一种新型立式直驱式容积控制系统及其特性研究

　　直驱式容积控制电液伺服系统具有体积小、结构简单、节能等众多优势^[1]。在我国，直驱式容积控制电液伺服系统的研究已有十多年的历史，并取得了诸多研究成果，部分成果已应用到实际的工程项目当中。例如哈尔滨工业大学历年来研究探索了直驱式系统在六自由度Stewart 平台、船舶舵机、平板车、材料试验机等方面的应用，做出了多台试验样机，并将该系统成功应用于高层建筑防风抗震实验台、电站锅炉给水泵控制系统等实际的工程项目当中。直驱式系统已表现出日益广阔的应用前景。

　　在一些立式负载的系统当中，如飞行器模拟器、液压电梯等，系统大部分的能量将用于克服负载本身的自重，如果通过一定的设计平衡负载的自重，显而易见系统将呈现出可观的节能效果。由于非对称缸具有结构简单、占用空间少、承载能力较大等优点，在一些场合甚至必须采用非对称缸，但非对称缸在换向时容易产生压力突变、正反向的运动特性不相同，呈现出明显的正反向运动的不对称性，给控制造成一定的难度，并影响控制效果。作者介绍的这一新型立式直驱式容积控制系统正是通过在普通的直驱系统的基础上引入蓄能器，利用蓄能器的压力来平衡负载的自重，从而达到良好的节能效果; 同时引入双联泵，活塞杆伸出时采用双泵供油，缩回时采用单泵供油，使泵的排量与液压缸两腔有效面积严格匹配，使正反向运动具有相同的速度增益，达到非对称缸对称控制的效果; 泵两侧均为高压，在系统运动中能迅速建立起压力，使系统响应速度加快。

　　1 新型直驱式容积控制电液伺服系统原理

　　这种系统是由英国巴斯大学KG 柯里斯贝教授和A R 普拉玛教授率先提出的一种新型直驱式容积控制系统，该系统已经于2008 年成功应用在波音787 的飞行器模拟器平台上^[2]。系统的原理图如图1 所示。

　　同轴双联泵 由交流伺服电动机6 驱动。前泵的入口与液压蓄能器5 串联，后泵的入口与液压蓄能器4 串联; 电磁开关阀1、3 控制液压蓄能器4、5 的充压，当液压蓄能器压力低于设定压力时则打开开关阀，补给泵补油至设定压力，电磁开关阀2 控制液压蓄能器卸压。

　　液压蓄能器4 的作用是蓄能保压，使有杆腔压力保持稳定。从无杆腔出来的液压油一部分进入有杆腔，一部分进入液压蓄能器5，选定双联泵的排量与液压缸两腔的面积比相匹配，使进出有杆腔的油量正好等于有杆腔容积的变化量，因此液压蓄能器 4 理论上无液压油进出，从而保持压力恒定，这个压力用以提供系统所需的拉力。