径向柱塞变量泵电液恒功率控制方式的探讨

　　0 引言

　　现代液压控制系统日趋于高压大功率,要求更多的使用功率调节。本文对径向柱塞变量泵的电液恒功率控制方式及实现恒功率控制的电控器的算法进行了探讨。

　　1 数学模型的建立

　　本文所述的电液恒功率控制是一种数字控制系统。它包括两部分即计算机控制部分和液压控制部分,其原理图如图1所示。由于数字计算机的运算速度很快,抗干扰能力也很强,故不计计算机控制部分的动态过程对系统整个动态过程的影响。所以恒功率调节的特性主要是液压系统的特性。

　　液压系统包括数字阀,泵变量部分及调节系统性能的压力反馈装置等几部分。基本方程式列写如下:

　　1.1 流量公式

　　阀口流量公式:

　　变量活塞腔流量连续性方程:

　　泵出口流量连续性方程:

　　1.2 力平衡方程

　　阀的力平衡方程:

　　由于实际工况频率变化较慢,故忽略电机转换部分的动态响应,只列写其几何关系式:

　　以上各符号的意义为:Kq、Kc、、x、Ix、Bx、Cx分别表示阀的流量系数、流量压力系数、阀口开度、阀位移、阀质量、阀阻尼系数、阀弹簧刚度;A1、A2、C1、y分别表示变量活塞面积、限位活塞面积、活塞腔液容、活塞位移;Rc、Ac、xc、Cc分别表示压力反馈装置中液阻、活塞面积、活塞位移及弹簧刚度;n、e、A、Z、KQ、CL、Cv分别表示泵的转速、偏心量、柱塞面积、柱塞数、输出流量系数、泄漏系数、出口腔液容;ni、B、T、K分别表示电控器输出的脉冲数、步进电机的步距角、丝杆螺距、脉冲位移当量;Im、Br、Cs、fL、pL、qL分别表示变量部分等效质量、阻尼系数、泵弹簧柔度、负载、系统压力及流量。

　　1.3 Ni-QL传递函数方块图

　　由式(3)、(4)、(10)可推出:

　　把(13)式代入上式可得到以$X为输入,以Y为输出的传递函数表达式:

　　由式(1)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)、(13)、(14)、(15)可画出以Ni为输入,以QL为输出的传递函数方块图如图2所示。

　　2 恒功率控制的实现

　　由图2可得到系统稳态时Y与QL及X与Y的关系表达式如下:

　　假设系统在tr时刻处于恒功率状态其流量,压力分别为Qr,pr;在tr+1时刻负载变小,系统压力降为pr+1,此时泵未动作,偏心量仍为Xr,系统流量由(16)式可得到: