负载口独立可编程阀压力流量控制   东莞石龙升降车出租, 东莞石龙升降车, 升降车出租    一级压力解耦控制器控制进出油口的压力，使背压腔的压力与负载相适配。二级压力流量解耦控制器采用滑模控制的方法，以位移误差和速度误差为状态趋近切换面，使各执行器的流量按需分配。通过仿真与实验，对比了执行器工作在低速和高速时的压力流量控制策略的调整时间和稳态特性。以升降车的斗杆和铲斗为研究对象，讨论了多执行器工作时位移和速度的误差。研究与实验结果表明，以位移为控制目标，负载口独立可编程阀能够良好的跟踪输入信号，满足工程应用的条件。

   负载口独立可编程阀一般釆用两个阀控单元控制一个执行器，相比传动阀控系统具有较高的灵活性，可通过程序设计控制策略完成对压力流量控制。然而，由于其增加的自由度增加了系统的复杂性，对其控制器设计的要求也需要更加高等。除此之外，负载口独立系统的运动控制存在以下两个问题：一是出口阀芯开口增大以降低背腔压力，减小系统的能耗，但是同时导致系统阻尼降低，引起速度与压力的不稳定；二是由于系统压力与速度需要分别控制，但是两者之间又是相互关联耦合。为了实现稳定的控制方法，可编程阀控制器需至少输出两路控制信号。因此，负载口独立控制是一个多输入多输出系统（ＭＩＭＯ），液压执行器的位移、速度或者压力可以方便的进行解耦。负载口独立控制无需依靠系统预设压力，反之亦然。从国内外许多学者对压力与流量的复合控制算法进行了研究。这些控制器从结构来看，主要分为以下三种：１）分散控制：即速度与压力分成两个回路独立控制；分散控制方法相对来说较为简单，易于实现，因此应用较广泛。大部分釆用分散控制的方法利用节流阀作为阀口压力补偿器，仅用于控制执行器两腔的压力。不能实现流量的精确反馈。采用常用的分散式反馈控制，即分别通过反馈回路控制流量与压力，其中一个控制量的变化会极大地影响另一个控制量，因此很难达到满意的控制效果。２）解耦控制：在分散控制的基础上，增加压力与速度的解８５耦控制；解耦控制将执行器两腔压力相互影响的关系考虑进去，分别考虑了压力和速度之间的关系。尤其在对执行器速度和性能要求较高的场合这种解耦控制器的优点尤为明显。３）多变量控制：把系统作为一个Ｍ１Ｍ０系统，釆用多变量控制算法进行控制；此控制方法与现代控制理论相结合，将执行器的速度和两腔压力以状态空间的方法表示，将可编程阀的压力和流量信息线性化。这种表示不仅在于可编程阀压力流量复合控制系统能够更加方便的采用先进控制理论，并且使得多执行器联动的各个变量信息可控能观。

  液压系统在工程机械应用中，液压系统的控制指的是对液压执行器或者负载的位移、速度或者加速度进行控制。最简单的实现方案是采用三位四通换向阀实现。这种情况下＞只有阀芯位移这一个自由度可以进行控制。现代工程机械的发展对多任务和节能性要求越来越高，需要独立的控制执行器各个油口的压力流量。可编程阀采用两个阀控单元控制一个液压执行器，以液压系统中最常用双作用单活塞缸为研究对象。可编程阀的供油源来自电比例泵。

  电比例系-与液压缸建模电比例泵的变量机构为带阀芯位移反馈的两位三通比例阀，其控制器通过ＰＩＤ算法实现泵斜盘摆角的闭环。通过控制器设定，使泵的出口压力高于负载最高压力１．５ＭＰａ。电控泵的数学模型如下：斜盘运动微分方程：８６ｄ２ｘ（４－１）其中６为泵出口压力，变量缸两端压力， 变量缸的预压力， 变量活塞中心至斜盘中心的距离， 斜盘和变量活塞绕斜盘旋转中心的转动惯量，为变量活塞的位移。电比例泵具有恒压力与恒流量功能。在恒流量功能下，保持泵出口压力与负载最高压力压差不变；在恒压力功能下，泵的输出流量与与输出压力无关。泵出口流量方程： 电比例泵的输出流量， 电机转速， 电比例泵的排量，电比例泵的泄露系数，与转速、压力、温度有关。泵出口的压力方程，Ｋ为电比例泵至可编程阀之间的容腔体积，认为负载的流量。 电比例泵的流量流量与仿真数据相差在５％以内，而且多为泵的容积效率产生。电比例泵的压力响应时间大为６０ｍｓ。

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   影响液压缸控制精度的原因主要有两点，一是流体的可压缩性，二是存在于活塞和缸筒内壁具有非线性特征的摩擦力。液压缸的动力学方程可以表示，活塞杆的质量作为惯性负载，有杆腔和无杆腔的压力，活塞杆的摩擦力，液压系统负载。液压缸进油口压力方程, 液压缸出油口压力方程，获得可编程阀控系统的液压模型。采用第二章的仿真建模方法，可编程阀控系统的可编程阀控系统ＡＭＥＳｉｍ仿真模型。

   数字压力器可编程阀的压力流量复合控制是通过压力传感器与阀芯位移ＬＶＤＴ传感器反馈完成。压力传感器反馈可编程阀出口与供油口之间的压差，提供数字压力补偿，使液压执行器的控制压力和流量不受负载变化的影响。 系统的供油压力和回油压力。负载位移应用数字压力补偿器，无论负载发生怎样的变化，阀口压差均可以维持在恒定值不变。 在负载进行变化时，可编程阀的进油口和工作油口的压力始终维持在ＩＭＰａ。压力调整响应时间小于２００ｍｓ。实际试验中出现了可编程阀出口压力大于进口压力的情况，这是因为负载的突变引起了对执行器的容腔的压力产生了变化。先导ＰＷＭ控制信号占空比，占空比最大有效值为８０％。随着负载的增大，先导阀控制可编程阀的控制腔压力逐渐减小，可编程阀阀芯位移减小，可编程阀进油口压力升高，以适应负载的变化。

   计算流量控制可编程阀的流量通过阀芯位移ＬＶＤＴ传感器计算得到。可编程阀的通流能力可以看作是阀芯位移，阀口压差如与温度Ｔ有关的函数：通过不同温度下、不同阀芯位移与不同阀口压差下的的多次测试，获得流量的三维查表关系示。采用最小二乘法拟合确定可编程阀阀口压力传感器与阀芯位移传感器的值与计算流量反馈之间的关系。可编程阀流量一温度关系对流量一温度三维关系进行线性差值，得到流量一温度函数。随着温度的升高，在相同的阀口压差与阀芯位移的情况下，流量也逐渐增大。从图中可以看出，流量存在大量的非线性，为了便于进行压力流量控制，通过数学补偿，将计算流量线性化为随阀口开度和温度线性化的模型。采用计算流量反馈控制，可以保证在较高流量控制精度的同时，增大系统的动态阻尼比，提升系统的动态性能。

   计算流量反馈控制框图。其中００为给定流量，为ｆ为计算流量，通过流量调节器生成给定阀芯位移ｘｖ０。为可编程阀阀芯位移ＪＣＶ与给定值； ＣＶ０，ＣＶＸｖ）为可编程阀阀口流量系数，为可编程阀阀口过流面积。以表示计算流量系数与计算过流面积的乘积：可以获得计算流量. 两边对Ａｐ求偏导：阀芯位移传递函数，通过调节保证可编程阀流量的稳态控制精度。可编程阀设计流量１３０Ｌ／ｍｉｎ。

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