CN105940241B - 降低动臂振荡的控制策略 - Google Patents

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Abstract

一种用于降低动臂(30)的动臂动态行为、同时提供平衡阀保护的液压***(600)和方法，包括液压缸(110)、第一和第二平衡阀(300，400)、第一和第二控制阀(700，800)、以及第一和第二闭塞阀(350，450)。净负载(90)被液压缸的第一腔室(116，118)支承，液压缸的第二腔室(118，116)可以接收来自第二控制阀的波动液压流体流，以产生抵消动臂上的环境振动(960)的振动响应(950)。该方法可包括测量第二腔室的第一压力波动并降低第一腔室的第二压力波动的幅度。压力波动可以通过使压力波动与增益相乘和/或相移而变成流动指令。所述增益和/或相移可通过反馈进行调整。该反馈可以包括负载保持腔室的第二压力波动、液压致动器的位置、和/或操作员输入。基准信号可以通过移动平均滤波器进行滤波。

Description

降低动臂振荡的控制策略
相关申请的交叉引用
本申请作为PCT国际专利申请于2014年11月7日提交，并要求享有2013年11月14日提交的美国专利申请系列号61/904,340的优先权，美国专利申请系列号61/904,340的公开内容通过全文引用的方式并入本文。
背景技术
各种非公路车辆和公路车辆包括动臂。例如，某些混凝土泵车包括配置为支撑通道的动臂，通过该通道混凝土从混凝土泵车的基部被泵送到建筑工地上需要混凝土的位置。这种动臂可能是长而纤细，方便将混凝土泵送到距离混凝土泵车相当远的距离。此外，这样的动臂可以相对较重。动臂的相当大的长度和质量属性的组合可导致动臂呈现不期望的动态行为。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率可以是大约0.3赫兹(即每周期3.3秒)。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率可小于约1赫兹(即每周期1秒)。在某些配置中的某些动臂中，动臂的自然频率的范围是从约0.1赫兹至约1赫兹(即，每周期10秒至每周期1秒)。例如，当动臂在不同位置间移动时，致动该动臂的启动和停止负荷可诱发振动(即，振荡)。可激发动臂的其它负荷来源包括在混凝土沿动臂被泵送时混凝土的动量，启动和停止混凝土沿动臂的泵送，对抗动臂的风负荷和/或其它杂类负荷。
其它具有动臂的车辆包括动臂上可能具有梯子的消防车、动臂带有水管以将水输送到需要位置上的消防车、使用动臂以移动铲斗的挖掘机、使用动臂在建筑物场所周围输送材料的伸缩臂叉车、可以使用动臂将材料从一个地方移动到另一个地方的起重机等。
在某些动臂应用中，包括上面提到的那些，可以使用液压缸来致动所述动臂。通过致动液压缸，动臂可根据需要展开和缩回，达到动臂的所需位置。在某些应用中，可以使用平衡阀(counter-balance valve)，以控制液压缸的致动和/或防止液压缸发生非指令的运动(例如，由部件故障造成)。
用于减少上述振荡的传统解决方案是典型的被动式(即，孔口)，其为一个特殊工作点而被调整，并往往会对效率具有负面影响。具有延伸动臂的许多机器/车辆由于安全和安全规范的原因使用平衡阀(CBVs)。这些平衡阀(CBVs)限制/阻滞液压控制阀在压力振荡下感应并动作的能力。在某些应用中，如混凝土泵车动臂，当机器(例如，动臂)名义上静止时，振荡由外部源(例如，泵送混凝土)引起。在这种情况下，平衡阀(CBVs)被关闭，并且主控制阀被隔离于振荡引起的振荡压力。有多种解决这个问题的常规解决方案，其通常依赖于接头位置传感器感测振荡(即，波动/脉动/波纹)并防止由于通过波动消除阀(ripple-cancelling valve)流动的漂移。一些解决方案还具有并行的液压***，这些并行的液压***当平衡阀(CBVs)在适当的位置时允许波动消除阀运行。
发明内容
本发明的一个方面涉及用于降低动臂的动臂动态特性(例如，动臂跳动)同时为动臂提供平衡阀保护的***和方法。
本发明的另一个方面涉及控制动臂中的振动的方法。该方法可以包括：提供具有第一腔室和第二腔室的液压致动器；选择第一腔室或第二腔室作为锁定腔室；选择另一腔室作为作用/工作/主动腔室；锁定所述锁定腔室；并传送振动消除流体流到作用腔室。在某些实施例中，该方法还可以包括检测第一和第二腔室中的哪一个是负载保持腔室。负载保持腔室可以选择为锁定腔室，并防止液压致动器漂移。第一腔室的第一压力可以被至少间歇地测量，第二腔室的第二压力可以被至少间歇地测量。负载保持腔室可通过比较第一和第二压力来检测。可通过处于闭合构型的第一平衡阀防止液压流体离开锁定的腔室。振动消除流体流可经由处于打开构型的第二平衡阀被转移到作用腔室。
在某些实施例中，所述方法还可包括提供适于加压和排放第一腔室的第一控制阀，并提供适于加压和排放第二腔室的第二控制阀。对第二平衡阀的先导部的加压可通过第一控制阀来完成，并因此将第二平衡阀配置成打开构型。产生振动消除流体流可通过第二控制阀来完成。
在某些实施例中，所述方法还可包括测量负载保持腔室的压力波动并通过将振动消除流体流传送到作用腔室而降低压力波动的幅度。在某些实施例中，该方法还可包括测量作用腔室的第一压力波动和通过将振动消除流体流传送到作用腔室而降低负载保持腔室的第二压力波动的幅度。对作用腔室的第一压力波动的测量和振动消除流体流到作用腔室的传送可以在时间上分开进行。
在某些实施例中，所述方法还可包括通过将第一压力波动的形状乘以增益和/或使第一压力波动的形状发生相移而将第一压力波动的形状转变成形成振动消除流体流的流/流动指令。增益可以是固定的增益和/或相移可以是恒定的相移。增益可以是可变的增益和/或相移可以是可变的相移。可变增益和可变相移中的至少一个可以通过反馈来调节。该反馈可以包括负载保持腔室的第二压力波动。该反馈可以包括液压致动器的位置。该反馈可包括操作者输入。
在某些实施例中，所述方法还可以包括在将振动消除流体流传送到作用腔室之前开始产生基准信号，从在液压致动器测得的特性导出一变量，将基准信号和该变量求和并因此导出一控制变量，和/或利用控制变量形成振动消除流体流的流动特性。基准信号可以通过移动的平均滤波器进行滤波。基准信号可从第一腔室测量的第一压力和从第二腔室测量的第二压力产生。液压致动器的第一腔室可以是头端腔室并且液压致动器的第二腔室可以是杆端腔室。液压致动器的第一腔室可以是杆端腔室，并且液压致动器的第二腔室可以是头端腔室。第一和第二腔室可以在外部负载切换方向时在头端腔室和杆端腔室之间切换。
各个其它方面将在下面的说明中阐述。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前面的总体说明和以下详细说明只是示例性和说明性的，且并非对本文公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。
附图说明
图1是液压***的示意图，其包括有一对平衡阀的液压缸并且配置有根据本发明的原理的具有一对控制阀的液压缸控制***；
图2是图1的示意图，但具有阻滞流体流向图1的平衡阀中的一个的先导部的阀；
图3是适合与图1中的根据本发明的原理的液压缸控制***一起使用的液压缸的示意图；
图4是具有动臂***的车辆的示意图，所述动臂***由一个或多个缸致动并用根据本发明的原理的附图1的液压***进行控制；
图5是适于与图1中的根据本发明的原理的液压缸控制***一起使用的控制***的示意图；
图6是表示图1的液压缸控制***的模拟的曲线图；
图7是适于与图1中的根据本发明的原理的液压缸控制***一起使用的另一控制***的示意图；
图8是根据本发明的原理的用于减少动臂振荡的控制策略的示例方法的流程图；和
图9是适于与图1中的根据本发明的原理的液压***一起使用的旋转式致动器。
具体实施方式
根据本发明的原理，一种包括平衡阀300和400的液压***适用于致动液压缸110，并进一步提供装置用于抵消液压缸110暴露于其中的振动。如图1中所示，示例性***600被表示为具有液压缸110(即，液压致动器)、平衡阀300和平衡阀400。图1中的液压缸110和平衡阀300、400可以与现有技术的***的那些相同。液压***600因此可被改装为现有的和/或传统的液压***。在图1中示出的描述实施例可以表示通过用阀组件690(下文详细描述)替换传统液压控制阀以及通过增加阀350和/或450被改装的现有技术液压***。液压缸110和平衡阀300、400的某些特征在液压***600和现有技术的液压***之间可以相同或相似。
应理解，本文所公开的某些概念和原理适用于线性致动器和旋转致动器两者。在附图中示出的液压缸110是示例性致动器。液压缸110是示例性液压缸和示例性线性致动器。在某些应用中，液压缸110可以用旋转致动器110R(参见图9)替换。旋转致动器110R可以在小于360度的范围、360度的范围、超过360度的范围上操作，或者可以在一个或两个旋转方向上具有无限范围。
根据本发明的原理，液压***600的控制策略包括使用阀组件690的方法，所述阀组件具有两个独立的方向控制阀(DCV)700、800，结合打开其中一个平衡阀300或400并锁定作为负载保持平衡阀的另一个平衡阀400或300的机构。因此可减少动臂30中的振荡，同时还防止液压缸110或旋转致动器110R中的漂移。
在某些实施例中，控制策略仅使用压力传感器(例如，压力传感器6101，6102，6201，6202)。压力传感器(例如，压力传感器6101，6102)可以被包括在阀组件690中。可以不需要位置传感器(例如，位置传感器6203)。因此，所需的硬件和传感器与传统配置相比可以减少。
控制策略可以包括交叉端口压力反馈控制***。具体地，液压缸110或旋转致动器110R由一对独立的计量阀700、800致动，所述计量阀可分别控制两个液压缸腔室116、116R、118、118R的流入和流出。在接通主动振动控制之前，两个腔室116、116R、118、118R中的压力被记录并用于初始化待跟踪的基准压力。当主动振动控制被接通时，负载保持腔室116、116R或118、118R被锁定，没有流体分别经由控制阀700或800进入或离开负载保持腔室116、116R或118、118R。在某些实施例中，安装在负载保持腔室116、116R或118、118R上的压力传感器6201、6202连续地测量负载保持腔室116、116R或118、118R中的压力。
负载保持腔室116、116R或118、118R被锁定后，液压缸110或旋转致动器110R的振动控制运动通过操纵与负载保持腔室116、116R或118、118R相对的腔室118、118R或116、116R(即，作用腔室)中的压力来实现。液压缸110或旋转致动器110R的位置漂移通过负载保持侧上锁定的平衡阀300或400被有效阻止。
用于非负载保持腔室118、118R或116、116R的控制目标是稳定负载保持腔室116、116R或118、118R中的压力，这被定义为交叉端口压力反馈控制。交叉端口压力反馈控制可以通过作为施加在液压缸110或旋转致动器110R上的外部振动960的重复性外部负载力来示出。如果两个腔室116、116R和118、118R都被锁定，则在这两个腔室116、116R和118、118R中的压力将最终实现重复性模式，具有恒定的平均值(参见图6)。平均压力值在控制器640中实时更新。控制目标是通过控制非负载保持腔室118、118R或116、116R的流入/流出来减少负载保持腔室116、116R或118、118R中的压力波动。负载保持腔室压力稳定后，非负载保持腔室118、118R或116、116R中的压力产生足够的液压力以补偿外部重复性负载力，充当外部振动960，并且使缸位置稳定。
根据本发明的原理，控制策略可在液压***600上实现。液压***600示于图1。平衡阀300控制和/或输送液压流体流进出***600的液压缸110的第一腔室116。同样，第二平衡阀400控制和/或输送液压流体流进出液压缸100的第二腔室118。特别是，平衡阀300的端口302被连接到液压缸110的端口122。同样，平衡阀400的端口402流体连接到液压缸110的端口124。如图所示，流体管路562将端口302示意性地连接到端口122，且流体管路564将端口402连接到端口124。平衡阀300、400通常直接安装到液压缸110。端口302可直接连接到端口122，且端口402可直接连接到端口124。
平衡阀300、400向***600提供安全保护。特别地，在缸110可发生移动之前，液压压力必须被施加到平衡阀300、400两者。施加到平衡阀300、400中的一个的液压压力被输送到液压缸110的端口122、124中相应的一个，从而促使液压缸110的活塞120移动。施加到平衡阀400、300中的另一个的液压压力允许液压流体流出液压缸110的端口124、122中的另一个。通过要求平衡阀300、400上的液压压力对应于正在释放液压流体的端口122、124，供给或接收来自液压缸110液压流体的液压管路、阀、泵等的故障将不会导致液压缸110的非指令运动。
现在转向图1，将详细说明***600。如图所示，阀组件690被用于控制液压缸110。可通过供给液压流体至腔室116推动液压缸110伸出，并且液压缸110的腔室118中的液压流体被推动排出缸110的端口124。离开端口124的液压流体返回液压储箱。液压缸110可以由阀组件690通过切断流向腔室116和118的液压流体而有效停止。可通过向腔室118供给液压流体而促使液压缸110缩回，并且液压缸110的腔室116中的液压流体被推动排出缸110的端口122。离开端口122的液压流体返回液压储箱。在某些实施例中，供给管路502以恒定或接近恒定的供给压力供给液压流体。在某些实施例中，返回管路504以恒定或接近恒定的回流压力接收液压流体。操作员和/或控制***可根据需要控制阀组件690，并且由此实现液压缸110的伸长、缩回、和/或锁定。
现在详细讨论当液压缸110延伸时平衡阀300、400的功能。液压流体加压平衡阀300的端口304和平衡阀400的端口406。施加到平衡阀300的端口304的液压流体压力流过平衡阀300的阀芯310并流过平衡阀300的止回阀320，并由此通过平衡阀300的通道322从端口304流到端口302。液压流体压力进一步流经端口122并进入腔室116(即，量入(meter-in)腔室)。施加到平衡阀400的端口406的压力使平衡阀400的阀芯410克服弹簧412移动并因此压缩弹簧412。施加到端口406的液压流体压力因此打开端口402和端口404之间的通道424。通过施加液压压力至端口406(即，先导部)，液压流体可以通过端口124离开腔室118(即，量出(meter-out)腔室)、通过管路564、横跨阀芯410地通过平衡阀400的通道424、通过液压管路554、通过阀800并通过返回管路504进入储箱。量出侧可提供背压。
现在详细讨论当液压缸110回缩时平衡阀300、400的功能。液压流体加压平衡阀400的端口404和平衡阀300的端口306。施加到平衡阀400的端口404的液压流体压力流经平衡阀400的阀芯410并经过平衡阀400的止回阀420，从而通过平衡阀400的通道422从端口404流到端口402。液压流体压力进一步流经端口124并进入腔室118(即，量入腔室)。施加到平衡阀300的端口306的液压压力使平衡阀300的阀芯310克服弹簧312移动并因此压缩弹簧312。施加在端口306的液压流体压力从而打开端口302和端口304之间的通道324。通过在端口306(即，先导部)施加液压压力，液压流体可通过端口122离开腔室116(即，量出腔室)、通过管路562、横跨阀芯310通过平衡阀300的通道324、通过液压管路552、通过阀700并通过返回管路504进入储箱。量出侧可以提供背压。
液压缸110可保持净负荷90，该净负荷通常可迫使缸110的杆126缩回或延伸。替代地，旋转液压致动器110R可保持净负荷，该净负荷通常可迫使旋转液压致动器110R的轴126R第一旋转或第二旋转(参见图9)。杆126连接到缸110的活塞120。如果负荷90迫使液压缸110延伸，液压缸110的杆侧114上的腔室118通过负荷90被加压，平衡阀400起作用以防止液压流体从腔室118释放，并由此起到安全装置的作用以防止液压缸110的非指令延伸。换句话说，平衡阀400锁定腔室118。除了提供安全性，腔室118的锁定还防止缸110漂移。振动控制可经由液压缸110通过对液压缸110的头侧112上的腔室116动态加压和减压而提供。由于液压缸110、液压缸110附接其上的结构和腔室118内的液压流体都至少轻微地可变形，液压压力向腔室116的选择性施加会导致液压缸110的运动(例如，轻微移动)。这样的运动，当与控制策略相结合地定时时，可以用来抵消***600的振动。
如果负荷90促使液压缸110缩回，液压缸110的头侧112上的腔室116通过负荷90被加压，并且平衡阀300起作用以防止液压流体从腔室116释放，并由此起到安全装置的作用以防止液压缸110的非指令缩回。换句话说，平衡阀300锁定腔室116。除了提供安全性，腔室116的锁定可防止缸110的漂移。振动控制可经由液压缸110通过对液压缸110的杆侧114上的腔室118动态加压和减压而提供。由于液压缸110、液压缸110附接其上的结构和腔室116内的液压流体都至少轻微地可变形，液压压力向腔室118的选择性施加会导致液压缸110的运动(例如，轻微移动)。这样的运动，当与控制方法相结合地定时时，可以用来抵消***600的振动。
负荷90被示出为经由杆连接部128附接至缸110的杆126。在某些实施方案中，负荷90是横跨杆连接部128和缸110的头侧112的可拉伸或可压缩的负荷。
如下面进一步描述的，***600提供了控制框架和控制机构，从而可以为非公路车辆和公路车辆两者都实现动臂减振。所述减振适于减少具有相对较低的自然频率的动臂(例如，混凝土泵车动臂)中的振动。液压***600也可以被应用至具有相对较高的自然频率的动臂(例如，挖掘机动臂)。与常规方法相比，液压***600可通过较少的传感器和简化的控制结构实现了动臂减振。可以在保证某些液压管路、液压阀和/或液压泵的故障保护时实施该减振方法，如上所述。故障保护可以是自动的和/或机械的。在某些实施方案中，故障保护可不需要使用任何电信号和/或电力。故障保护可以是和/或符合规章要求(例如，ISO标准)。规章要求可能要求由液压***600提供用于保护的特定机械装置。
某些动臂可包括能传送和/或放大负荷90的动态行为的刚度和惯性属性。由于动态负荷90可包括施加到动臂的外力/位置扰动，特别是当这些扰动接近动臂的自然频率时可导致剧烈的振动(即，震荡)。动臂通过负荷90产生的这种激发可能导致安全问题和/或降低动臂***的生产率和/或可靠性。通过测量液压***600的参数并适当响应，扰动的影响可以被减小和/或最小化或甚至消除。所提供的响应可以在广泛变化的操作条件下都有效。根据本发明的原理，振动控制可以使用最小数量的传感器来实现。
根据本发明的原理，流向缸110的头侧112的腔室116的液压流体流与流向缸110的杆侧114的腔室118的液压流体流被独立地控制和/或计量以实现动臂减振，同时也防止了缸110的漂移。根据本发明的原理，液压***600可配置成类似于常规平衡***。
在某些实施方案中，当要求缸110的移动时，液压***600配置成常规平衡配置。如下面进一步描述的，液压***600可使得能够在远离液压缸110的远程位置上(例如，在传感器610处)测量缸110的腔室116和/或118内的压力。因此，这种结构可以减少本应定位在动臂上的质量和/或可简化液压管路(例如，硬管道和软管)的铺设。机械如混凝土泵动臂和/或起重臂的性能可通过这种简化的液压管路铺设和/或降低动臂上的质量而提高。在某些实施方案中，液压***600可使得能够在液压缸110处(例如，在传感器6201和/或6202处)测量缸110的腔室116和/或118内的压力。在图1所示的实施例中，传感器6201可测量腔室116内的压力，传感器6202可测量腔室118内的压力。来自部分或全部传感器610、620的信号可被发送到控制器640(例如，用作反馈信号)。
平衡阀300和400可以是阀装置840(即，阀组)的部件。阀装置840可包括控制和/或调节流向和/或来自液压缸110的液压流体流的各种液压部件。阀装置840还可包括控制阀700(例如，比例液压阀)、控制阀800(例如，比例液压阀)、阀350(例如，两通阀)和阀450(例如，两通阀)。控制阀700和/或800可以是高带宽和/或高分辨率控制阀。
在图1所示的实施例中，节点51被限定在平衡阀300的端口302和液压缸110的端口122处；节点52被限定在平衡阀400的端口402和液压缸110的端口124处；节点53被限定在平衡阀300的端口304、阀450的端口462、和液压阀700的端口702处；节点54被限定在平衡阀400的端口404、阀350的端口362、和液压阀800的端口804处；节点55被限定在平衡阀300的端口306和阀350的端口352处；以及节点56被限定在平衡阀400的端口406和阀450的端口452处。液压阀350和450在下面详细说明。
现在转到图3，液压缸110被示出成具有阀块152、154。阀块152、154可以是彼此分开的，如图所示，或者可以是单一的组合阀块。阀块152可被安装到液压缸110的端口122和/或安装在液压缸110的端口122上方，以及阀块154可被安装到液压缸110的端口124和/或安装在液压缸110的端口124上方。阀块152、154可直接安装到液压缸110上。阀块152可包括平衡阀300和/或阀350，以及阀块154可包括平衡阀400和/或阀450。阀块152和/或154可包括阀装置840的附加部件。阀块152、154，和/或单一的组合阀块可包括传感器和/或传感器端口(例如，压力和/或流量传感器和/或相应端口)。
现在转到图4，详细描述和说明了示例性动臂***10。动臂***10可包括车辆20和动臂30。车辆20可包括传动***22(例如，包括轮子和/或履带)。如图5所示，车辆20上还设置了刚性的可伸缩的支承部24。刚性支承部24可包括延伸以接触地面并因而支承和/或通过绕过远离车辆20的传动***22和/或悬挂***的地面支承件而使车辆20稳定的支脚。在其它车辆(例如，具有履带的车辆，没有悬挂***的车辆)中，传动***22可以是刚性足够强并且可能不需要和/或不设置可伸缩的刚性支承部24。
如图4所示，动臂30从第一端32延伸到第二端34。如图所示，第一端32(例如，通过转盘)可旋转地附接至车辆20。第二端34可通过动臂30的致动来定位，从而按需要定位。在某些应用中，可能需要在主要水平的方向上使第二端34远离车辆20延伸一个相当的距离。在其它实施方案中，可能期望垂直地在车辆20之上一相当距离处定位第二端34。在又一些其它应用中，动臂30的第二端34可与车辆20垂直地且水平地间隔开。在某些应用中，动臂30的第二端34可被降低到一个孔洞内并因而定位在低于车辆20的高度。
如图所示，动臂30包括多个动臂段36。相邻的成对动臂段36可通过相应的接头38彼此连接。如图所示，第一动臂段361在第一接头381处可旋转地附接至车辆20。第一动臂段361可通过两个旋转接头被安装。例如，第一旋转接头可包括转盘，和第二旋转接头可包括水平轴。第二动臂段362在第二接头382处附接至第一动臂段361。同样地，第三动臂段363在接头383处附接至第二动臂段362，以及第四动臂段364在第四接头384处附接至第三动臂段363。相邻的成对动臂段36之间的相对位置/取向可通过相应的液压缸110进行控制。例如，第一动臂段361和车辆20之间的相对位置/取向由第一液压缸1101控制。第一动臂段361和第二动臂段362之间的相对位置/取向由第二液压缸1102控制。同样地，第三动臂段363和第二动臂段362之间的相对位置/取向由第三液压缸1103控制，第四动臂段364和第三动臂段363之间的相对位置/取向由第四液压缸1104控制。
根据本发明的原理，可对动臂30(包括多个动臂段361-4)建立模型并且动臂30的振动可由控制器640控制。具体地，控制器640可以发送信号652到阀700和发送信号654到阀800。信号652可包括振动分量652v，信号654可包括振动分量654v。振动分量652v、654v可导致相应的阀700、800在相应的端口702、804处产生振动流和/或振动压力。振动流和/或振动压力可通过相应的平衡阀300、400被传送到液压缸110的相应的腔室116、118。
控制器640的信号652、654还可以包括分别使液压缸110伸出和缩回的移动信号，并且因此致动动臂30。如将在下面进一步描述的，控制器640的信号652、654还可以包括选择平衡阀300、400之一作为保持平衡阀并选择另一个平衡阀400、300作为振动流/压力传递平衡阀的选择信号。在所描述的实施例中，液压缸110的腔室116、118中有负载的一个(由净负荷90加载)，对应于保持平衡阀300、400，并且液压缸110的腔室116、118中无负载的一个(即，未由净负载90加载)对应于振动流/压力传递平衡阀400、300。在某些实施例中，振动分量652v或654v可传递到对应于液压缸110的腔室118、116中无负载的那一个的控制阀800、700。
控制器640可从各种传感器接收输入，所述传感器包括传感器610、可选的远程传感器620、位置传感器、LVDT、视觉传感器等，并由此计算出信号652、654，这些信号包括振动分量652v、654v和选择信号。控制器640可以包括动臂30的动态模型，并使用动态模型和来自各种传感器的输入来计算信号652、654，包括振动分量652v、654v和选择信号。在某些实施例中，选择信号包括测试信号，以确定液压缸110的腔室116、118中加载的一个和/或未加载的一个。
在某些实施方案中，单个***如液压***600可用在液压缸110中的一个上(例如，液压缸1101)。在另一些实施方案中，多个液压缸110的每一个都可通过对应的液压***600被致动。在又一些实施方案中，所有液压缸110的每一个都可通过一***如***600被致动。
现在转到图1，将详细描述液压***600的某些元件。示例性液压***600包括比例液压控制阀700和比例液压控制阀800。在所描述的实施例中，液压阀700和800是三通三位比例阀。阀700和800可组合在共同的阀块内。在某些实施例中，液压***600的阀300、350、400、450、700和/或800中的部分或全部可组合在共同的阀体和/或共同的阀块内。在某些实施例中，阀装置840的阀300、350、400、450、700和/或800中的部分或全部可组合在共同的阀体和/或共同的阀块内。在某些实施例中，阀装置840的阀300、350和/或700可组合在共同的阀体和/或共同的阀块内。在某些实施例中，阀装置840的阀400、450和/或800可组合在共同的阀体和/或共同的阀块内。
液压阀700可包括具有第一构型722、第二构型724和第三构型726的阀芯720。如图所示，阀芯720处于第三构型726。阀700包括端口702、端口712和端口714。在第一构型722中，端口714被阻断，并且端口702流体连接到端口712。在第二构型724中，端口702、712、714全都被阻断。在第三构型726中，端口702流体连接至端口714，端口712被阻断。
液压阀800可包括具有第一构型822、第二构型824和第三构型826的阀芯820。如图所示，阀芯820处于第三构型826。阀800包括端口804、端口812和端口814。在第一构型822中，端口812被阻断，并且端口804流体连接到端口814。在第二构型824中，端口804、812、814全都被阻断。在第三构型826中，端口804流体连接至端口812，端口814被阻断。
在所描述的实施例中，液压管路562将平衡阀300的端口302连接到液压缸110的端口122。节点51可包括液压管路562。液压管路564可以将平衡阀400的端口402连接到液压缸110的端口124。节点52可包括液压管路564。在某些实施例中，液压管路562和/或564被包括在阀块、壳体等中，并且可以长度较短。液压管路552可将平衡阀300的端口304与液压阀700的端口702以及与阀450的端口462连接。节点53可包括液压管路552。同样，液压管路554可以将平衡阀400的端口404与液压阀800的端口804以及与阀350的端口362连接。节点54可包括液压管路554。液压管路(未编号)可将平衡阀300的端口306与阀350的端口352连接，并且节点55可包括该液压管路。同样地，液压管路(未编号)可将平衡阀400的端口406与阀450的端口452连接，并且节点56可包括该液压管路。在其它实施例中，端口306和352可以彼此直接连接。同样地，端口406和452可以彼此直接连接。
如图1和2所示，阀350是两通两位阀。尤其是，阀350包括第一端口352和第二端口362。阀350包括具有第一构型372和第二构型374的阀芯370。在第一构型372中(图1所示)，端口352和端口362流体相连。在第二构型374中(图2所示)，端口362和端口352通过单向流动装置364(例如，止回阀)连接。如图所示，阀350包括螺线管376和弹簧378。螺线管376和弹簧378可用于使阀芯370在第一构型372和第二构型374之间移动。如图所示，当螺线管376未通电时，阀芯370被定位在第一构型372。如图所示，当阀芯370定位在第二构型374时，单向流动装置364允许从节点55向节点54流动并阻止从节点54流向节点55(参见图3)。
如图所示，阀450也是两通两位阀。尤其是，阀450包括第一端口452和第二端口462。阀450包括具有第一构型472和第二构型474的阀芯470。在第一构型472中，端口452和端口462流体相连。在第二构型474中，端口462和端口452通过单向流动装置464(例如，止回阀)连接。如图所示，阀450包括螺线管476和弹簧478。螺线管476和弹簧478可用于使阀芯470在第一构型472和第二构型474之间移动。如图所示，当螺线管476未通电时，阀芯470被定位在第一构型472。如图所示，当阀芯470定位在第二构型474时，单向流动装置464允许从节点56向节点53流动并阻止从节点53流向节点56。
当阀350和阀450都分别位于第一构型372和472时(参见图1)，液压***600可具有与常规液压***相同或相似的功能。液压***600可以包括配置在第一构型372、472的阀350和450的“常规”模式。该“常规”模式可以禁用和/或停用液压***600的振动控制功能。该“常规”模式可以由机器操作者来选择和/或可以(例如，由控制器640)自动地选择。“常规”模式的手动或自动选择可以由控制器640来实现(例如，通过发送电信号到螺线管376和/或螺线管476)。如图所示，螺线管376、476的电力缺失对应于“常规”模式的选择。在其它实施方案中，向螺线管376和/或476供电对应于“常规”模式的选择(例如，将阀350和/或450配置在第一构型372和/或472)。在某些实施方案中，阀芯370和/或470可以(例如，通过连杆)手动定位。在某些实施方案中，阀芯370和/或470可以通过先导液压压力被定位。在某些实施方案中，当液压缸110的缸移动被执行时(例如，当执行动臂30的位置配置改变时)可以选择“常规”模式。
当执行液压***600的振动控制特性时，阀350和450中的一个可以被定位在第二构型372、472。例如，如图2所示，液压缸110的腔室116是负载保持和/或漂移防止腔室，并且振动流和/或振动压力施加到液压缸110的腔室118。振动流和/或振动压力可以通过控制阀800响应于来自控制器640的信号654v而产生。先导打开压力(例如，由控制阀700产生)可以被施加到平衡阀400从而允许由控制阀800产生的振动流和/或振动压力双向地通过平衡阀400到腔室118。振动流和/或振动压力因此作用在液压***600的节点52和54上。在阀350处于第二构型374的情况下，振动流和/或振动压力通过阀350的单向流动装置364被阻断不能到达液压***600的节点55，平衡阀300不由振动流和/或振动压力打开，即使在节点54处超过了平衡阀300的先导打开压力。
在某些条件下和/或在某些实施例中，平衡阀300可以发展/呈现内部流体泄漏。例如，内部流体泄漏可以使液压流体从节点51传递到节点55和/或可以使液压流体从节点53传递到节点55。如果发生这样的内部流体泄漏并且不能排出，节点55处可产生压力。如果节点55处的压力超过平衡阀300的先导打开压力，阀芯310可能被节点55处的压力致动，并且平衡阀300会打开。然而，阀350的单向流动装置364允许节点55排放到节点54。特别是，可以产生振动流和/或振动压力，使得节点54处的压力至少周期性地低于平衡阀300的先导打开压力。因此，在液压***600的该配置中，阀350的单向流动装置364在节点54处的压力低于平衡阀300的先导打开压力时允许节点55排放/连通到节点54，并且节点55处的压力可保持低于平衡阀300的先导打开压力。
在另一示例中，液压缸110的腔室118为负载保持和/或漂移防止腔室，并且振动流和/或振动压力被施加到液压缸110的腔室116。振动流和/或振动压力可通过控制阀700响应于来自控制器640的信号652v来产生。先导打开压力(例如，通过控制阀800产生)可以被施加到平衡阀300，从而允许由控制阀700所产生的振动流和/或振动压力双向地穿过平衡阀300到腔室116。振动流和/或振动压力因此作用在液压***600的节点51和53上。在阀450处于第二构型474的情况下，振动流和/或振动压力通过阀450的单向流动装置464被阻止到达液压***600的节点56，并且平衡阀400不由振动流和/或振动压力打开，即使在节点53处超过了平衡阀400的先导打开压力。
在某些条件下和/或在某些实施例中，平衡阀400可以发展/呈现内部流体泄漏。例如，内部流体泄漏可以使液压流体从节点52传递到节点56和/或可以使液压流体从节点54传递到节点56。如果发生这样的内部流体泄漏并且不能排出，节点56处可产生压力。如果节点56处的压力超过平衡阀400的先导打开压力，阀芯410可能被节点56处的压力致动，并且平衡阀400会打开。然而，阀450的单向流动装置464允许节点56排放/连通到节点53。特别是，可以产生振动流和/或振动压力，使得节点53处的压力至少周期性地低于平衡阀400的先导打开压力。因此，在液压***600的该配置中，阀450的单向流动装置464在节点53处的压力低于平衡阀400的先导打开压力时允许节点56排放到节点53，并且节点56处的压力可保持低于平衡阀400的先导打开压力。
在其它实施例中，可以实施排放节点55和/或56的其它方法。
在某些应用中，当需要(例如，液压***600的)振动控制特征时，液压致动器(例如，液压缸110)可以始终或可以主要在同一方向上加载。例如，当需要振动控制特征时，动臂30的液压缸1101可以始终是或可以主要是压缩加载，液压缸1101的腔室116可以始终是或可以主要是负荷保持和/或漂移防止腔室。在这样的应用中，阀350或450中的一个可以从液压***600除去。例如，如果液压缸110的腔室116始终是或主要是负荷保持和/或漂移防止腔室，则阀450可以被移除，并且节点53和56可以结合。作为另一示例，如果液压缸110的腔室118始终是或主要是负荷保持和/或漂移防止腔室，则阀350可以被移除，并且节点54和55可以结合。
阀350允许由控制阀800所产生的振动流和/或振动压力超过平衡阀300的先导打开压力，而不会打开平衡阀300。同样地，阀450允许由控制阀700所产生的振动流和/或振动压力超过平衡阀400的先导打开压力，而不会打开平衡阀400。因此，阀350和450允许振动流和/或振动压力达到由供给压力限制的压力，以及振动响应力/位移950可以相应地较大。
在某些环境中，振动响应力/位移950可以适于低于平衡阀300、400的先导打开压力的压力。在这样的或类似的实施例和/或环境下，阀350、450可保持在第一构型372、472，和/或液压***600可与2013年8月30日申请的、发明名称为Control Method and Systemfor Using a Pair of Independent Hydraulic Metering Valves to Reduce BoomOscillations(用于使用一对独立的液压计量阀来降低动臂振荡的控制方法及***)的美国专利申请S/N 61/872,424中的液压***600相同或相似地运行，所述专利申请通过引用整体并入本文。
可提供测量阀700、800的各端口处和/或其他位置处的温度和/或压力的传感器。具体地，传感器6101设置成邻近阀700的端口702。如图所示，传感器6101是压力传感器并且可以用于提供关于***600和/或动臂***10的动态信息。如图1和2所示，第二传感器6102设置成邻近液压阀800的端口804。传感器6102可以是压力传感器并且可以用于提供关于***600和/或动臂***10的动态信息。如图1和2进一步示出，第三传感器6103可设置在邻近阀800的端口814处，以及第四传感器6104可设置在邻近阀800的端口812处。传感器6103和6104也可以用来提供关于液压***600和/或动臂***10的动态信息。传感器6201可以是设置成邻近液压缸110的腔室116的端口122的压力传感器，传感器6202可以是设置成邻近液压缸110的腔室118的端口124的压力传感器。在某些实施方案中，传感器6203可以能够测量杆126相对于液压缸110的头侧112和/或壳体的相对位置、速度和/或加速度。在某些实施方案中，不使用能够测量杆126相对于液压缸110的头侧112和/或壳体的相对位置、速度和/或加速度的传感器。传感器620也可被用来提供关于液压***600和/或动臂***10的动态信息。传感器610和620可提供反馈信号到控制器640。
在某些实施方案中，供给管路502内的压力和/或储箱管路504内的压力是公知的，以及压力传感器6101和6102可分别用于计算通过阀700和800的流率。在其它实施方案中，计算横跨阀700、800的压力差。例如，当阀800的阀芯820处于第一位置822时可使用压力传感器6103及压力传感器6102，从而计算通过阀800的流量。同样地，当阀800的阀芯820处于第三构型826时可计算传感器6102和传感器6104之间的压力差。控制器640可以使用这些压力和压力差作为控制输入。
还可以在阀700、800处及其周围提供温度传感器，并因此通过允许计算流过阀700、800的液压流体的粘度和/或密度而改善流量测量。控制器640可以使用这些温度作为控制输入。
虽然通过第一传感器6101、第二传感器6102、第三传感器6103和第四传感器6104示出，但在替代实施例中可以使用比所示实施例中更少或更多的传感器。此外，在其它实施例中，这种传感器可以定位在各种不同的其它位置。在某些实施方案中，传感器610可定位于共同的阀体内。在某些实施方案中，可以使用Eaton公司的伺服阀。所述伺服阀提供了紧凑和高性能的阀套装，其包括两个三通阀(即，阀700和800)、压力传感器610和压力调节控制器(例如，包括在控制器640内)。该伺服阀可作为阀组件690。Eaton伺服阀还包括线性差动变压器(LVDT)，其分别监测阀芯720、820的位置。通过使用两个三通比例阀700、800，腔室116和118的压力可以独立地控制。此外，流入和/或流出腔室116和118的流率可以独立地控制。在其它实施方案中，腔室116、118中的一个的压力可相对于流入和/或流出相对的腔室116、118的流率独立地控制。
与使用单个四通比例阀相比较，液压***600的构造可以在更少的能量消耗的情况下实现和适应更灵活的控制策略。例如，当缸110在移动时，与量出腔室116、118连接的阀700、800可以操纵腔室压力，同时与量入腔室连接的阀800、700可以调节进入腔室118、116的流量。由于量出腔室压力不与量入腔室流量关联，量出腔室压力可以调节得较低，从而减少相关的节流损失。
供给管路502、返回管路504、液压管路552、液压管路554、液压管路562、液压管路564、在端口306和352之间延伸的液压管路和/或在端口406和452之间延伸的液压管路可以属于一管线组550。
当振动控制被停用时(例如，通过操作者输入)，液压***600可以将阀装置840配置为传统的平衡/控制阀装置。当根据移动命令向控制阀700、800移动动臂30时，可使用传统的平衡/控制阀装置。
当振动控制被激活(例如，通过操作者输入)，阀装置840可有效锁住液压缸110以免移动。特别的，阀装置840的激活配置可锁定液压缸110的腔室116、118中的一个而传递振动压力和/或振动流到腔室118、116中的相对的一个。振动压力和/或振动流可用于抵消动臂30受到的外部振动960。
再次转到图1和2，将详细描述平衡阀300、400的某些部件。平衡阀300、400分别包括第一端口302、402，第二端口304、404，和第三端口306、406。如图所示，端口302、402流体连接到液压部件(例如，液压缸110)。端口304、404流体连接到控制阀(例如，控制阀700、800)。端口306、406是经由阀350、450选择性地流体连接到相对的平衡阀的端口404、304的先导端口。通过将端口306、406选择性地连接到相对的平衡阀的端口404、304，端口306、406也选择性地流体连接到与连接到端口304、404的控制阀700、800相对的控制阀800、700。
阀芯310、410在平衡阀300、400的孔内可移动。具体地，阀芯310、410上的净力移动或促动阀芯310、410以在孔内移动。阀芯310、410包括弹簧面积和相对的先导面积。弹簧面积由在端口304、404处的压力作用于其上。同样，先导面积由端口306、406处的压力作用于其上。在某些实施例中，端口302、402处的压力可能对施加到阀芯310、410推动其移动的力具有可以忽略的或较小的影响。在其它实施例中，阀芯310、410可进一步包括使平衡阀300、400适于提供响应于端口302、402处的压力的安全阀功能的特征。除了由作用于弹簧面积和先导面积上的流体压力产生的力，阀芯310、410还由弹簧力作用于其上。在端口304、404和306、406处无压力时，弹簧力推动阀芯310、410至阀座，从而防止端口302、402和304、404之间的流体流动。如图1所示，通道322、422和止回阀320、420允许流体绕过就位于阀座的阀芯310、410从端口304、404流到端口302、402。然而，当阀芯310、410就位于阀座时，从端口302、402到端口304、404的流动被止回阀320、420阻止。
液压缸110上的净负荷方向可以通过比较由传感器6201测量的压力乘以腔室116的有效面积并与传感器6202测量的压力乘以腔室118的有效面积相比较来确定。
如果净负荷90由腔室116支承，那么控制阀700可以经由阀450向端口406供给先导打开压力，并且控制阀800可以向腔室118提供振动消除流体流。传感器6101和/或6102可以用于检测输入到液压缸110的任何外部振动输入的频率、相位和/或振幅。可替代地或附加地，到液压缸110的振动输入可以通过上游压力传感器(例如，传感器6201和/或6202)、外部位置传感器(例如，传感器6203)、外部加速度传感器(例如，传感器6203)和/或各种其它传感器来测量。如果净负荷90由腔室118支承，则控制阀800可以经由阀350向端口306供给先导打开压力，并且控制阀700可以向腔室116提供振动消除流体流。传感器6101和/或6102可以用于检测输入到液压缸110的任何外部振动输入的频率、相位和/或振幅。可替代地或附加地，到液压缸110的振动输入可以通过上游压力传感器(例如，传感器6201和/或6202)、外部位置传感器(例如，传感器6203)、外部加速度传感器(例如，传感器6203)和/或各种其它传感器来测量。
振动消除算法可以采取不同的形式。在某些实施例中，外部振动960的频率和相位可通过滤波算法(例如，通过最小均方、快速傅立叶变换等)识别。在某些实施例中，外部振动的频率、幅度和/或相位可以通过各种常规方法来识别。在某些实施例中，在识别外部振动的频率、振幅和/或相位时，具有相同的频率和相近的相移的压力信号可施加于未加载的腔室116、118以抵消外部振动960造成的干扰。控制阀700和/或800可与控制器640一起使用，以便连续监测通过控制阀700和/或800的流动，以确保不会发生意外移动。
在所示出的实施例中，利用平衡阀300和400，可以防止传感器6101和6102各自在液压缸110的端口122和124处进行测量压力。因此，可使用独立于传感器6101和6102的方法来确定缸110上的净负载90的方向和确定作用于缸110上的外部振动。在某些实施例中，可使用端口122和/或124处的压力传感器(例如，压力传感器6201和6202)。在其它实施例中，可以使用压力传感器6101和6102。可替代地或附加地，其它传感器如加速度计、位置传感器、动臂30的视觉跟踪等也可以使用(例如，跟踪液压缸110的杆126的运动的位置、速度和/或加速度传感器6103)。
图8示出根据本发明的原理的、实施用于减少动臂振荡的控制策略的示例性方法的流程图1000。动臂跳动降低控制在步骤1002起始。步骤1004跟随步骤1002并确定腔室116或118中的哪个腔室是负载保持腔室。步骤1006跟随步骤1004并锁定(例如，从中去除先导压力)对应于负载保持腔室的平衡阀(CBV)300或400。步骤1008跟随步骤1006并打开(例如，施加先导压力至)对应于与负载保持腔室相对的腔室116或118(即，作用腔室)的平衡阀(CBV)400或300。步骤1010跟随步骤1008并测量负载保持腔室中的压力来初始化基准信号。步骤1012跟随步骤1010并产生控制信号652或654给对应于作用腔室的阀700或800。在某些实施方案中，控制信号652或654基于负载保持压力的测量和基准信号。步骤1014跟随步骤1012并基于作用腔室压力的测量调整控制信号。在步骤1014中，维持作用腔室中的压力的特定平均水平。通过维持特定的平均水平，允许控制压力在平均值的两个方向上变化。步骤1016跟随步骤1014，但可能连续发生。步骤1016更新基准信号。判断点1018跟随步骤1016并询问是否仍然能够降低动臂跳动。如果判断点1018的结果为“是”，则控制过程被转移到步骤1012。如果判断点1018的结果是“否”，则控制过程被转移到流程图1000的终点1020。
阀装置840可如下配置为应用抗振动(即，振动抵消)响应。如果确定净负载90由腔室116保持，则控制阀700对节点53加压从而开启平衡阀400，并进一步推动平衡阀300关闭。当平衡阀400被打开时，控制阀800可施加抗振动流体压力/流到腔室118。控制器640可以将阀350定位到第二构型374(参见图2)以防止打开平衡阀300。如果确定净负载90由腔室118保持，则控制阀800对节点54加压从而开启平衡阀300，并进一步推动平衡阀400关闭。在平衡阀300被打开时，控制阀700可以施加抗振动流体压力/流到腔室116。控制器640可以将阀450定位到第二构型474以防止打开平衡阀400。
在这样的实施例中，即，独立地知道净缸负载90的方向作用在腔室116上，但至少一些作用于液压缸110的外部振动参数从外部传感器信息中是未知的，则压力传感器6102可用于测量腔室118内的压力波动，并从而确定外部振动的特性。如果独立地已知净缸负载的方向作用在腔室118上，但至少部分作用于液压缸110的外部振动参数从外部传感器信息是未知的，则压力传感器6101可用于测量腔室116内的压力波动，并从而确定外部振动的特性。
如图1示意性所示，环境振动负载960作为净负载90的分量被施加到液压缸110上。如图1所示，振动负载分量960不包括稳态负载分量。在某些应用中，振动负载960包括动态负载，例如风荷载、可沿着动臂30移动的材料的动量负载、来自移动车辆20的惯性负载和/或其它动态负载。稳态负载可包括可以根据动臂30的结构改变的重力负载。振动负载960可被各种传感器610、620和/或其它传感器感应和估计/测量。控制器640可以处理这些输入，并使用动臂***10的动态行为模型，并由此计算和发送适当的振动信号652v、654v。信号652v、654v变换成在相应的阀700、800处的液压压力和/或流压流。振动压力/流经过相应的平衡阀300、400并传递至液压缸110的相应的腔室116、118。液压缸110将振动压力和/或振动流转换为振动响应力/位移950。当振动响应950和振动负载960在动臂30上叠加时，产生合成振动970。合成振动970可以显著小于在没有振动响应950的情况下动臂30产生的振动。动臂30的振动由此被控制和/或减小，增强动臂***10的性能、耐久性、安全性、实用性等。液压缸110的振动响应950在图2中被描述为液压缸110的输出的动态分量。液压缸110也可以包括稳态分量(即，静态分量)，其可以反映静态负载，如重力。
根据本发明的原理，控制方法使用具有嵌入式传感器610(例如，嵌入的压力传感器)的独立计量主控制阀700、800，这些嵌入式传感器610可感测振荡压力，并通过安装平衡阀300、400(CBVs)提供波动消除压力。该方法要求锁定致动器110的一侧(例如，一个腔室116或118)就位，以防止致动器110的漂移。根据本发明的原理，提供了主动波动抵消，并且避免了孔口的效率损失，和/或主控制阀700、800可以是仅有的控制元件。根据本发明的原理，可以使用嵌入在阀700、800中的嵌入式压力传感器610和/或外部压力/加速度/位置传感器620。
现在转到图5，根据本发明的原理示出控制策略的某些实施方案的某些方面。如图所示，在某些实施方案中，不使用位置传感器监测液压缸110的杆126的位置。此外，不使用角度传感器显示动臂30的几何信息。控制策略可以仅通过压力传感器来实现。在某些实施方案中，安装两个压力传感器6201、6202，每一个压力传感器测量腔室116、118中的一个。可替代地，可以使用一个往复式压力传感器，并且仅感测负载保持腔室的压力。图5示出在腔室116激活的“锁定机构”，从而锁定腔室116(即，流入或流出腔室116的流量是零)。
图5示出跨端口控制。具体地，供给未锁定的缸腔室118(即，作用腔室)的流量基于在锁定的腔室116测量的压力来控制。控制目标是稳定锁定的负载保持腔室116的压力。在某些实施方案中，通过自学习生成基准信号Pref。基准信号Pref可通过振动控制启动之前的压力被初始化。一旦启用振动控制，负载保持腔室116中的压力Pload被滤波以产生Pref。可以使用低通滤波器。在某些实施方案中，在作用腔室118测量的压力可用作控制器640的输入。
现在转到图6，显示控制策略的模拟结果的曲线图示出在时间领域内缸杆126的位置、负载保持腔室的压力Phead(上压力迹线)、作用腔室的压力Prod(下压力迹线)和流入作用腔室的流量之间的关系。在该模拟中，缸110的头端腔室116是负载保持腔室。主动振动控制在t＝3秒开启。在t＝3秒处，控制流被提供给缸腔室118的杆侧。如图所示，头侧压力波动的尺寸减小，而杆侧的压力波动的尺寸增大。缸位置波动也相应减小，并且缸杆126的平均位置不漂移。
现在转到图7，根据本发明的原理示出控制策略的某些实施方案的某些方面。控制策略可在反馈传感器的类型上提供灵活性。负载保持侧(示为腔室116)的压力波动的频率和/或形状可以通过观察非负载保持侧(示为腔室118)的压力来估计，非负载保持侧可以具有打开的平衡阀并且因此可以通过内置在阀800中的传感器6102来测量。扰动642的形状可与增益646相乘，相位偏移一相移648，并作为流/流动指令654v施加到非负载保持腔室118的阀800。如果没有额外的传感器可用，增益646和/或偏移648可以是固定值，但是，这对操作条件的变化是适应性不强的。感测波动减少的质量的其它可用测量值644(例如，压力传感器数据，位置传感器数据，操作者反馈等)可以用来调节增益646和/或相移648。
可以附加地或替代地使用扰动估计。可以使用在非负载保持侧测得的压力(例如，通过内置在阀700、800中的压力传感器6101、6102)。重复性控制可以用来产生对扰动642的估计。增益646和/或相移648可以被施加到扰动642以消除干扰力960。增益646和/或偏移648可以是无需额外的传感器的常数(即，开环)。
可替代地，可以使用某些反馈方法来测量干扰抑制并且然后调整增益646和/或相移648，以提高性能。该反馈可以是判定干扰抑制的质量的任何手段(例如，加载腔室的压力，缸杆126的位置反馈，操作者输入等)。在图7中所示的方法为所使用的反馈类型提供了灵活性，并允许开环实施(无传感器)。
本申请涉及2013年5月31日申请的、发明名称为Hydraulic System and Methodfor Reducing Boom Bounce with Counter-Balance Protection(用于通过平衡保护来降低动臂跳动的液压***及方法)的美国临时专利申请S/N 61/829,796，以及2013年8月30日申请的、发明名称为Control Method and System for Using a Pair of IndependentHydraulic Metering Valves to Reduce Boom Oscillations(用于使用一对独立的液压计量阀来降低动臂振荡的控制方法及***)的美国专利申请S/N 61/872,424，所述专利申请通过引用整体并入本文。
本发明的各种修改和变型对本领域的技术人员来说将变得明显而不脱离本发明的范围和精神，并且应当理解，本发明的范围不会不适当地局限于本文阐述的说明性的实施例。

Claims (27)

1.一种控制动臂振动的方法，该方法包括：
提供包括第一腔室和第二腔室的液压致动器；
检测第一腔室和第二腔室中的哪一个是负载保持腔室；
选择第一腔室和第二腔室中的一个作为锁定腔室；
选择第一腔室和第二腔室中的另一个作为作用腔室；
锁定所述锁定腔室；
测量负载保持腔室、作用腔室或者负载保持腔室与作用腔室两者的压力波动；和
将振动消除流体流传送到作用腔室。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，负载保持腔室被选择作为锁定腔室，并且其中，锁定腔室防止液压致动器的漂移。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
至少间歇地测量第一腔室的第一压力；和
至少间歇地测量第二腔室的第二压力；
其中，通过比较所述第一压力和第二压力来检测负载保持腔室。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
提供至少间歇地流体连接到第一腔室的第一压力传感器；和
提供至少间歇地流体连接到第二腔室的第二压力传感器；
其中，第一压力传感器测量第一压力；并且
其中，第二压力传感器测量第二压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一压力传感器持续地流体连接到第一腔室并且所述第二压力传感器持续地流体连接到第二腔室。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一压力传感器通过第一平衡阀至少间歇地流体连接到第一腔室，并且其中，所述第二压力传感器通过第二平衡阀至少间歇地流体连接到第二腔室。
7.根据权利要求3所述的方法，还包括：
提供间歇地流体连接到所述第一腔室和间歇地流体连接到第二腔室的压力传感器，所述压力传感器间歇地测量所述第一压力和间歇地测量所述第二压力。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
利用处于关闭构型的第一平衡阀阻止液压流体离开锁定腔室；
其中，振动消除流体流经由处于打开构型的第二平衡阀被传输到作用腔室。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
提供适于对第一腔室加压和排放的第一控制阀；
提供适于对第二腔室加压和排放的第二控制阀；
利用第一控制阀对第二平衡阀的先导部加压，并由此将第二平衡阀配置成打开构型；以及
利用第二控制阀产生振动消除流体流。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在第一控制阀的壳体内设置第一压力传感器，并由此至少间歇地测量第一腔室的第一压力；以及
在第二控制阀的壳体内设置第二压力传感器，并由此至少间歇地测量第二腔室的第二压力。
11.根据权利要求2所述的方法，还包括：
当测量压力波动时，测量负载保持腔室的压力波动；以及
通过将振动消除流体流传送到作用腔室而减小负载保持腔室的压力波动的幅度。
12.根据权利要求2所述的方法，还包括：
当测量压力波动时，测量作用腔室的第一压力波动；以及
通过将振动消除流体流传送到作用腔室而减小负载保持腔室的第二压力波动的幅度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过适于对作用腔室加压和排放的控制阀处的压力传感器测量作用腔室的第一压力波动，其中，平衡阀被定位在所述控制阀和作用腔室之间，并且其中，当通过所述控制阀处的压力传感器测量作用腔室的第一压力波动时，平衡阀打开。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，测量作用腔室的第一压力波动和输送振动消除流体流到作用腔室在时间上分开。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过以下手段将第一压力波动的形状转换成形成振动消除流体流的流动指令：
使第一压力波动的形状与增益相乘；和
使第一压力波动的形状发生相移。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述增益是固定增益，并且其中，所述相移是恒定相移。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述增益是可变的增益，所述相移是可变的相移，并且其中，所述可变增益和可变移相中的至少一个通过反馈来调节。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述反馈是负载保持腔室处的第二压力波动。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述反馈是液压致动器的位置。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述反馈是操作员输入。
21.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在将振动消除流体流传送到作用腔室之前生成基准信号；
从在液压致动器测得的特性导出变量；
对基准信号和所述变量求和，并由此导出控制变量；以及
利用所述控制变量形成振动消除流体流的流动特性。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述变量至少部分地从在负载保持腔室处测得的压力导出。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：
通过移动平均滤波器对基准信号进行滤波；
其中，所述基准信号从在所述第一腔室测量的第一压力和在第二腔室测量的第二压力产生。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压致动器的第一腔室是头端腔室，所述液压致动器的第二腔室是杆端腔室。
25.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压致动器的第一腔室是杆端腔室，所述液压致动器的第二腔室是头端腔室。
26.根据权利要求8所述的方法，还包括提供先导阀，以控制液压流体流进入第二平衡阀的先导部，并由此通过打开先导阀激活常规模式。
27.根据权利要求9所述的方法，还包括：
提供第一先导阀，以控制液压流体流进入第一平衡阀的先导部；
提供第二先导阀，以控制液压流体流进入第二平衡阀的先导部；以及
通过打开第一先导阀和第二先导阀中的至少一个来激活常规模式。
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