工程机械电液流量匹配控制系统研究

Hydraulic control system is the most important transmission technology for mobile machinery, and its perfomance is highly related to the operability and efficiency of the whole system. An electrohydraulic flow matching system, which is based on the compound active control of the electro-proportional pumps and valves , is proposed for its flexibility and controlability. Several key scientific problems of electrohydraulic flow matching system will be solved in this research such as: 1)Designing an high-accuracy flow dynamic matching method to eliminate unexpected effects caused by flow excess or flow saturation.2)Investigating into the influence of key parameters on the system dynamic response characteriscs and energy consumption, and improving efficiency perforamance by optimizing the system pressure margin and reducing energy losses of the electro-proportional valves; 3)Proposing effective control methods based on the compound control of the pumps and valves to solve the unstablity problems caused by flow errors,different dynamic response characteristics between the pumps and valves or sudden changes of working conditions. Advanced fluid power technologies will be developed in this research for smart mobile machinery, and the sysytem efficiency and control performance will be improved in the future.

液压控制系统是工程机械最重要的传动方式，其性能好坏直接关系到整机的操控性和效率，提出的基于泵阀协调主动控制的电液流量匹配系统具有良好的控制柔性和节能潜力，本课题拟解决的电液流量匹配系统基础科学问题如下：（1）研究系统流量精确动态匹配方法，并消除系统因过流匹配或欠流匹配带来的控制紊乱问题；（2）研究关键参数对系统节能效果与动态特性的影响，在保证系统控制性能的同时，通过优化系统压力裕度参数、减小阀口损失等方法提高系统效率；（3）研究基于多自由度泵阀联控的运动控制策略，解决流量误差，泵阀动态响应差异以及工况突变带来的运动控制失稳问题。本课题的研究将能促进高端智能工程机械液压系统技术的发展，提高系统效率和动态响应能力。

液压控制系统是工程机械最重要的传动方式，其性能好坏直接关系到整机的操控性和效率。电液流量匹配系统采用泵阀主动控制，具有压力裕度低、动态特性好等优点，可避免现有负载敏感系统存在的效率低、响应慢、易振荡等缺陷。然而，由于系统非线性、参数不确定性和控制多自由度，电液流量匹配系统也存在流量难以准确匹配，运动难以协调控制问题。本项目围绕“复杂工况下液压系统供需流量动态匹配机制”、“面向四象限负载的系统节能特性优化”和“基于泵阀联控的多自由度运动控制”三方面的研究内容，取得了如下研究进展：.1）建立了挖掘机电液流量匹配系统多物理场耦合模型，提出了流量/压力切换控制的供需流量动态匹配方法，设计了带旁路卸荷补偿的电液流量匹配系统回路；研制了具有流量分享功能的电子抗流量饱和控制器，实现了供需流量匹配的同时避免了流量欠匹配或过匹配对能量效率和操控性能的影响；.2）设计了面向四象限负载工况的多目标优化模式选择逻辑，在兼顾运动特性的同时降低进出口阀节流损失，并实现能量再生与回收.提出了进口全开、出口流量/压力控制与泵开环排量控制组合的三层结构控制方法，彻底消除压力裕度损失；.3）研制了速度直接反馈的高精度速度控制器，发明了自适应极点配置和参数寻优的单执行器振荡抑制方法，提出了多支路解耦的多执行器主动阻尼补偿策略，降低了系统振荡与压力冲击，从而改善了液压系统动静态特性和整机操控性能。.本项目取得的研究成果发表（录用）学术论文30篇，其中SCI论文15篇，EI论文4篇，1篇会议论文获最佳论文奖，相关专利7项（其中授权4项）, 培养博士研究生4名，硕士研究生6名。