双阀芯组合控制策略研究

　　随着液压技术与电子控制技术的不断发展与相互结合，液压控制系统不断向高效、小型及高精度化方向发展.相对于传统的单阀芯换向阀所组成的液压控制系统，负载口独立控制的双阀芯电液控制技术可以在保证液压执行机构操纵性的前提下，使进油压力和背压保持较低值，而且系统的压力始终与负载相适应，在满足系统动、静态特性的同时，降低了系统本身的能量损耗.该电液控制系统^[1]已应用于JCB，Deere，DAWOO，CASE等公司的挖掘机、叉车、装载机等大型液压工程设备上，并均取得了良好的控制性能和节能特性.

　　国内关于负载口独立控制的研究起步较晚，且还处于理论研究阶段，距离实际的应用还有很大的距离.大部分的研究没有考虑将负载口独立控制技术与实际工况结合起来，没有针对负载口独立控制技术的优点提出相应的阀芯控制策略控制阀芯的位移，从而控制工作装置的压力和流量.本文针对以上不足，做出了相应的改进.

　　1　双阀芯液压系统控制策略设计

　　双阀芯换向阀的油口可以分别采取流量控制、压力控制或流量、压力组合控制^[2]，其主油口分别设有压力传感器和弹簧腔设有位移传感器，实时检测进、出阀口的压力信号和阀芯位移信号.控制器对采集的信号处理后对先导阀进行控进而实现对执行机构的准确控制^[3].挖掘机的工作装置包括铲斗、斗杆和动臂.本文只对动臂油缸进行分析(见图1和2).

　　根据动臂液压缸负载方向和活塞杆运动方向的不同可组合出4种不同的工况^[4].动臂液压缸在动臂运动的过程中，其负载方向在整个工作过程中始终保持不变，定义活塞杆内收为工况B，活塞杆外伸为工况D.对工况B进行分析，挖掘机在运动过程中，其所受的作用力大小在不断地变化，此时若进油侧采用压力控制策略是不可能的^[5].所以进油侧必须采用流量控制策略来控制活塞杆速度和位移^[6].此时对小腔采用压力控制策略，使小腔出口的压力维持在一个稳定值，维持系统的稳定性.

　　对工况D进行分析，当动臂液压缸小腔进油大腔回油时，此时挖掘机动臂液压缸所受的作用力可以用于推动活塞杆向下移动，进入小腔的液压油的压力可以尽可能地降低，对大腔可以采用流量控制策略，用来控制液压缸的运动速度，对小腔可以采用压力控制策略，实时检测小腔压力值，尽可能降低泵口和小腔入口压差损失^[7].

　　2　电液控制系统建模

　　电液比例控制系统的基本单元组成如图3所示.