电控比例液压泵控通用液压机开环实验研究

　　1 引言

　　当前国产液压机控制普遍采用阀控技术，这种技术虽然动态性能好，但其突出的问题是能源利用率低，通常很大一部分液压能以节流或溢流的形式损失掉。泵控系统能量利用高，但对泵的动静态性能有较高的要求^[1]。目前，电控比例液压泵性能取得了长足进步，如某公司提供的SUT 变频驱动电控比例液压泵压力/流量响应时间仅0. 08 s，稳态压力/流量控制精度为0. 5%，上述变化为泵控液压机开发提供很好的基础。将传统的阀控压机用单向电控比例液压泵改造为泵控压机，对提高液压机能源利用效率具有积极意义，目前已经引起国内外压机制造商的重视^[2]。

　　文献[3]论述了电控比例液压泵在液压电梯上的应用，将变频调速、活塞拉缸和蓄能器和液压配重技术有机结合在一起，在获得良好的速度运行性能的同时，运行效率也提高到70%。文献[4]着重研究了电控比例液压泵在注塑机上的应用，用电控比例液压泵改造后的注塑机节电率可达20% ～30%。文献[8]对通用压机主液压缸进行了阀泵联合控制系统建模与仿真的研究。目前国内电控比例液压泵应用性的研究主要集中在上述两个方面，电控比例液压泵在通用压机上的应用性的研究很少涉及。针对上述问题，本文结合通用液压机的特点，从实验对比角度，研究电控比例液压泵控通用压机的可行性，为此以通用压机为基础搭建了实验研究平台，围绕系统速度-负载特性、重复精度与节能特性开展实验研究。

　　2 工作原理

　　2. 1 液压系统组成及工作原理

　　图1 给出了某型号的通用压机液压系统原理图( 为了研究方便图中仅给出主缸的原理图) ，图中D₁为原阀控系统供油泵，D₂ 为改造后泵控系统的动力源———电控比例液压泵，两套供油系统通过电磁换向阀进行切换。换向阀YA10 通电，电控比例液压泵接入，液压系统处于泵控状态; 换向阀YA10 断电，原系统导通，液压系统处于阀控状态。换向阀YA10 出口处的压力传感器T1 用来测试系统压力，光栅尺采集主缸活塞的位置信号。图中插装阀系统用来调节主缸上下腔的压力，压边缸作为模拟负载。工作时，原阀控系统压力的控制主要由溢流阀来调节，改造后的泵控系统压力的调节则由电控比例液压泵根据负载的的大小自动调节。

　　2. 2 测控系统介绍

　　图2 是基于Matlab 的xPC 控制模块的采集系统原理框图。xPC 控制策略是一种简单有效的控制采集模式，其硬件系统主要包括宿主机、目标机、I/O 板和两机之间的联接设备; 软件系统主要是由MATLAB、Simulink、RTW、xPCTarget、C 编译器及相应板卡驱动程序构成。xPC 目标系统工作的原理是采用主从通讯的双机模式( 见图2) 。宿主机主要用于运行Simulink，编译生成目标应用程序; 目标机主要用于执行所生成的控制程序。实时目标应用程序是 RTW 代码生成器从Simulink 模型生成的，经编译成Windows XP 应用程序，可实时地运行在有实时内核而无任何操作系统的标准PC 机上，具有很高的执行效率^[5，6]。