针对传统电液控制系统单一工作模式能耗高、效率低等问题,提出了一种负载口独立多模式切换控制系统。该系统基于负载口独立控制,通过改变传统液压回路连接方式,为系统拓展多种节能工作模式并设计了多模式切换控制器。该控制器首先根据负载方向和速度方向,将系统切换至能量最优的工作模式;然后再根据工作模式为执行器进、出口配置最佳阀控策略,而泵控方式采用电液负载敏感方法使系统压力适应负载压力。为验证该系统在出口压力损失和能量再生两方面的节能效果,以传统电液负载敏感系统为对比对象,在小型挖掘机上进行了实验验证,并评估能效。实验结果证明,与传统电液负载敏感系统相比,采用负载口独立多模式切换控制方法在不降低运动跟踪性能的同时,能有效提高系统的能量效率,节能率达21.95%。

负载口独立技术是液压技术的新方向它用两个换向阀分别控制执行元件的进、出油口来控制执行元件的运动方向以及运动速度该方法较传统的换向阀系统提高了液压系统的控制自由度。利用增加的控制自由度尽可能多地提高液压系统的节能性其控制性能是负载口独立技术研究的重点之一。

负载口独立技术增加了系统的控制自由度，进、出口节流面积可独立调节。此方法与挖掘机回转液压系统的加速启动、减速制动的分段控制过程相吻合。利用系统增加的自由度进口采用计算流量反馈的控制方法控制回转平台转速，出口采用压力反馈控制方法实现回转平台的平稳制动。理论分析和Matlab/SimHydraulics仿真分析表明，利用负载口独立技术，可以提升挖掘机回转启动的快速性、降低减速制动时的压力冲击及减少反复振荡，是提升效率、启制动平稳性的有效途径之一。

主要研究了一种基于机液负载敏感的负载口独立控制系统。此种系统结合了传统机液负载敏感的可靠性以及负载口独立控制的灵活性，具有更加广泛的适用范围和节能性。负载敏感部分由比例溢流阀、传统机液负载敏感泵以及节流阀组成。分析了改变反馈压力的间接变压力裕度方法以及背压阀开口对系统阻尼的影响。最后通过建立仿真模型验证了上述理论的正确性。

为了克服传统阀控液压系统由于其采用一根阀芯同时控制着进、出口油路,而造成的能耗大、效率低,出现了负载口独立液压系统。在负载口独立液压系统运动控制的研究中,大多采用电液压差补偿方法,此种方法具有计算量大、方法复杂、成本高等缺点,为此,本文分析了机液压差补偿方法的工作原理及其特点,根据机液压差补偿方法的原理,采用5个二位二通比例阀作为主控制阀,选用压力补偿器对进口控制阀两端的压差进行补偿,配以梭阀、换向阀、过载补油阀等辅助元件,设计了基于机液压差补偿的负载口独立控制阀,以及挖掘机工作机构负载口独立液压系统,并搭建了实物试验平台,从而为后续负载口独立液压系统的控制特性研究提供了良好的试验基础。