接到控制器的信号输入端。

更进一步的，所述压电式消振阀包括阀芯、阀体和压电陶瓷执行器；阀芯设置在阀体内，其为滑阀结构，压电陶瓷作为驱动装置固定在阀芯两端，且压电陶瓷执行器由压电陶瓷薄片堆叠而成；阀芯与设置在阀体两端的密封活塞间还设有弹簧用于施加预紧力。

一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法，包括以下过程：

A：由参考压力传感器检测得到泵源脉动的初始脉动参考信号X(n)；

B：根据参考信号X(n)由F-XLMS控制算法计算得到压电式消振阀的控制信号Y(n)；

C：根据控制信号Y(n)控制压电式消振阀产生次级脉动S(n)；

D：当初始脉动和次级脉动在主管路的消振点处叠加后，由误差传感器检测得到脉动叠加后残余脉动的误差信号E(n)；

E：根据预先设定的控制目标调整参考信号X(n)和误差信号E(n)的权系数，进而改变次级脉动的幅值和相位。

本发明的有益效果是：本发明通过主动调节压电式消振阀开口，分流、入流一定的油液流量来降低系统的压力脉动，结构简单且具有良好的脉动衰减效果；且可根据输入输出数据，不断的调整模型参数，使控制参数达到一个最佳的状态，自适应能力强。