大功率液压马达调速系统阀泵并联分时变结构控制

针对具有大惯性位能负载的大功率液压马达调速系统存在的动态响应慢、低速稳定性差等问题，提出将响应快、控制精度高的阀控节流调速引入泵控容积调速系统，并根据调速过程速度控制要求，使阀控与泵控协调工作分时参与马达调速控制，形成补油式、泄油式大功率液压马达的阀泵并联分时变结构调速系统。通过理论分析、模型仿真和试验，对比研究补油式、泄油式分时变结构调速系统的工作原理、动静态特性；研究时变位能负载对系统动态响应、低速稳定性、加减速平稳性及调速精度等的影响；研究阀泵分时协调控制机理，开发先进控制策略，实现变结构的平滑切换、阀泵分时协调工作，改善马达驱动和制动的动作协同性。阀泵并联分时变结构调速方式，建立了调速特性和调速方式的关联关系，形成在一个调速过程中调速方式可依调速特性要求而变的灵活的调速控制机制，对提高具有大惯性位能负载的大功率液压马达系统的调速特性，具有重要理论意义与工程应用价值。

针对具有明显调速过程特性要求的大功率液压马达调速系统存在的动态响应慢、低速稳定性差等问题，本项目提出将阀控节流调速引入泵控容积调速系统，并根据调速过程速度控制要求，使阀控与泵控协调工作分时参与马达调速控制，形成了大功率液压马达的阀泵并联分时变结构调速系统。主要研究内容、重要成果如下：.（1）提出了阀泵并联分时变结构调速系统，设计了开式以及闭式阀泵并联分时变结构控制系统的结构，建立了闭式控制系统的流量平衡方程，分析了各流量之间的关系，为阀-泵并联控制系统的结构设计提供了理论基础。.（2）提出了补油式和泄油式阀泵并联两种控制模式，建立了不同模式下的数学模型，分析了阀控参数对系统液压固有频率、总泄漏系数和阻尼比的影响；建立了阀-泵权重比的概念，并通过该权重比以及阀控状态，判别系统处于何种控制模式，通过仿真和实验研究了不同权重比对控制特性的影响，并获得了阀-泵并联控制的基本规律。.（3）采用泄油式阀控提高大惯量系统低速平稳性，通过仿真和实验研究了控制阀初始电压、不同控制阀开口、不同油温对系统低速特性的影响，获得了泄油式阀控在启停低速段的控制规律。.（4）建立了阀泵并联分时变结构调速系统的AMESim仿真模型以及基于虚拟仪器技术的实验系统，研究了一个调速周期内的调速特性。仿真与实验结果表明，在调速过程中，不同控制模式之间切换平滑连续，阀和泵的工作状态符合预期；通过改变不同调速阶段的控制模式，提高了大功率液压马达系统的综合调速性能。.（5）将阀泵并联分时变结构调速系统的工作原理与研究成果，应用于具有大惯性位能负载的液压提升机，提出了阀泵并联分时变结构液压提升机的试验模型，并分为补油式和泄油式两种，开发了驱动与制动的协调控制策略，将研究成果成功用于煤矿防爆液压绞车的电液比例改造，并进行了工业性验证试验。.阀泵并联分时变结构控制，利用阀控及泵控双通道，建立了控制结构(模式)依控制要求而变的灵活的控制机制，通过改变阀-泵权重比，使阀控与泵控协调工作，充分发挥了阀控、泵控各自的优势，丰富了液压系统的调速方式，使电液控制系统更具灵活性和适应性，可实现大功率液压调速系统的综合性能，如低速平稳快速启停、快速调节负载干扰、全程高效率。.在本项目的资助下，共培养博士研究生1名、硕士研究生4名，发表SCI论文2篇、EI论文7篇、中文核心2篇，申请发明专利2项。