[发明专利]一种单泵开式系统的液压缸位移和速度软测量方法

说明书

本发明专利提供了一种单泵开式系统的液压缸位移和速度软测量方法，不需要任何位移传感器，只需通过伺服电动机/发电机的转速、转矩、油液温度、泵低压腔压力，就能通过建立位移软测量模型得到液压缸的位移，并通过在系统的回油路添加马达与发电机的组合，将液压能转换为电能储存起来，进行势能回收。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是单泵开式系统的液压缸位移和速度软测量方法。

背景技术

机械行业对机械的自动化、智能化的要求越来越高，在工程机械领域也不外如是。只有将传统的工程机械与电子电气、现代控制、传感器技术的等多学科相结合才能真正实现机械的自动化、智能化。要想实现工程机械的智能化，实时获得可靠的反馈量在现代控制领域极为重要，诸如在高危环境中实现液压缸升降平台的自动化控制，就必须获得液压缸的位移。目前，获得液压缸位移最常见的方法就是通过位移传感器直接测量量得到。然而，由于现实工况中内置与外置传感器分别存在成本高、制造精度要求高、结构复杂、容易损坏、维护困难等缺点迟迟找不到解决办法。因此，本发明专利提供一种满足工程机械领域对测量精度要求不高、成本低、易于维护可靠性好的变转速单泵开式系统位移软测量及势能回收方法。

发明内容

本发明专利一种单泵开式系统位移软测量及液压势能回收方法的目的，就是提供一种能用于恶劣的施工环境中，实现变转速单泵开式系统液压缸位移软测量并对位置进行控制，同时设计有液压势能回收装置，节约能量。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种单泵开式系统的液压缸位移和速度软测量方法，包括如下步骤：

步骤一)根据伺服电机输出扭矩计算泵进出口的压差

T_L＝ΔpD+C_vSΔpD+C_fΔpD+C_hσ²ΔpD

其中T_L为伺服电机实际输出扭矩；Δp_P和Δp_M分别为两种工况下泵进出口压差；D为泵的排量；C_v，C_f，C_h依次为油液的粘性、摩擦、液体动态损失系数；S，σ为无纲量数：

其中v为油液粘度，ρ为油液密度，ω为电机角速度；

油液粘度随温度变化，油液温度由温度传感器测出；油液粘度的计算方法为：

式中：T为油液温度；ρ为油液密度，实验测量得到；p₀为大气压；p为所在液压元件的压力，使用压力传感器进行测量；C₁、C₂、C₃为系数，通过实验拟合得到；

步骤二)计算有效体积弹性模量(B_f)，计算方法如下：

式中p₀为系统的初始压力；p为压力计算模块所计算出的泵/马达输出/输入压力；N为气体多变指数，X₀为自由空气的相对含量，B为油液的额定弹性模量；为了使弹性模量更为准确，设定一个最小值B_min：

B_f＝max(B_eff，B_min)

步骤三)计算泵出口流量，计算方法如下：