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申请/专利权人：南通锻压设备如皋有限公司

摘要：本发明公开了一种快速锻造液压机系统压力与负载流量的节能协同调节方法，硬件系统主要包括：液压定量泵，安全溢流阀，系统压力传感器，旁通高响应比例阀，作动高响应比例阀，负载压力传感器。本发明将旁通比例节流调节技术与进口比例节流调节技术相结合，实现快速锻造液压机系统压力与负载流量的双自由度解耦调节控制，同时系统压力受控与变化的负载压力保持恒压差，不仅使快速锻造液压机的运动控制线性化，还能让系统压力与负载压力自动匹配、降低不能转化为有用功的压力损失从而提升系统能效。

主权项：1.一种快速锻造液压机系统压力与负载流量的节能协同调节方法，其特征是：快速锻造液压机的主驱动液压系统主要包括：液压定量泵（1），安全溢流阀（2），系统压力传感器（3），旁通高响应比例阀（4），作动高响应比例阀（5），负载压力传感器（6）；液压定量泵（1）的出油口与安全溢流阀（2）的进油口，系统压力传感器（3）的检测油口，旁通高响应比例阀（4）的进油口，作动高响应比例阀（5）的进油口连通；作动高响应比例阀（5）的出油口与负载压力传感器（6）的检测油口连通；液压定量泵（1）的吸油口、安全溢流阀（2）的出油口、旁通高响应比例阀（4）的出油口与液压油箱连通；旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）分别为旁通节流调节元件与进口节流调节元件；液压定量泵（1）输出液压油的流量为Qs，即系统流量；系统压力传感器（3）用于检测液压定量泵（1）输出液压油的压力ps，即系统压力；旁通高响应比例阀（4）的控制信号为ub；通过旁通高响应比例阀（4）的流量为Qb，即旁通流量；作动高响应比例阀（5）的控制信号为uL；通过作动高响应比例阀（5）的流量为QL，即负载流量；负载压力传感器（6）用于检测作动高响应比例阀（5）输出液压油的压力pL，即负载压力；安全溢流阀（2）用于保证系统压力ps不会超过安全限值；液压定量泵（1）输出高压液压油为系统提供动力；系统正常运行时系统压力ps小于安全溢流阀（2）的调定压力，则液压定量泵（1）输出的系统流量Qs分为两部分：一部分是通过旁通高响应比例阀（4）流回液压油箱的旁通流量Qb；另一部分是通过作动高响应比例阀（5）流向作动液压缸的负载流量QL；一种快速锻造液压机系统压力与负载流量的节能协同调节方法，至少包括如下步骤：步骤1：根据上述的描述说明，系统的压力与流量数学模型用如下关系式表示： 式中旁通流量Qb与负载流量QL的控制函数数学表达式是根据旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）的压力—流量映射函数得到的；kb，kL分别是旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）的阀流量系数，是固定常数；液压定量泵（1）输出的系统流量Qs为固定值；系统包括旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）两个调节元件，则系统具有两个调节控制的自由度；负载压力pL由负载决定，不可控制但可检测；虽然负载流量QL是未知的，但是负载流量QL与快速锻造液压机的运行速度成正比关系，则对于快速锻造液压机的运动规划实际上是对负载流量QL的期望规划，并且通过作动高响应比例阀（5）实现对负载流量QL的调节控制；步骤2：实现系统压力对负载压力的跟随补偿匹配显著降低系统流量Qs的节流损失，故对系统压力ps构建如下约束关系： 式中：Δ是根据作动高响应比例阀（5）特性设计的一个固定常数，Δ的物理意义是作动高响应比例阀（5）能够实现额定节流控制功能的最小阀口压差；将pL+Δ作为系统压力ps的控制期望，实现作动高响应比例阀（5）两侧压力ps与pL的恒压差关系，于是负载流量QL的控制函数转化为关于uL的线性比例关系；负载流量QL的期望函数为QLt，旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）的控制信号可表示为： 步骤3：步骤2中设计的控制信号ub和uL是基于理想模型构建的，在建模误差与未知干扰的影响下控制精度会下降，需要进一步构建反馈控制来应对各种干扰从而保持控制性能；设计系统压力的控制误差ep为： 对于快速锻造液压机的运动控制构建误差空间为em；em是一个数组，包含快速锻造液压机的实际运动与期望运动之间的位移误差、速度误差与加速度误差信息；控制信号ub和uL的控制函数表达式补全为： 式中：fpep是能够让系统压力误差ep趋近于0的控制函数；fmem是能够让误差空间em内位移误差、速度误差与加速度误差均趋近于0的控制函数；由控制信号ub和uL的控制函数表达式可知：计算旁通高响应比例阀（4）控制信号ub所需要的变量只有系统中液压压力变量，即系统压力ps与负载压力pL；而计算作动高响应比例阀（5）控制信号uL所需要的变量只有系统中液压流量变量和与液压流量呈线性关系的运动变量，即期望流量QLt以及快速锻造液压机的运行速度、位移和加速度；综上所述，旁通高响应比例阀（4）与作动高响应比例阀（5）分别独立应对系统压力控制与运动控制，从而实现系统中压力与运动两个调节控制自由度的解耦控制。

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