工程機械液壓系統動力控制技術研究綜述

張文峰

（蘇州健雄職業技術學院，蘇州 太倉 235115）

1 控制技術研究現狀

當前我國對液壓系統動力控制技術的相關研究較少，大量有用的信息還都掌握在行業少數公司之中。在工程機械液壓系統動力控制技術中使用的模型相對復雜繁瑣，大量研究也僅僅只是定性層面，沒有較為堅實的理論作為根本。在該控制技術的研究過程中，研究者必須精通電力控制、液壓系統控制技術與發動機技術三種知識，進而才能制定有用的系統控制計劃，這樣的人才我國稀少。在對該技術進行研究的過程中，一定要搜集各種實際操作數據，然后根據其數據測試發動機的具體工作，但此工作我國開展得不夠，目前大量工作還在實驗室環境中完成，沒有實際作業數據。

2 泵控制技術

（1）定量泵設計方法。在之前我國使用的工程機械系統設計里，經常會使用到定量泵設計方法，該方法主要的工作原理是將系統之中的最大工作壓力與工作流量相乘，其后再將得到結果轉換為最大輸出功率，但計算得到的數值一定要小于等于發動機凈功率，具體公式如下：

在上述公式之中，η的具體含義為液壓泵的總效率。但由于在大量較為普通的工作環境之中，功率利用系數也相對其他環境更低，同時也不能發揮更大的控制功能，所以導致使用性能更低。當前大量小噸位汽車起重機還在采用該方法，并且在短期內不會轉換。

（2）單泵恒功率控制技術。單泵控制系統主要采用控制組織完成對整個變量泵排量的具體管理。在之前使用的恒功率控制技術里，主要是采用設計變量機構之中2個不同彈力彈簧的手段，進而管理變量泵所有流量的輸出，在操作過程中，整個工作曲線的大致走向都為折線。系統之中的第一個彈簧被設定以后，整個變量泵的排量將不斷降低；其后再設定系統之中第二個彈簧力，在設定完成以后，變量泵變量曲線將會產生明顯傾斜。根據上述方法對整個控制流量，讓變量曲線之中的Q、P之積逐漸靠近常數C。同時該方法也使法定及功率利用系數得到了顯著提升，并且還能防止因載荷加大而發生的發動機熄火現象。

（3）雙泵恒功率控制技術。雙泵恒功率控制技術可以劃分為四種：負反饋交叉傳感功率控制技術、交叉傳感控制技術、總功率控制技術、分功率控制技術。分功率控制的主要原理是按照各個泵需要管理的執行機構實際功率需求將發動機中使用的所有功率根據比例劃分每個泵。在分功率管理過程里，較為獨立的變量控制機構將存在于各個不同的泵之中，這使每個泵管理的執行機構都能根據之前計劃的工作曲線開始工作。該技術的缺點主要為不能將發動機中的功率合理使用完成。總功率控制技術相對于分功率控制技術來說，彌補了后者產生的缺點，使發動機功率利用系數得到了較大提升。并且該方法還能夠完成多個功率互補運作的工作模式，如果整個系統中一個泵處于停止狀態，那么該泵的功率將轉移到別的泵之中。但該方法主要的缺點即為能力損失相對較多，同時也不能完成使用多種速度控制多種執行機構的工作。交叉傳感控制系統最早被提出是在20世紀80年代，該系統是由日本公司根據總功率控制與分功率控制兩者的特點研究得到。其根據分功率控制的前提，使用兩個泵產生得到的工作壓力交叉控制流量數值，在該系統之中各個泵都擁有其本身的變量機構，所以每個泵的流量都存在一定差距。但如果一個泵中功率利用系數低于總功率的一半，那么剩下的所有功率將會使用在另一個泵之中。若兩個泵的功率利用系數都為總功率的一半，那么該技術將擁有分功率控制技術與總功率控制技術兩者之間的所有優勢，并且也將沒有兩者的缺點，最終成為一個理想型功率控制系統。交叉傳感功率控制技術在一定程度上來說已經達到了功率控制系統的最好狀態，但該狀態僅僅只存在于個主泵之中。從多泵控制系統的角度來說，因為各個泵工作時間各不相同，所以不能完全在同時以最大排量的狀態工作，這使操作人員不能精確得到變量泵工作時的實際輸出功率，進而產生功率設定較低與較高等一系列問題。

3 計算機控制技術

由于當前計算機行業的不斷進步，直至上世紀九十年代開始，大量國外學者逐漸向動力控制技術中加入計算機元素，同時該工作得到了較大成果。之前所使用的恒動功率控制技術之中，柴油機與控制系統的配合相對較弱，同時發動機最大輸出扭矩將遠遠大于油泵里的輸出扭矩。若柴油機性能不斷減弱，那么就極有可能使柴油機轉速降低進而產生熄火現象。浙江大學相關節能試驗臺中使用的技術即為當前所說的計算機控制功率優化控制系統。在該系統之中擁有許多不同的工作模式，使用者可以根據實際要求與負載大小選擇對自己最為合適的模式，同時不同的模式擁有不同的油門位置。在工作模式設定完成以后，計算機將對發電機發出對應指令，給予發動機準確的油門開度，并且控制系統能夠按不同的工作模式，在數據庫之中找到其相應的柴油機目標轉速。這里介紹的系統內部還能夠選擇輸出模式，在柴油機轉速發生轉變的過程中，主泵與油門即可完成電比例無級控制，這使發動機不論在什么情況中都能在目標轉速領域工作。

當前該研究僅僅只是處于試驗階段，在上述控制系統內部，模式選擇主要將在CPU中設定，所以使用者一定要按照CPU規定的模式開展選擇工作，這使得可以被選擇的模式受到了加大約束，不能達到各種使用者的需要。從混凝土泵車行業的角度來看，當前三一重工研究得到柴油機轉速閉環控制設備，該設備主要是使用PID控制指令調節柴油機之中的輸出轉速，上述控制系統能夠快速降低由于液壓系統輸出功率上升引起的較大變動，讓整個系統在不同工作環境中，都能使用相同轉速。

4 結語

若液壓系統動力優化控制技術真正使用在工程機械之中，將會增大許多機器的各種不同性能，其性能主要由節能效果與工作效率。同時其也能夠增強機器在各種不同環境中的適應能力，讓整個機器的維護、使用與操作更加便利，進而使得其本身的智能化與自動化標準得到顯著提升。