A4VSO电液比例变量泵的电液控制系统研究

　　电液比例变量泵是液压传动与控制中关键的动力元件，可与液压马达或液压缸直接连接，构成高效节能的液压容积控制系统，实现驱动负载的位置、速度、力、转矩以及功率的自动控制[1]。电液比例变量泵促使液压系统向高压、高效率、高功率密度、高精度、高集成化方向迈进。

　　德国Bosch Rexroth 生产的 A4VSO 电液比例变量泵[2 -3]为开式变量泵的全球性标杆产品，其先进多样的变量形式，可实现液压泵的排量、流量、压力和功率的多功能、高精度控制。目前，国内各大液压泵生产厂家已开始研制 A4VSO 变量泵，但控制精度较低，鲜见成效。作者以提高 A4VSO 泵的控制特性为目的，论述了其电液控制原理，进行了元件的合理选型，设计控制系统，并进行了相关性能试验。

　　1 电液控制原理

　　A4VSO 变量泵由泵体、伺服比例阀、变量活塞、位移传感器组成，能在一定工作压力下，通过伺服比例阀控制变量活塞的位移，改变斜盘的倾角，实现排量与输入信号成比例的控制功能。图1 为该泵的变量原理。

　　此变量原理实为伺服比例阀控制对称缸的位置伺服控制[4 -6]。位移传感器采集变量活塞的位移，与控制信号比较，误差经 PID 控制器运算，输出到放大器，控制伺服比例阀的阀芯开度，阀控变量活塞的位移，调节斜盘的摆角，最终达到闭环控制变量泵的排量的目的。图 2 为该泵的控制原理。

　　2 关键元件的选型

　　2. 1 PID 控制器

　　PID 控制器选用ATOS 研制的 E-ME-K-PID 型电子控制器[7]，具有比例、积分、微分功能，可实现位移、速度、压力控制。其在闭环控制系统中，配合伺服比例阀，对变量活塞的位移进行控制。图3 为PID控制器。

　　2. 2 伺服比例阀

　　选用意大利 ATOS 出品的伺服比例阀[8]，型号为DLHZO-TE040L53，6 通径，弹簧复位，带 Y 型安全位，零遮盖，线性调节。该阀内配有集成电子放大器E-RI-TE[9]，由电信号确定阀芯位移，并经位移传感器检测并反馈，从而以闭环方式实现方向及无压力补偿的流量控制。因为优化了集成电液系统，其优良的动态及静态特性可与伺服阀相比，且保持了比例阀的典型特点: 低敏感性，低过滤要求，本质的稳定性，容易维护，高的可靠性。图4 为 DLHZO-TE 伺服比例阀的结构及流量调节曲线。

　　2. 3 位移传感器

　　位移传感器选用上海奥传研制的 AC-LDVT ( 交流差动变压式位移传感器) 。位移传感器由一次音频正弦电压供电，二次输出与测杆位移成正比的音频信号。MEA-1240H 调制解调放大模块与 AC-LDVT 配套，为其提供传感器励磁，同时将二次音频电压解调成直流缓变信号经滤波与放大输出，从而完成位置测量与反馈。图 5 为其外形与接线。