应用二次调节技术的修磨机台车转速控制特性研究

　　前 言

　　二次调节静液传动系统一般由恒压油源、二次元件、工作机构和控制调节机构等组成。二次调节静液传动系统的工作原理是，在恒压网络中通过改变二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量，以适应负载(工作机构)转矩的变化，从而使负载按设定的规律变化。二次元件能在 4 个象限内工作，既有“泵”工况，也有“马达”工况，从而可以回收制动能量和重力势能。当二次元件工作于马达工况时，向负载输出功率;当二次元件工作于泵工况时，将系统拥有的势能和动能存储到蓄能器中[1,2]。针对钢坯修磨机台车液压控制系统频繁启停，现有技术采用的阀控原理存在着大节流损失，引起系统发热、需要大功率冷却装置和大容量油箱等不足，文中提出采用二次调节技术控制钢坯修磨机台车的运动过程，通过回收和重新利用台车系统的制动动能，减小系统装机功率和降低台车运行中的能耗。

　　1 系统组成及工作原理

　　二次调节台车传动系统的结构原理如图 1 所示，主要由一次元件 5、蓄能器 7、二次元件 8、比例伺服阀 11、台车传动部分 13 等组成。其中，一次元件、安全阀和液压蓄能器组成定压油源，二次元件由比例伺服阀控制与恒压网络相连，通过减速器把动力传递给驱动滚筒，在钢丝绳的牵引力下驱动滚筒带动台车在导轨上往复运动。

　　台车传动部分见图 2 所示，主要由减速器、驱动滚筒、钢丝绳、小车、导轮等组成。在工作过程中要求台车在任何位置能够快速启停，正反向运动。

　　取台车加速过程：当输入所需转速 n 对应的控制信号 UC，经电压放大器和电流放大器，产生控制电流 I。控制电流 I 使比例伺服阀 11 打开一定开度，使控制活塞 10 两端产生压力差，控制活塞和反馈活塞运动，从而推动马达的斜盘产生一定的倾角，二次元件泵/马达 8 转动，这时转速传感器 9 测得泵/马达的转速信号为 UD，将其反馈与输入信号比较产生偏差 ΔU=UC-UD，再输入系统，直到 UC=UD，即 ΔU=0，I=0，电液比例阀处于零位，控制活塞和斜盘停留在某一位置为止，液压马达以转速 n 工作。此工作过程二次元件工作在马达工况，恒压变量泵和液压蓄能器共同提供能量，二次元件输出功率使台车加速运动。

　　当系统制动时，二次元件工作在二、四象限，此时斜盘倾角为负值，二次元件工作在泵工况，向蓄能器充油液，使二次元件的制动动能转化为油液的压力能储存在蓄能器中或者供其它用户使用。

　　2 系统数学模型的建立

　　参见原理图 1，可列出描述该系统运动特征的微分方程。