[发明专利]液压源负载自适应系统及其自适应控制方法在审

专利信息
申请号: 201911233784.1 申请日: 2019-12-05
公开(公告)号: CN110836202A 公开(公告)日: 2020-02-25
发明(设计)人: 冷建兴;田永强;刘硕 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: F15B1/04 分类号: F15B1/04;F15B11/028;F15B11/08;F15B13/04;F15B21/02
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 万尾甜;韩介梅
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 液压 负载 自适应 系统 及其 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种液压源负载自适应系统,其特征在于:包含控制器,两个压力传感器,直流同步电机,齿轮泵,单向阀,蓄能器,电液伺服阀,溢流阀,电控换向阀和可调节流阀;

所述两个压力传感器设置在可调节流阀两端,用于测量其两端的压力;

所述控制器输入端与所述的两个压力传感器连接,用于采集反馈压力信号;控制器输出端与所述的电液伺服阀和直流同步电机连接,用于设定负载大小和调节直流电机的转速;所述的直流同步电机的另一端通过内轴式结构与齿轮泵相连接,用于减小结构空间尺寸;

所述可调节流阀入口端设置在齿轮泵出口和单向阀之间,出口端设置在溢流阀的高压侧;所述可调节流阀用于调定液压系统输出最大压强;

所述溢流阀低压侧通过油路接通油箱;

所述蓄能器设置于电控换向阀和单向阀之间,用于储存能量,当系统压力下降时转变为液压能供给油路,减缓系统压力的下降;

所述电液伺服阀输入端接电控换向阀,输出端接有负载液压缸。

2.根据权利要求1所述的一种液压源负载自适应系统,其特征在于:所述的控制器包含信号采集模块,信号输出模块,电机控制器模块,算法控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种液压源负载自适应系统,其特征在于:所述蓄能器为弹簧式蓄能器,其最大工作压力比溢流阀调定的溢流压力高1MPa,所述的弹簧式蓄能器采用多个弹簧并联的形式,保证其工作压力可达到系统最大工作压力20MPa以上。

4.根据权利要求3所述的一种液压源负载自适应系统,其特征在于,所述的弹簧式蓄能器自上而下依次包括上壳体,浮动体,弹簧和下壳体;

所述的上壳体和下壳体通过连接杆连接;所述的浮动体上设置有直线轴承,所述的连接杆穿过直线轴承,使浮动体沿着连接杆上下移动;

所述的上壳体的正中心设有活塞杆,活塞杆的末端设有组合密封圈槽和一对导向环槽,所述的导向环槽沿组合密封圈槽上下对称分布;所述的组合密封圈槽内安装有组合密封圈,所述的导向环槽内安装有导向环;所述浮动体的正中心还设有圆筒,所述的圆筒上端开口,活塞杆末端通过上端开口进入圆筒内,圆筒下端预留有螺纹接口,该螺纹接口用于接液压油路;所述的圆筒通过和活塞杆配合,共同形成超高压蓄能器的蓄能腔;

所述的弹簧安装于浮动体和下壳体之间,用于提供压缩的弹簧力,与蓄能腔内的高压油液压强相平衡。

5.根据权利要求4所述的一种液压源负载自适应系统,其特征在于:所述的控制器通过采集到反馈压力信号计算出可调节流阀两端压差值,进而调节直流同步电机的转速;所述的控制器还可通过输出控制信号至电液伺服阀来设定负载大小。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的液压源负载自适应系统的自适应控制方法,其特征在于,可实现:

(1)维持系统输出压力恒定

通过采集溢流阀前端节流阀的两端压差值,并作为反馈信号实时控制直流同步电机转速,在实现负载自适应的同时,保持系统输出压力的恒定;

(2)实时的负载自适应调节

根据负载情况调节同步电机的转速,进而调节系统的输出功率;并且,在负载保压或系统处于待机状态时,适当降低系统输出流量,以达到在维持压力的稳定的前提下,降低系统功耗。

7.根据权利要求6所述的液压源负载自适应系统的自适应控制方法,其特征在于,所述(1)中维持系统输出压力恒定的操作方法具体为:

在控制过程中,首先需要设定一个参考值,将可调节流阀两端的压差值实时与之比较,并通过内部的逻辑算法计算出对应的直流同步电机转速值,并通过电机控制器模块调节电机转速;当可调节流阀两端的压差值接近参考值时,则系统处于负载匹配状态;当可调节流阀两端的压差值超过参考值时,此时负载分配所需的流量后,多余油液通过溢流阀回油箱,造成功率损失,因此需要降低直流同步电机的转速;当可调节流阀两端的压差值小于参考值时,此时系统提供的压力和流量无法满足负载需求,因此需要提升直流同步电机的转速。

8.根据权利要求6所述的液压源负载自适应系统的自适应控制方法,其特征在于,所述(2)中实时的负载自适应调节的操作方法具体为:

液压源系统启动后,直流同步电机的转速具有一个初始值,由于负载关闭,油液全部流经溢流阀溢流回油箱,则系统压力稳定于溢流阀的溢流压力,系统进入溢流状态;当负载液压缸运动到最远端或负载保压时,液压源系统将进入溢流状态,此时,可调节流阀两端的压差远大于参考值,但是当系统检测到此类情况时,不开启负载自适应控制;若检测系统确认无工作信号或负载液压缸无运动信号,则通过可调节流阀的压差反馈,降低直流同步电机的转速至最小值,降低负载保压或系统待机时的功率消耗。

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