CN101660519B - 电反馈电液比例压力流量复合控制方法及变量泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电反馈电液比例压力流量复合控制变量泵。变量柱塞泵的出口与电液比例节流阀的A口相连，压差传感器的检测端与电液比例节流阀的A、B口相连，信号输出端与控制器相连；压力传感器的检测端与电液比例节流阀的B口相连，输出端与控制器相连；变量柱塞的位移传感器，输出信号端与控制器相连；二位三通电液比例方向阀的P口与变量柱塞泵的出口相连，T口通油箱，A口与变量柱塞高压腔相连，控制器的输出分别与二位三通电液比例方向阀的比例电磁铁、电液比例节流阀的比例电磁铁相连。利用传感器检测出负载压力、电液比例节流阀两端的压差、变量柱塞的位移信号，利用控制器处理反馈信号，并对***进行闭环控制实现电液比例压力流量复合控制。

Description

电反馈电液比例压力流量复合控制方法及变量泵

技术领域

本发明涉及一种电反馈电液比例压力流量复合控制变量泵。

背景技术

传统的电液比例压力流量复合控制变量泵采用机械反馈控制方式。调节阀为液控型三通阀，将电液比例节流阀两端压力分别连通调节阀的两端。调节阀的A口连通变量柱塞的高压腔，当电液比例节流阀两端压差受到干扰时，调节阀阀芯产生相应的位移，使得变量柱塞腔的压力产生变化，使得泵的排量改变，进而维持电液比例节流阀两端压差不变。调节阀弹簧的预压缩量决定了电液比例节流阀两端的压差，所以改变电液比例节流阀的开口就可以改变变量泵的输出流量。恒压控制采用电液比例溢流阀实现，当产生溢流时阻尼孔上存在压差，此压差使调节阀阀芯移动，使泵的排量减小。这种传统的机械式反馈虽然能够实现电液比例压力流量复合控制，但是由于机械结构的限制，压力流量反馈控制参数的调节范围窄，参数之间的耦合性强，导致变量泵输出流量和压力的稳态控制精度、阶跃响应速度及稳定裕度等指标较低，***的稳定性不高，响应较慢，容易出现振动，情况严重时不能正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种电反馈电液比例压力流量复合控制方法及变量泵。

本发明采用的技术方案是：

一、一种电反馈电液比例压力流量复合控制变量柱塞泵控制方法：

采用压差传感器检测出变量柱塞泵出口电液比例节流阀的A、B口的压差，将压差转化为与之成比例的压差电信号，将压差电信号传送到控制器作为恒压差控制的反馈信号；利用压力传感器检测出电液比例节流阀的B口压力，将压力转化为与之成比例的压力电信号，将压力电信号传送到控制器作为比例压力控制的反馈信号，变量柱塞泵的变量机构由变量柱塞、偏置弹簧和斜盘构成，在变量柱塞上安装一个LVDT位移传感器，将变量柱塞的位移转化为与之成比例的位移电信号，传送给控制器用于排量闭环控制，控制器输出两路控制信号，其中控制器的一路控制信号控制二位三通电液比例方向阀开口量来控制变量柱塞腔的压力，进而改变变量柱塞泵的排量，控制器的另一路控制信号控制变量柱塞泵出口的电液比例节流阀的开度，与恒压差控制功能相结合实现比例流量控制。

二、一种电反馈电液比例压力流量复合控制方法的变量柱塞泵：

变量柱塞泵的出口与电液比例节流阀的A口相连，压差传感器的检测端分别与电液比例节流阀的A、B口相连，压差传感器的信号输出端与控制器相连，压力传感器的检测端与电液比例节流阀的B口相连，压力传感器的信号输出端与控制器相连，变量柱塞上装有LVDT位移传感器，LVDT位移传感器的输出信号端与控制器相连，二位三通电液比例方向阀的P口与变量柱塞泵的出口相连，T口通油箱，A口与变量柱塞高压腔相连，控制器的输出控制信号线分别与二位三通电液比例方向阀的比例电磁铁、电液比例节流阀的比例电磁铁相连。

所述控制器：其设定的流量信号经过第一差分输入电路、第一输出末级电路进行差分放大后接到电液比例节流阀的比例电磁铁；设定的压力信号经过第二差分输入电路后与压力传感器输出的压力电信号进行比较，得到的信号差值经过PID压力控制器再连接到最小值发生器；同时压差传感器输出的压差电信号与压差设定电路进行比较，得到的信号差值经过PID压差控制器再连接到最小值发生器；最小值发生器由比较器与模拟开关组成，能够使输入信号中较小的信号通过，从最小值发生器输出的信号与LVDT位移传感器输出的位移电信号进行比较，得到的信号差值经过PD排量控制器、第二输出末级电路进行放大以后再连接到所述二位三通电液比例方向阀的比例电磁铁。

本发明具有的有益效果是：

利用传感器检测出负载压力、电液比例节流阀两端的压差、变量柱塞的位移信号，利用控制器处理反馈信号，并对***进行闭环控制实现电液比例压力流量复合控制。这种电反馈控制方法能够灵活的应用控制算法、优化控制参数，达到很好的控制效果，响应速度增加，***更加稳定，同时修改***的参数也十分方便，克服了传统机械反馈式压力流量复合控制变量泵控制参数调节范围窄、耦合性强缺点。

附图说明

图1是电反馈电液比例压力流量复合控制变量泵的结构原理示意图。

图2是控制器电路原理示意图。

图3是控制器中PID控制模块电路原理示意图。

图4是控制器中PD控制模块电路原理示意图。

图5是控制器中差分输入模块电路原理示意图。

图6是控制器中电源模块电路原理示意图。

图7是控制器中输出末级模块电路原理示意图。

图8是控制器中最小值发生器模块电路示意图。

图中：1、轴向变量柱塞泵体，2、变量柱塞，3、位移传感器，4、二位三通电液比例方向阀，5、压差传感器，6、压力传感器，7、控制器，8、电液比例节流阀，9、电源，10、最小值发生器，11、排量控制器，12、输出末级电路，13、二位三通电液比例方向阀的比例电磁铁，14、压差控制器，15、压差设定电路，16、压力控制器，17、差分输入电路，18、差分输入电路，19、输出末级电路，20、电液比例节流阀的比例电磁铁。

具体实施方式

如图1所示，电反馈电液比例压力流量复合控制变量泵主体为变量柱塞泵1，柱塞泵1的出口与电液比例节流阀8的A口相连，压差传感器5采用应变式压差传感器，压差传感器5的压力检测端分别与电液比例节流阀8的A、B口相连，压差传感器5的信号输出端与控制器7的压差信号输入口相连，压力传感器6采用应变式压力传感器，压力传感器6的压力检测端与电液比例节流阀8的B口相连，压力传感器6的信号输出端与控制器7的压力信号输入口相连，变量柱塞2上装有LVDT式位移传感器3，位移传感器3的信号输出端与控制器7的位移信号输入口相连，二位三通电液比例方向阀4的P口与变量柱塞泵1的出口相连，T口通油箱，A口与变量柱塞2的高压腔相连，控制器7的控制信号线分别与二位三通电液比例方向阀4的比例电磁铁、电液比例节流阀8的比例电磁铁相连。以上所用到的传感器均为外购件。

控制器7的控制原理框图，如图2所示。设定的流量信号经过差分输入电路18、输出末级电路19进行差分放大以后驱动电液比例节流阀8的比例电磁铁20。设定的压力信号经过差分输入电路17以后与压力传感器6的输出信号进行比较，得到的信号差值经过PID压力控制器16以后再输入到最小值发生器10；同时压差传感器5输出的压差信号与压差设定值15进行比较，得到的信号差值经过PID压差控制器14以后再输入到最小值发生器10。从最小值发生器10输出的信号与LVDT位移传感器3的输出信号进行比较，得到的信号差值经过PD排量控制器11、输出末级12电路进行放大以后驱动电液比例二位三通方向阀4的比例电磁铁13。

PID控制器电路，如图3所示。

PD控制器电路，如图4所示。

差分输入电路，如图5所示。

电源模块电路，如图6所示，能够提供±15V电压。

输出末级电路，如图7所示，主要实现对控制信号进行功率放大，然后驱动比例电磁铁。

最小值发生器电路由电压比较器和模拟开关构成，如图8所示，通过对两个输入信号进行比较，然后较小的信号。

电反馈电液比例压力流量复合控制变量泵的控制原理如下：

电液比例流量控制：

控制器7根据流量设定信号，向电液比例节流阀8输出一个控制信号，使得电液比例节流阀8打开一定的开口。压差设定电路设定了电液比例节流阀8的A、B口的压差信号，压差传感器5检测出电液比例节流阀8的A、B口的压差信号，并传送到控制器7的压差信号输入口作为恒压差控制反馈信号，控制器7输出一路控制信号控制二位三通电液比例方向阀4，从而控制变量泵的排量，实现压差负反馈闭环控制，从而保证电液比例节流阀8的A、B口的压差保持恒定，所以泵输出的流量与流量设定信号成比例的变化，此时泵的输出压力由负载决定。

电液比例压力控制：

控制器7根据压力设定信号，利用压力传感器6检测电液比例节流阀8的B口压力信号，传送到控制器7作为压力反馈信号，控制器7控制二位三通电液比例方向阀4的阀口开度来控制变量泵的排量，对电液比例节流阀8的B口压力进行负反馈控制，从而使泵输出的压力与压力设定信号成比例变化，此时泵的输出流量由负载决定。

为了提高***的响应速度，变量柱塞2上装有LVDT式位移传感器3。在***动态调节过程中，将变量柱塞的位移信号反馈到控制器7中，进行变量排量的闭环控制，能够显著提高变量泵***对压力流量控制的响应速度。

Claims (3)

1.一种电反馈电液比例压力流量复合控制变量柱塞泵控制方法，其特征在于：采用压差传感器检测出变量柱塞泵出口电液比例节流阀的A、B口的压差，将压差转化为与之成比例的压差电信号，将压差电信号传送到控制器作为恒压差控制的反馈信号；利用压力传感器检测出电液比例节流阀的B口压力，将压力转化为与之成比例的压力电信号，将压力电信号传送到控制器作为比例压力控制的反馈信号，变量柱塞泵的变量机构由变量柱塞、偏置弹簧和斜盘构成，在变量柱塞上安装一个LVDT位移传感器，将变量柱塞的位移转化为与之成比例的位移电信号，传送给控制器用于排量闭环控制，控制器输出两路控制信号，其中控制器的一路控制信号控制二位三通电液比例方向阀开口量来控制变量柱塞腔的压力，进而改变变量柱塞泵的排量，控制器的另一路控制信号控制变量柱塞泵出口的电液比例节流阀的开度，与恒压差控制功能相结合实现比例流量控制。

2.一种实施权利要求1所述电反馈电液比例压力流量复合控制方法的变量柱塞泵，其特征在于：变量柱塞泵(1)的出口与电液比例节流阀(8)的A口相连，压差传感器(5)的检测端分别与电液比例节流阀(8)的A、B口相连，压差传感器(5)的信号输出端与控制器(7)相连，压力传感器(6)的检测端与电液比例节流阀(8)的B口相连，压力传感器(6)的信号输出端与控制器(7)相连，变量柱塞(2)上装有LVDT位移传感器(3)，LVDT位移传感器(3)的输出信号端与控制器(7)相连，二位三通电液比例方向阀(4)的P口与变量柱塞泵(1)的出口相连，T口通油箱，A口与变量柱塞(2)高压腔相连，控制器(7)的输出控制信号线分别与二位三通电液比例方向阀(4)的比例电磁铁、电液比例节流阀(8)的比例电磁铁相连。

3.根据权利要求2所述电反馈电液比例压力流量复合控制方法的变量柱塞泵，其特征在于所述控制器(7)：其设定的流量信号经过第一差分输入电路(18)、第一输出末级电路(19)进行差分放大后接到电液比例节流阀(8)的比例电磁铁(20)；设定的压力信号经过第二差分输入电路(17)后与压力传感器(6)输出的压力电信号进行比较，得到的信号差值经过PID压力控制器(16)再连接到最小值发生器(10)；同时压差传感器(5)输出的压差电信号与压差设定电路(15)进行比较，得到的信号差值经过PID压差控制器(14)再连接到最小值发生器(10)；最小值发生器(10)由比较器与模拟开关组成，能够使输入信号中较小的信号通过，从最小值发生器(10)输出的信号与LVDT位移传感器(3)输出的位移电信号进行比较，得到的信号差值经过PD排量控制器(11)、第二输出末级电路(12)进行放大以后再连接到所述二位三通电液比例方向阀(4)的比例电磁铁(13)。

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