实现悬臂弹跳减少以及防止液压系统中的非指令运动的方法和设备与流程

本申请于2015年7月15日作为PCT国际专利申请提交，并且要求均于2014年7月15日提交的美国专利申请序列No.62/024,643和No.62/024,666的优先权，两个专利申请整体上通过参引结合到本文中。

背景技术：

各种越野车辆和道路车辆包括悬臂。例如，某些混凝土泵车包括构造成支承混凝土从混凝土泵车的底座泵送至需要混凝土的施工现场的位置的通道的悬臂。这种悬臂可以长且细以便于将混凝土泵送远离混凝土泵车相当的距离。另外，这种悬臂可以相对较重。悬臂的相当大的长度和质量特性的组合可以导致悬臂具有不希望的动态特性。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以为大约0.3赫兹(即，每个周期3.3秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以小于大约1赫兹(即，每个周期1秒)。在某些构造的一些悬臂中，悬臂的固有频率可以从大约0.1赫兹至大约1赫兹的范围内(即，每个周期10秒至每个周期1秒)。例如，当悬臂从一处运动到另一处时，致动悬臂的起动和停止负载可能引起振动(即振荡)。可以激励悬臂的其他负载源包括在混凝土沿着悬臂泵送时混凝土的动量、起动和停止沿着悬臂泵送混凝土、可以靠着悬臂发展的风载荷和/或其他混杂载荷。一些混凝土泵可以包括具有大约1赫兹脉冲频率的类似脉冲的泵送曲线。混凝土在这种混凝土泵的出口处的速度分布图(即，容积流量曲线)可以在曲线的每个周期上显著地波动。变化的速度分布图与变化的加速度分布图对应，并且可以引起强加在悬臂上的显著的惯性载荷。

具有悬臂的其他车辆包括可以在悬臂上包括梯子的消防车、包括具有将水输送至预定位置的水砣的悬臂的消防车、利用悬臂来使铲运动的挖掘机、利用悬臂以在施工现场周围输送材料的伸缩臂叉装车、可以利用悬臂来使材料从一处运动之另一处的起重机等等。

在一些悬臂应用中，包括如上所述的这些，液压缸可被用于致动悬臂。通过致动液压缸，悬臂可以按照要求展开和缩回，以实现悬臂的所需设置。在一些应用中，反平衡阀可被用于控制液压缸的致动和/或防止液压缸的非指令运动(例如由部件失效所引起)。在图1中示出包括第一反平衡阀300和第二反平衡阀400的现有技术系统100。反平衡阀300控制和/或输送液压流体流进入和排出系统100的液压缸110的第一腔室116。同样地，第二反平衡阀400控制和/或输送液压流体流进入和排出液压缸110的第二腔室118。特别地，反平衡阀300的端口302连接至液压缸110的端口122。同样地，反平衡阀400的端口402流体地连接至液压缸110的端口124。如图所述，流体线路522示意性地将端口302连接至端口122，流体线路524将端口402连接至端口124。反平衡阀300、400一般直接安装至液压缸110。端口302可以直接连接至端口122，端口402可以直接连接至端口124。

反平衡阀300、400提供对系统100的安全保护。特别地，在可能出现液压缸110的运动之前，液压力必须施加至反平衡阀300、400两者。施加至反平衡阀300、400之一的液压力被递送至液压缸110的端口122、124中的相应的一个，由此促使液压缸110的活塞120运动。施加至反平衡阀400、300中的相对一个的液压力允许液压流体流出液压缸110的相对的端口124、122。通过使反平衡阀300、400处的液压力对应于释放液压流体的端口122、124，供给或接收来自液压缸110的液压流体的液压管路、阀、泵等等的故障将不会引起液压缸110的非指令运动。

现在参照图1，将详细地说明系统100。如图所示，三位四通液压控制阀200被用于控制液压缸110。控制阀200包括可以定位在第一结构222、第二结构224或第三结构226处的阀芯220。如图1所示，阀芯220处于第一结构222。在第一结构222中，来自供应管路502的液压流体被从控制阀200的端口212传送至控制阀200的端口202并且最终到达液压缸110的端口122和腔室116。液压缸110由此被推动延伸，液压缸110的腔室118中的液压流体被推动排出液压缸110的端口124。离开端口124的液压流体通过进入控制阀200的端口204并且排出控制阀200的端口214进入回流管路504内而返回至液压箱。在一些实施例中，供应管路502以恒定的或以接近恒定的供给压力供给液压流体。在一些实施例中，回流管路504以恒定回流压力或以接近恒定的回流压力接收液压流体。

当阀芯220定位在第二结构224中时，有效地停止端口202与端口212、214之间的液压流体流以及端口204与端口212、214之间的液压流体流，并且有效地停止通向液压缸110和来自液压缸110的液压流体流。因此，当阀芯220定位在第二结构224中时，液压缸110保持基本静止。

当阀芯220定位在第三结构226处时，来自供应管路502的液压流体流通过端口212进入并且通过阀200的端口204排出。液压流体流最终被递送至液压缸110的端口124和腔室118，由此促使液压缸110的缩回。当液压流体压力施加至腔室118时，腔室116内的液压流体被促使通过端口122排出。排出端口122的液压流体进入端口202并且排出阀200的端口214，由此返回至液压箱。操作人员和/或控制系统可以使阀芯220按照要求运动，并且由此实现液压缸110的伸长、缩回和/或锁定。

现在将详细地论述当液压缸110伸长时反平衡阀300、400的功能。在阀200的阀芯220设置在第一结构222时，来自供应管路502的液压流体压力加压液压管路512。液压管路512连接在控制阀200的端口202、反平衡阀300的端口304与反平衡阀400的端口406之间。施加在反平衡阀300的端口304处的液压流体压力流过反平衡阀300的阀芯310以及流过反平衡阀300的单向阀320，并且由此从端口304通过反平衡阀300的通道322流动至端口302。液压流体压力还流过端口122并且流入腔室116内(即，限入腔室(meter-in chamber))。施加至反平衡阀400的端口406的压力使得反平衡阀400的阀芯410抵着弹簧412运动，并且由此压缩弹簧412。施加在端口406处的液压流体压力由此开启端口402与端口404之间的通道424。通过在端口406处(即导向器)施加液压力，液压流体可以通过端口124、通过管路524、通过反平衡阀400的跨越阀芯410的通道424、通过液压管路514、通过阀200以及通过回流管路504排出腔室118(即限出腔室)进入箱内。限出侧可以提供背压。

现在将详细地论述当液压缸110缩回时反平衡阀300、400的功能。在阀200的阀芯220设置在第三结构226时，来自供应管路502的液压流体压力加压液压管路514。液压管路514连接在控制阀200的端口204、反平衡阀400的端口404与反平衡阀300的端口306之间。施加在反平衡阀400的端口404处的液压流体压力流过反平衡阀400的阀芯410以及流过反平衡阀400的单向阀420，并且由此从端口404通过反平衡阀400的通道422流动至端口402。液压流体压力还流过端口124并且流入腔室118内(即，限入腔室)。施加至反平衡阀300的端口306的液压力使反平衡阀300的阀芯310抵着弹簧312运动并且由此压缩弹簧312。施加在端口306上的液压流体压力由此开启端口302与端口304之间的通道324。通过在端口306处(即导向器)施加液压力，液压流体可以通过端口122、通过管路522、通过反平衡阀300的跨越阀芯310的通道324、通过液压管路512、通过阀200以及通过回流管路504排出腔室116(即限出腔室)进入箱内。限出侧可以提供背压。

供应管路502、回流管路504、液压管路512、液压管路514、液压管路522和/或液压管路524可以属于管路组500。

用于减小上述振荡的传统解决方案一般是被动的(即孔口)，其被调谐用于一个特定操作点并且通常对效率具有负面影响。具有延长悬臂的许多机器/车辆采用反平衡阀(CBV)，比如出于安全理由和安全规则理由的反平衡阀300、400。这些反平衡阀(CBV)限制/阻止液压控制阀(例如液压控制阀200)感测压力振荡和对压力振荡起作用。在一些应用中，比如混凝土泵车悬臂，当机器(例如悬臂)名义上静止时，通过外部源(例如混凝土的泵送)引起振荡。在这种情况下，反平衡阀(CBV)被闭合，主控制阀(例如液压控制阀200)与通过振荡引起的振荡压力隔离。存在多种解决该问题的传统解决方案，其一般依靠接头位置传感器来感测振荡(即波动)并且由于流过通过波动消除阀防止漂移。一些解决方案还具有在反平衡阀(CBV)就位时允许波动消除阀操作的平行液压系统。

技术实现要素：

本公开的一个方面涉及用于在对悬臂提供反平衡阀保护的同时减小悬臂的悬臂动力学(例如悬臂跳动)的系统和方法。

本公开的另一方面涉及用于利用反平衡阀检测液压致动系统中的故障、防止任何单点故障引起悬臂下降事件和/或减轻故障的系统和方法。

本公开的仍然的另一方面涉及利用独立计量控制阀以同时实现悬臂运动控制和悬臂振动(例如悬臂跳动)减弱的系统和方法。在一些实施例中，液压致动器的主载荷承载腔室可以承载稳态或准稳态载荷，同时相对的腔室可以供给液压流体的动态压力和/或流量以便管理和/或控制悬臂振动。液压流体的动态压力和/或流量可被供给至相对的腔室，其目的是稳定液压致动器(例如以DC电平)的主载荷承载腔室的压力和/或流量。

本公开的仍然的另一方面涉及控制液压地联接至一对反平衡阀的液压致动器的方法。该方法包括：A)给液压致动器提供有一对腔室，所述一对腔室分别液压地联接至一对反平衡阀；B)提供液压地联接至一对反平衡阀的一对控制阀；C)以压力控制模式操作一对控制阀的第一控制阀；D)以流量控制模式操作一对控制阀的第二控制阀；以及E)经由一对反平衡阀利用一对控制阀使液压流体流传送往返于液压致动器。

在一些实施例中，该方法可以包括：F)利用第一控制阀加压一对反平衡阀的第二反平衡阀的第二导向器并且由此开启第二反平衡阀；和/或G)利用第二控制阀加压一对反平衡阀的第一反平衡阀的第一导向器，并且由此开启第一反平衡阀。

本公开的仍然的另一方面涉及控制液压地联接至一对反平衡阀的液压致动器的方法。该方法包括：A)提供液压致动器；B)提供液压地联接至一对反平衡阀的一对控制阀；C)利用一对控制阀分别加压两个反平衡阀的导向器，以及由此开启两个反平衡阀；以及D)经由一对反平衡阀利用一对控制阀使液压流体流传送往返于液压致动器。液压致动器包括分别液压地联接至一对反平衡阀的一对腔室。加压两个反平衡阀的导向器开启两个反平衡阀。可以利用位于一对控制阀处的至少一个压力传感器感测液压致动器处的扰动载荷。可以利用液压流体流传送至少部分地抵消扰动载荷的扰动响应分量(即瞬变、振荡和/或AC分量)。可以利用液压流体流传送驱动液压致动器处的一个或更多个结构载荷的运动学分量(即稳态、准稳态和/或DC分量)。

本公开的又一个方面涉及一种控制包括限入腔室和限出腔室的液压致动器的方法。该方法包括：A)提供液压致动器；B)提供在第一节点处流体地连接至限入腔室的限入反平衡阀；C)提供在第二节点处流体地连接至限出腔室的限出反平衡阀；D)提供在第三节点处流体地连接至限入反平衡阀的限入控制阀；E)提供在第四节点处流体地连接至限出反平衡阀的限出控制阀；F)通过利用限入控制阀在限出反平衡阀的导向器处施加至少开启压力开启限出反平衡阀；以及G)以流量控制模式操作限出控制阀。在一些结构中，限入腔室是杆腔室，限出腔室是头部腔室。在其他结构中，限入腔室是头部腔室，限出腔室是杆腔室。在一些结构中，限入腔室是加载腔室，限出腔室是卸载腔室。在其他结构中，限入腔室是卸载腔室，限出腔室是加载腔室。这些结构在同一设备内可以不时地交替。

本公开的仍然的另一方面涉及对于第二控制阀的故障条件进行测试，并且当存在故障条件时表示阀故障。

在一些实施例中，该方法可以包括：如果指示阀故障以及如果指示降下超越指令，则调节来自第一控制阀的输出压力；通过调节来自第一控制阀的输出压力调节加压第二反平衡阀的第二导向器的导向压力；以及通过调节导向压力节流第二反平衡阀并由此降低通过液压致动器致动的设备。

本公开的仍然的另一方面涉及控制液压地联接至一对反平衡阀的液压致动器的方法。该方法包括将来自第一控制阀的输出压力的至少最低值调节至足够高，以使足够的导向压力可被施加至相对的反平衡阀，以及液流可以从相对的致动器腔室到达第二控制阀以及进一步到达油箱。

在一些实施例中，该方法可以包括在指示阀故障时通过利用第一控制阀减压第二反平衡阀的第二导向器来截止第二反平衡阀，并且由此停止液压致动器的运动。对于第二控制阀的故障条件的测试可以包括监控第二控制阀的阀芯的位置并且比较阀芯的位置与由控制器传送至第二控制阀的阀芯位置指令。如果阀芯的位置与阀芯位置指令不一致则可能出现阀故障的指示。

在一些实施例中，测试可以包括监控通过第二控制阀的液压流量以及比较液压流量与由控制器传送至第二控制阀的参考流量指令。如果通过第二控制阀的液压流量与参考流量指令不一致，则可能出现阀故障的指示。

在一些实施例中，该测试可以包括：对于来自第一控制阀的输出流量强加上限；当接近来自第一控制阀的输出流量的上限时，减小来自第一控制阀的输出压力；以及当导向压力足够地减小时，自动地减小正在加压第二反平衡阀的第二导向器的导向压力并且由此截止第二反平衡阀，以及由此停止液压致动器的运动。

在一些实施例中，该测试可以包括：监控通过第一控制阀的第一液压流量；监控通过第二控制阀的第二液压流量；测试第二反平衡阀与第二控制阀之间的液压管路的故障条件；以及如果存在故障条件则指示液压管路故障。

在一些实施例中，该测试可以包括：以流量控制模式操作控制阀中的至少相应的一个，在液压致动器静止情况下指令测试量流动通过控制阀中的相应的一个流向油箱，以及当测试量流向油箱时，监控来自控制阀的相应的一个的压力。如果在测试量流向油箱时压力不充分地减小，则可能出现阀故障的指示。

本公开的又一个方面涉及一种用于包括第一腔室和第二腔室的液压致动器的阀装置。该阀装置包括第一反平衡阀、第二反平衡阀、第一控制阀、第二控制阀和正常操作模式。第一反平衡阀在第一节点处流体地连接至第一腔室。第二反平衡阀在第二节点处流体地连接至第二腔室。第一控制阀在第三节点处流体地连接至第一反平衡阀。第二控制阀在第四节点处流体地连接至第二反平衡阀。在正常操作模式中，第二反平衡阀通过向第二反平衡阀的导向器供给压力的第一控制阀开启。第二控制阀调节液压致动器的致动速度。

在一些实施例中，阀装置还包括超越模式，其中，第二反平衡阀通过向第二反平衡阀的导向器供给压力的第一控制阀开启。第二反平衡阀可以调节液压致动器的致动。超越模式可被用于在存在故障时降下悬臂。

在一些实施例中，阀装置还包括第一阀，第一阀在第五节点处流体地连接至第一反平衡阀的第一导向器并且在第四节点处流体地连接至第二反平衡阀和第二控制阀。第二阀在第六节点处流体地连接至第二反平衡阀的第二导向器以及在第三节点处流体地连接至第一反平衡阀和第一控制阀。

本公开的又一个方面涉及一种与包括第一腔室和第二腔室的液压致动器一起使用的阀装置。阀装置包括第一反平衡阀、第二反平衡阀、第一控制阀、第二控制阀、第一操作模式和第二操作模式。第一反平衡阀在第一节点处流体地连接至第一腔室。第二反平衡阀在第二节点处流体地连接至第二腔室。第一控制阀在第三节点处流体地连接至第一反平衡阀。第二控制阀在第四节点处流体地连接至第二反平衡阀。在第一操作模式中，第二反平衡阀由向第二反平衡阀的第二导向器供给第一压力的第一控制阀开启，第一反平衡阀由向第一反平衡阀的第一导向器供给第二压力的第二控制阀开启。在第二操作模式中，反平衡阀中的至少一个被截止。

本公开的仍然的另一方面涉及控制液压地联接至一对反平衡阀的液压致动器的方法。该方法包括将用于载荷承载腔室压力的基准压力(即稳态或准稳态和/或DC压力)调节至至少足够高以向第一反平衡阀提供足够的导向压力，使得液流能够进入和排出液压致动器的相对的腔室。连接至限出腔室(ZTS2)的三通阀以流量控制模式操作从而将致动器速度调节至所需值。

以下说明书中将阐述各个另外的方面。这些方面可以涉及单独的特征和特征的组合。可以理解的是上述概述和以下详细说明仅是示例和说明性的，并且不限制本文中所公开的实施例所基于的宽泛的构思。

附图说明

图1是包括具有一对反平衡阀和控制阀的液压缸的现有技术液压系统的示意图；

图2是包括图1的构造有根据本公开的原理的液压缸控制系统的液压缸和反平衡阀的液压系统的示意图；

图3是图2的示意图，但具有相反的外力；

图4是示出根据本公开的原理的实现悬臂跳动减少的方法的流程图；

图5是根据本公开的原理的适用于图2的液压缸控制系统的液压缸的示意图；以及

图6是根据本公开的原理的具有通过一个或更多个液压缸致动并且利用图2的液压系统控制的悬臂系统的车辆的示意图。

具体实施方式

根据本公开的原理，液压系统适用于致动液压缸110，包括反平衡阀300和400，并且还可以提供用于抵消液压缸110所暴露的振动的装置。如图2所示，示例系统600示出为具有液压缸110(即液压致动器)、反平衡阀300和反平衡阀400。图2的液压缸110和反平衡阀300、400可以与图1的现有技术系统100中所示的相同。液压系统600因此可以改装到现有和/或传统的液压系统上。图2中示出的所示实施例可以表示通过利用以下详细说明的阀组件690替代液压控制阀200并且通过增加阀350和/或450而改装的图1的现有技术液压系统100。液压缸110和反平衡阀300、400的一些特征可以在液压系统600与现有技术液压系统100之间相同或相似。这些相同或相似的部件和/或特征一般在本文中不会进行多余的重复说明。

将理解的是，本文中公开的一些构思和原理适用于线性和旋转式致动器两者。附图中所示出的液压缸110是示例致动器。液压缸110是示例液压缸和示例线性致动器。在一些应用中，液压缸110可以利用旋转式致动器替换。旋转式致动器可以在小于360度的范围、360度的范围、360度以上的范围内操作，或者可以具有沿一个或两个旋转方向的无限范围。

示例系统600是具有电液压控制致动器的系统的示例。这种电液压控制致动器可以包括感测、致动和/或提供用于系统的各种逻辑功能的各种电子元件。这种电液压控制致动器一般包括控制器640，控制器640接收并处理传感器信息、执行逻辑和/或其他运算、和/或返回控制信号以致动系统的各个部件。这种电液压控制致动器提供以下形式的有益效果，更好地实现系统的状态、增加用于处理各种内部和外部变量的智能性、出色的控制和精确性、减小的重量和/或提高的效率。然而，一些电液压元件可能不如仅机械的对应物可靠。根据本公开的原理，电液压控制致动器系统可以利用其更大的智能和逻辑潜能以便在与仅机械系统相比时补偿真实的和/或感知的可靠性不足。另外，根据本公开的原理，电液压控制致动器可以利用其智能和逻辑能力以减轻可能出现的任何故障。

特别地，系统600布置并构造成消除由悬臂落下条件引起的全部单点失效。另外，示例系统600提供在存在的系统故障情况下降下悬臂30(参见图4)的能力。在一些实施例中，操作人员被警告被检测的任何失效。操作人员还可被给予可被用于在存在故障时进一步操作系统600的手控超越控制。通过在存在故障时操作系统600，操作人员可以使部件在执行对故障的维护之前返回初始位置。具体地，悬臂30可以在存在某些故障时在执行维护以改正故障之前降下至地面。

将提供关于各种故障、防止由悬臂落下状态导致的单点故障的方案以及各种缓解策略的另外的细节。但是首先，将提供示例系统600的另外的细节。

根据本公开的原理，如上关于液压系统100所述的，通过用于液压缸110和液压系统600的反平衡阀300、400提供相似保护。具体地，液压管路、液压阀和/或液压泵的失效将不会引起液压系统600的液压缸110的非指令运动。液压系统600的液压结构还可以提供抵消使用液压缸110的振动的能力。

液压缸110可以保持净载荷90，净载荷90一般地可以促进液压缸110的杆126的缩回或伸长。杆126连接至液压缸110的活塞120。如果载荷90促使液压缸110伸长，液压缸110的杆侧114上的腔室118被载荷90加压，反平衡阀400作用为防止液压流体从腔室118释放并且由此作用为安全装置以防止液压缸110的非指令伸长。换句话说，反平衡阀400锁定腔室118。除提供安全性之外，腔室118的锁定防止液压缸110的偏移。

如果载荷90促使液压缸110缩回，液压缸110的缸盖侧112上的腔室116被载荷90加压，反平衡阀300作用为防止液压流体从腔室116释放并且由此作用为安全装置以防止液压缸110的非指令缩回。换句话说，反平衡阀300锁定腔室116。除提供安全性之外，腔室116的锁定防止液压缸110的偏移。

载荷90被描述为经由杆接头128附连至液压缸110的杆126。在一些实施例中，载荷90是跨越液压缸110的杆接头128和头部侧112的张力或压力载荷。

可以实现系统600的使用，同时如上所述地确保一些液压管路、液压阀和/或液压泵的故障防护。故障防护可以是自动和/或机械的。在一些实施例中，故障防护可能不需要任何电信号和/或电能接合。故障防护可以和/或满足管理要求(例如ISO标准)。管理要求可以需要由液压系统600提供的一些机械保护方式。

独立地控制和/或计量通向液压缸110的头部侧112的腔室116的液压流体流和通向液压缸110的杆侧114的腔室118的液压流体流。根据本公开的原理，液压系统600可被构造成类似于传统反平衡系统(例如液压系统100)。

如以下进一步说明的，液压系统600可以能够在远离液压缸110的远程位置处(例如在传感器P1、P2处)对液压缸110的腔室116和/或118内的压力测量。该结构因此可以减小否则将定位在悬臂上的质量和/或可以简化液压管路的布线(例如硬管和软管)。比如为混凝土泵悬臂和/或提升机械手的机器的性能可以通过这种简化的液压管路布线和/或悬臂上的减小的质量而被改善。在一些实施例中，液压系统600可以在液压缸110处(例如在传感器Phead和/或Prod处)实现对液压缸110的腔室116和/或118内的压力的测量。在图2中描述的实施例中，传感器Phead可以测量腔室116内的压力，传感器Prod可以测量腔室118内的压力。来自传感器P1、P2、Phead、Prod等等中的一些或全部的信号可被发送至控制器640(例如，用作反馈信号)。

反平衡阀300和400可以是阀装置840(即阀组)的部件。阀装置840可以包括控制和/或调节通向和/或来自液压缸110的液压流体流的各种液压部件。阀装置840还可以包括控制阀700(例如比例液压阀)、控制阀800(例如比例液压阀)、阀350(例如2通阀)和阀450(例如2通阀)。控制阀700和/或800可以是高带宽和/或高分辨率控制阀。

在图2的所示实施例中，节点51限定在反平衡阀300的端口302和液压缸110的端口122处；节点52限定在反平衡阀400的端口402和液压缸110的端口124处；节点53限定在反平衡阀300的端口304、阀450的端口462和液压阀700的端口702处；节点54限定在反平衡阀400的端口404、阀350的端口362和液压阀800的端口804处；节点55限定在反平衡阀300的端口306和阀350的端口352处；以及节点56限定在反平衡阀400的端口406和阀450的端口452处。以下详细地说明液压阀350和450。

如以下进一步所述的，系统600提供控制框架和控制机构以实现越野车辆和公路车辆的悬臂振动衰减。悬臂振动衰减可以在液压缸运行的同时发生(例如，在悬臂设置在工地上时)。振动衰减可以适用于减小具有相对低的固有频率的悬臂的振动(例如混凝土泵车悬臂)。液压系统600还可以应用于具有相对较高固有频率的悬臂(例如挖掘机悬臂)。与传统方案相比，液压系统600可以利用很少的传感器和简化的控制结构实现悬臂的振动衰减。可以如上所述地在确保一些液压管路、液压阀和/或液压泵的故障防护的同时执行振动衰减方法。故障防护可以是自动和/或机械的。在一些实施例中，故障防护可能不需要任何电信号和/或电能接合。故障防护可以和/或满足管理要求(例如ISO标准)。管理要求可以需要由液压系统600提供的一些机械保护手段。

一些悬臂可以包括能够传递和/或放大载荷90的动态特性的硬度和惯性特性。当动态载荷可以包括施加至悬臂的外力/位置扰动时，特别是当这些扰动接近悬臂的固有频率时可能引起严重的振动(即振荡)。通过载荷90对悬臂的这种激励可能引起安全问题和/或降低悬臂系统的生产率和/或可靠性。通过测量液压系统600的参数以及恰当地响应，可以减小和/或最小化或甚至消除扰动的影响。所提供响应可能在多种操作条件下都是有效的。

根据本公开的原理，独立地控制和/或计量通向液压缸110的头部侧112的腔室116的液压流体流和通向液压缸110的杆侧114的腔室118的液压流体流。根据本公开的原理，液压系统600可被构造成类似于传统反平衡系统(例如液压系统100)。

如以下进一步说明的，液压系统600可以在远离液压缸110的远程位置处(例如在传感器P1、P2处)启动对液压缸110的腔室116和/或118内的压力测量。该结构因此可以减小否则将定位在悬臂上的质量和/或可以简化液压管路的布线(例如硬管和软管)。比如为混凝土泵悬臂和/或提升机械手的机器的性能可以通过这种简化的液压管路布线和/或悬臂上的减小的质量而被改善。在一些实施例中，液压系统600可以在液压缸110处(例如在传感器Phead和/或Prod处)实现对液压缸110的腔室116和/或118内的压力的测量。在图2中描述的实施例中，传感器Phead可以测量腔室116内的压力，传感器Prod可以测量腔室118内的压力。来自传感器P1、P2、Phead、Prod等等中的一些或全部的信号可被发送至控制器640(例如，用作反馈信号)。

反平衡阀300和400可以是阀装置840(即阀组)的部件。阀装置840可以包括控制和/或调节通向和/或来自液压缸110的液压流体流的各种液压部件。阀装置840还可以包括控制阀700(例如比例液压阀)、控制阀800(例如比例液压阀)、阀350(例如2通阀)和阀450(例如2通阀)。控制阀700和/或800可以是高带宽和/或高分辨率控制阀。

在图2的所示实施例中，节点51限定在反平衡阀300的端口302和液压缸110的端口122处；节点52限定在反平衡阀400的端口402和液压缸110的端口124处；节点53限定在反平衡阀300的端口304、阀450的端口462和液压阀700的端口702处；节点54限定在反平衡阀400的端口404、阀350的端口362和液压阀800的端口804处；节点55限定在反平衡阀300的端口306和阀350的端口352处；以及节点56限定在反平衡阀400的端口406和阀450的端口452处。以下详细地说明液压阀350和450。

现在转向图5，液压缸110以阀体152、154示出。阀体152、154可以彼此分离，如图所示，或者可以是单个组合的阀体。阀体152可以安装至液压缸110的端口122上和/或安装在端口122周围，阀体154可以安装至液压缸110的端口124上和/或安装在端口124周围。阀体152、154可以直接安装在液压缸110上。阀体152可以包括反平衡阀300和/或阀350，阀体154可以包括反平衡阀400和/或阀450。阀体152和/或154可以包括阀装置840的另外的部件。阀体152、154和/或单组合阀体可以包括传感器和/或传感器端口(例如压力和/或流量传感器和/或相应的端口)。

现在转向图6，详细地说明并且示出示例悬臂系统10。悬臂系统10可以包括车辆20和悬臂30。车辆20可以包括传动系22(例如包括轮和/或轨道)。如图6所描绘的，刚性可缩回支承件24还设置在车辆20上。刚性支承件24可以包括底脚，底脚延伸成接触地面并且由此通过远离传动系22和/或车辆20的悬架绕过地面支承来支承和/或稳定车辆20。在其他车辆中(例如具有轨道的车辆，没有悬架的车辆)，传动系22可以足够刚性并且可能不需要和/或不设置可缩回刚性支承件24。

如图6所描绘的，悬臂30从第一端部32延伸至第二端部34。如图所示，第一端部32旋转地附连(例如通过转盘)至车辆20。第二端部34可以通过对悬臂30的致动定位并且由此按照要求定位。在一些应用中，可能需要使第二端部34沿基本水平方向远离车辆20延伸相当的距离。在其他实施例中，可能需要将第二端部34垂直地定位在车辆20以上相当大的距离。在仍然的其他应用中，悬臂30的第二端部34可以垂直地和水平地与车辆20间隔开。在一些应用中，悬臂30的第二端部34可被降下到孔内并且由此定位在车辆20之下的高度。

如图所示，悬臂30包括多个悬臂节段36。相邻对的悬臂节段36可以通过相应的接头38相互连接。如图所示，第一悬臂节段36₁在第一接头38₁处旋转地附连至车辆20。第一悬臂节段36₁可以通过两个可旋转接头安装。例如，第一可旋转接头可以包括转盘，第二可旋转接头可以包括水平轴线。第二悬臂节段36₂在第二接头38₂处附连至第一悬臂节段36₁。同样地，第三悬臂节段36₃在接头38₃处附连至第二悬臂节段36₂，第四悬臂节段36₄在第四接头38₄处附连至第三悬臂节段36₃。相邻对的悬臂节段36之间的相对位置/定向可以通过相应的液压缸110控制。例如，第一悬臂节段36₁与车辆20之间的相对位置/定向通过第一液压缸110₁控制。第一悬臂节段36₁与第二悬臂节段36₂之间的相对位置/定向通过第二液压缸110₂控制。同样地，第三悬臂节段36₃与第二悬臂节段36₂之间的相对位置/定向可以通过第三液压缸110₃控制，第四悬臂节段36₄与第三悬臂节段36₃之间的相对位置/定向可以通过第四液压缸110₄控制。

根据本公开的原理，包括多个悬臂节段36_1-4的悬臂30可被建模，可以通过控制器640控制悬臂30的振动。具体地，控制器640可以向阀700发送信号以及向阀800发送信号。信号可以包括振动分量。振动分量可以使得相应的阀700、800在相应的端口702、804处产生振动流量和/或振动压力。振动流量和/或振动压力可以通过相应的反平衡阀300、400传送至液压缸110的相应的腔室116、118。

控制器640的信号还可以包括运动信号，运动信号使得液压缸110分别延长和缩回，并且由此致动悬臂30。如下将进一步所述的，控制器640的信号可以同时使液压缸110运动，并且至少部分地消除强加在悬臂30和/或液压缸110上的振动、扰动和/或不希望的特性。

在一些实施例中，通过控制器640确定和/或连续地监控载荷90在液压缸110上的方向。例如，等式为：

Fhyd＝Ahead×Phead-Arod×Prod

其中：

Fhyd是液压缸110对净外部载荷90的反作用值，

Ahead是活塞120面对头部腔室116的面积，

Phead作用在Ahead上的压力，

Arod是活塞120的面对杆腔室118的面积，以及

Prod作用在Arod上的压力，

如果由液压缸110产生的反作用力向右(即液压缸110压缩)则给予Fhyd正值，如图3所示，如果由液压缸110产生的反作用力向左(即液压缸110拉伸)则给予Fhyd负值，如图2所示。

在计算液压缸110上的载荷90的方向时，确定液压缸110的载荷承载腔室116、118(例如如果Fhyd为正则为头部腔室116，或者如果Fhyd为负则为杆腔室118)。基于获知液压缸110的载荷承载腔室116、118，稳态、准稳态和/或DC压力可以提供给载荷承载腔室116、118。如果强加在悬臂30和/或液压缸110上的振动、扰动和/或不希望的特性被至少部分地消除，则可以向相对的腔室118、116供给动态压力、AC压力和/或动态流量的液压流体。在图2中，载荷承载腔室是杆腔室118，在图3中，载荷承载腔室是头部腔室116。

为了当载荷超限时便于允许液流从载荷承载腔室116、118穿过控制阀700、800(即，液压缸110的运动与净外力90沿同一方向)，通过来自对应于相对的腔室118、116的控制阀800、700的压力将相应的反平衡阀300、400保持开启。

例如，在图2中示出超限载荷，其中杆腔室118为载荷保持腔室。通过以流量控制模式构造控制阀800来控制液压缸110的速度。通过控制阀700的压力使反平衡阀400保持开启。控制阀700可被以压力控制模式构造。如果振动等等被至少部分地消除，则可以通过控制阀700向腔室116供给动态压力/液流。可以通过来自控制阀800的压力使反平衡阀300保持开启。为了保持反平衡阀300、400两者开启，供给至两个腔室116、118的液压力可以逐渐地增加以将端口306、406两者上的导向压力保持在反平衡阀300、400的开启压力以上。

为了当载荷不超限时便于允许液流从非载荷承载腔室116、118穿过控制阀700、800(即，液压缸110的运动与净外力90沿相反方向)，通过来自对应于相对的腔室118、116的控制阀800、700的压力将相应的反平衡阀300、400保持开启。

例如，在图3中示出非超限载荷，其中头部腔室116作为载荷保持腔室。通过以流量控制模式构造控制阀700来控制液压缸110的速度。可以通过来自控制阀700的压力使反平衡阀400保持开启。控制阀800可被以压力控制模式构造。如果振动等等被至少部分地消除，则可以通过控制阀800向腔室118供给动态压力/液流。可以通过来自控制阀700的压力使反平衡阀400保持开启。为了保持反平衡阀300、400两者开启，供给至两个腔室116、118的液压力可以逐渐地增加以将端口306、406两者上的导向压力保持在反平衡阀300、400的开启压力以上。

控制器640可以接收来自各个传感器的输入，包括传感器P1、P2、Phead、Prod、远程传感器、位置传感器、LVDT730、830、影象底座传感器等等，并且由此计算信号，包括振动分量。控制器640可以包括悬臂30的动态模型并且使用该动态模型和来自各个传感器的输入以计算各个信号，包括振动分量。

在一些实施例中，比如为液压系统600的单系统可被用于液压缸110之一上(例如液压缸110₁)。在其他实施例中，多个液压缸110可以分别通过相应的液压系统600致动。在仍然的其他实施例中，全部多个液压缸110可以分别通过比如为系统600的系统致动。

现在转向图2，将详细地说明液压系统600的一些元件。示例液压系统600包括比例液压控制阀700和比例液压控制阀800。在所描述的实施例中，液压阀700和800是三位三通比例阀。阀700和800可以组合在共用阀体内。在一些实施例中，液压系统600的阀300、350、400、450、700和/或800中的一些或全部可以组合在共用阀体和/或共用阀块内。在一些实施例中，阀装置840的阀300、350、400、450、700和/或800中的一些或全部可以组合在共用阀体和/或共用阀块内。在一些实施例中，阀装置840的阀300、350和/或700可以组合在共用阀体和/或共用阀块内。在一些实施例中，阀装置840的阀400、450和/或800可以组合在共用阀体和/或共用阀块内。

液压阀700可以包括具有第一结构722、第二结构724和第三结构726的阀芯720。如图所示，阀芯720处于第三结构726。阀700包括端口702、端口712和端口714。在第一结构722中，端口714被关闭，端口702流体地连接至端口712。在第二结构724中，端口702、712、714全部关闭。在第三结构726中，端口702流体地连接至端口714，端口712被关闭。阀芯720的位置可以通过位置传感器730监控。位置传感器730可以包括线性差动变换器(LVDT)。

液压阀800可以包括具有第一结构822、第二结构824和第三结构826的阀芯820。如图所示，阀芯820处于第三结构826。阀800包括端口804、端口812和端口814。在第一结构822中，端口812被关闭，端口804流体地连接至端口814。在第二结构824中，端口804、812、814全部关闭。在第三结构826中，端口804流体地连接至端口81，2，端口814被关闭。阀芯820的位置可以通过位置传感器830监控。位置传感器830可以包括线性差动变换器(LVDT)。

在所描绘的实施例中，液压管路562使反平衡阀300的端口302与液压缸110的端口122连接。节点51可以包括液压管路562。液压管路564可以使反平衡阀400的端口402与液压缸110的端口124连接。节点52可以包括液压管路564。在一些实施例中，液压管路562和/或564包括在阀体、壳体等等中并且其长度可以较短。液压管路552可以使反平衡阀300的端口304与液压阀700的端口702和阀450的端口462连接。节点53可以包括液压管路552。同样地，液压管路554可以使反平衡阀400的端口404与液压阀800的端口804和阀350的端口362连接。节点54可以包括液压管路554。液压管路(未编号)可以使反平衡阀300的端口306与阀350的端口352连接，节点55可以包括该液压管路。同样地，液压管路(未编号)可以使反平衡阀400的端口406与阀450的端口452连接，节点56可以包括该液压管路。在其他实施例中，端口306和352可以彼此直接连接。同样地，端口406和452可以彼此直接连接。

如附图2和附图3所示，阀350是二位二通阀。具体地，阀350包括第一端口352和第二端口362。阀350包括具有第一结构372和第二结构374的阀芯370。在第一结构372(图2中所示)中，端口352和端口362流体地连接。在第二结构374中，端口362和端口352与单向流动装置364(例如单向阀)连接。如所描述的，阀350包括螺线管376和弹簧378。螺线管376和弹簧378可被用于使阀芯370在第一结构372与第二结构374之间运动。当螺线管376未被供能时，阀芯370定位在第一结构372。如所描述的，当阀芯370定位在第二结构374时，单向流动装置364允许从节点55流动至节点54并且防止从节点54流动至节点55。

如所描述的，阀450也是二位二通阀。具体地，阀450包括第一端口452和第二端口462。阀450包括具有第一结构472和第二结构474的阀芯470。在第一结构472中，端口452和端口462流体地连接。在第二结构474中，端口462和端口452与单向流动装置464(例如单向阀)连接。如所描述的，阀450包括螺线管476和弹簧478。螺线管476和弹簧478可被用于使阀芯470在第一结构472与第二结构474之间运动。如所描述的，当螺线管476未被供能时，阀芯470定位在第一结构472。如所描述的，当阀芯470定位在第二结构474时，单向流动装置464允许从节点56流动至节点53并且防止从节点53流动至节点56。

当阀350和450两者分别定位在第一结构372和472(参见图2)时，液压系统600可以与如上所述的传统液压系统100相同或相似地作用。液压系统600可以包括将阀350和450配置在第一结构372、472的“传统”模式。“传统”模式可以禁止和/或停用液压系统600的振动控制特征。“传统”模式可以通过机器操作人员选择和/或可以自动地选择(例如通过控制器640)。可以通过控制器640执行“传统”模式的人工或自动选择(例如，通过向螺线管376和/或476发送电信号)。如所描绘的，在螺线管376、476上缺乏功率与“传统”模式的选择对应。在其他实施例中，向螺线管376和/或476提供功率与“传统”模式的选择对应(例如，将阀350和/或450配置在第一结构372和/或472)。在一些实施例中，阀芯370和/或470可以手动地定位(例如通过联动装置)。在一些实施例中，阀芯370和/或470可以通过导向液压力定位。在一些实施例中，当执行液压缸110的液压缸运动时(例如当执行悬臂30的位置结构改变时)，可以选择“传统”模式。

反平衡阀300可以在一些条件下和/或在一些实施例中产生/展示内部流体泄漏。例如，内部流体泄漏可以将液压流体从节点51传递至节点55，和/或可以将液压流体从节点53传递至节点55。如果发生这种内部流体泄漏并且不允许排空，则压力可以在节点55处发生。如果节点55处的压力超过反平衡阀300的导向器开启压力，则阀芯310可以通过节点55处的压力致动，可以开启反平衡阀300。然而，阀350的单向流动装置364允许节点55排空至节点54。具体地，可以产生振动流和/或振动压力，使得节点54处的压力至少周期性地在反平衡阀300的导向器开启压力以下。因此，当节点54处的压力在反平衡阀300的导向器开启压力以下时，阀350的单向流动装置364允许节点55排空至节点54，在液压系统600的这种结构中，节点55处的压力可以保持在反平衡阀300的导向器开启压力以下。

反平衡阀400可以在一些条件下和/或在一些实施例中产生/呈现内部流体泄漏。例如，内部流体泄漏可以将液压流体从节点52传递至节点56，和/或可以将液压流体从节点54传递至节点56。如果发生这种内部流体泄漏并且不允许排空，则压力可以在节点56处发生。如果节点56处的压力超过反平衡阀400的导向器开启压力，则阀芯410可以通过节点56处的压力致动，可以开启反平衡阀400。然而，阀450的单向流动装置464允许节点56排空至节点53。具体地，可以产生振动流和/或振动压力，使得节点53处的压力至少周期性地在反平衡阀400的导向器开启压力以下。因此，当节点53处的压力在反平衡阀400的导向器开启压力以下时，阀450的单向流动装置464允许节点56排空至节点53，在液压系统600的这种结构中，节点56处的压力可以保持在反平衡阀400的导向器开启压力以下。

在其他实施例中，可以实现排空节点55和/或56的其他方法。

在一些应用中，当需要(例如液压系统600的)振动控制特征时，液压致动器(例如液压缸110)可以始终或可以主要地沿同一方向加载。例如，当需要振动控制特征时，悬臂30的液压缸110₁可以始终或可以主要地在压缩状态加载，并且液压缸110₁的腔室116可以始终或可以主要为载荷保持腔室。在这些应用中，阀350或450之一可以从液压系统600去除。例如，如果液压缸110的腔室116始终或主要为载荷保持腔室，则可以去除阀450，并且节点53和56可以组合。作为另一个示例，如果液压缸110的腔室118始终或主要为载荷保持腔室，则可以去除阀350，并且节点54和55可以组合。

可以提供测量阀700、800的各个端口和/或其他位置处的温度和/或压力的传感器。具体地，传感器P1设置成与阀700的端口702相邻。如所描述的，传感器P1是压力传感器并且可被用于提供关于系统600和/或悬臂系统10的动态信息。如图2中所描绘的，第二传感器P2设置成与液压阀800的端口804相邻。传感器P2可以是压力传感器并且可被用于提供关于液压系统600和/或悬臂系统10的动态信息。第三传感器可以设置成与阀800的端口814相邻，第四传感器可以设置成与阀800的端口812相邻。另外的传感器也可用于提供关于液压系统600和/或悬臂系统10的动态信息。传感器Phead可以是设置成与液压缸110的腔室116的端口122相邻的压力传感器，传感器Prod可以是设置成与液压缸110的腔室118的端口124相邻的压力传感器。在一些实施例中，传感器能够测量杆126相对于液压缸110的头部侧112和/或壳体的相对位置、速度和/或加速度。在一些实施例中，不采用能够测量杆126相对于液压缸110的头部侧112和/或壳体的相对位置、速度和/或加速度的传感器。传感器也可用于提供关于液压系统600和/或悬臂系统10的动态信息。各个传感器可以向控制器640提供反馈信号。

在一些实施例中，供应管路502内的压力和/或油箱管路504内的压力是众所周知的，传感器P1、P2、730和830可被分别用于计算通过阀700和800的流速。在其他实施例中，计算跨过阀700、800的压差。例如，当阀800的阀芯820位于第一位置822处或其附近并且由此计算通过阀800的流量时，可以使用压力传感器P2和位置传感器830。同样地，当阀800的阀芯820处于第三结构826时，可以计算压差。控制器640可以将这些压力和压差用作控制输入。

温度传感器还可以设置在阀700、800处和其周围，并且由此通过允许计算流经阀700、800的液压流体的粘度和/或密度来改进流量测量值。控制器640可以将这些温度用作控制输入。

此外，这种传感器在其他实施例中可以定位在各个其他位置处。在一些实施例中，传感器P1和P2可以定位在共用阀体内。在一些实施例中，可以使用可以从Eaton公司获得的伺服阀。伺服阀提供紧凑和高性能的阀封装，包括两个三通阀(即阀700和800)、压力传感器P1和P2以及压力调节控制器(例如包括在控制器640中)。伺服阀可以用作阀组件690。Eaton伺服阀还包括分别监控阀芯720、820的位置的线性差动变换器730、830(LVDT)。通过使用两个三通比例阀700、800，可以独立地控制腔室116和118的压力。另外，可以独立地控制进入和/或流出腔室116和118的流量。在其他实施例中，腔室116、118之一的压力可以相对于进入和/或流出相对的腔室116、118的流量独立地控制。

与使用单个四通比例阀200(参见图1)相比，液压系统600的结构能够以更少的能量消耗实现和完成更加灵活的控制策略。例如，当液压缸110运动时，与限出腔室116、118连接的阀700、800能够操纵腔室压力，同时与限入腔室连接的阀800、700能够调节进入腔室118、116的流量。由于限出腔室压力不与限入腔室流量耦合，因此限出腔室压力可被调节为较低，并且由此减小相关节流损失。

供应管路502、回流管路504、液压管路552、液压管路554、液压管路562、液压管路564、在端口306与352之间延伸的液压管路和/或在端口406与452之间延伸的液压管路可以属于管路组550。

在振动控制被停用(例如通过操作人员输入)时，液压系统600可以将阀装置840配置为传统反平衡/控制阀装置。

现在转向附图2和附图3，将详细地说明反平衡阀300、400的一些部件。反平衡阀300、400分别包括第一端口302，402、第二端口304，404和第三端口306，406。如所描绘的，端口302、402流体地连接至液压元件(例如液压缸110)。端口304、404流体地连接至控制阀(例如控制阀700、800)。端口306、406是经由阀350、450选择性地流体连接至相对的反平衡阀的端口404、304的导向器端口。通过使端口306、406选择性地连接至相对的反平衡阀的端口404、304，端口306、406也选择性地流体连接至与连接至端口304、404的控制阀700、800相对的控制阀800、700。

阀芯310、410能够在反平衡阀300、400的孔内活动。具体地，阀芯310、410上的净力使或促使阀芯310、410在孔内运动。阀芯310、410包括弹簧区域和相对的导向区域。弹簧区域通过端口304、404处的压力操作。同样地，导向区域通过端口306、406处的压力操作。在一些实施例中，端口302、402处的压力对于施加促使在阀芯310、410上运动的力具有可忽略的或较小的影响。在其他实施例中，阀芯310、410还可以包括使反平衡阀300、400适于响应于端口302、402处的压力提供泄压阀功能的特征。除由作用于弹簧和导向区域上的流体压力产生的力之外，阀芯310、410还通过弹簧力操作。在端口304、404和306、406处没有压力的情况下，弹簧力促使阀芯310、410落座，并且由此防止端口302、402与304、404之间的流体流动。如在图1中所示，通道322、422和单向阀320、420允许流体通过绕过落座的阀芯310、410从端口304、404流动至端口302、402。然而，当阀芯310、410落座时，通过单向阀320、420阻止从端口302、402向端口304、404的流动。

传感器P1、P2可被用于检测通向液压缸110的任何外部振动输入的频率、相位和/或幅值。可替代地或另外地，对于液压缸110的振动输入可以通过上游压力传感器(例如传感器Phead、Prod)、外部位置传感器、外部加速度传感器和/或各个其他传感器测量。

振动消除算法可以采用不同的形式。在一些实施例中，外部振动的频率和相位可以通过滤除算法(例如通过最小均方法、快速傅里叶变换等等)进行确定。在一些实施例中，外部振动的频率、幅值和/或相位可以通过各种传统方法确定。在一些实施例中，在识别外部振动的频率、幅值和/或相位时，具有相同频率和适当的相位移的压力信号可以施加在卸载腔室116、118上，从而消除由外部振动所引起的扰动。控制阀700和/或800可以与控制器640一起使用以连续地监控通过控制阀700和/或800的流量，从而确保没有意料之外的运动发生。

在所描述的实施例中，传感器P1和P2分别被反平衡阀300和400屏蔽而不能测量液压缸110的端口122和124处的压力。在一些实施例中，独立于传感器P1和P2的方法可被用于确定液压缸110上的净载荷90的方向以及确定作用于液压缸110上的外部振动。在一些实施例中，可以采用位于端口122和/或124处的压力传感器(例如压力传感器Phead和Prod)。在其他实施例中，可以采用其他压力传感器。可替代地或另外地，可以采用比如为加速度计、位置传感器、悬臂30的目视跟踪的其他传感器(例如，追踪液压缸110的杆126的运动的位置、速度和/或加速度传感器)。

在净液压缸载荷90的方向独立地已知为作用于腔室116上而作用于液压缸110上的外部振动的至少一些参数从外部传感器信息不能获知的实施例中，压力传感器Prod可被用于测量腔室118内的压力脉动并且由此确定外部振动的特征。如果净液压缸载荷的方向独立地已知为作用于腔室118上而作用于液压缸110上的外部振动的至少一些参数从外部传感器信息不能获知，则压力传感器Phead可被用于测量腔室116内的压力脉动并且由此确定外部振动的特征。

环境振动载荷作为净载荷90的分量强加在液压缸110上。振动载荷分量一般不包括稳态载荷分量。在一些应用中，振动载荷包括比如为风载荷的动态载荷、可以沿着悬臂30运动的材料的冲量载荷、来自使车辆20运动的惯性载荷和/或其他动态载荷。一些混凝土泵可以包括具有大约1赫兹脉冲频率的类似脉冲的泵送曲线。混凝土在这种混凝土泵的出口处的速度分布图(即，容积流量曲线)可以在曲线的每个周期上显著地波动。变化的速度分布图与变化的加速度分布图对应，并且可以引起强加在悬臂30上的显著的惯性载荷。稳态载荷可以包括根据悬臂30的结构变化的重量载荷。液压缸110也可以包括可以反映比如为重力的静载荷的稳态分量(即静态分量)。振动载荷可以通过各个传感器P1、P2、Phead、Prod和/或其他传感器感测以及推算/测量。控制器640可以处理这些输入并且利用悬臂系统10的动态特性的模型，以及由此计算和传输适当的振动信号。振动信号转换成相应的阀700、800处的液压力和/或液压流量。振动压力/流量通过相应的反平衡阀300、400传送至液压缸110的相应的腔室116、118。液压缸110将振动压力和/或振动流量转换成振动响应力/位移。当振动响应和振动载荷叠加在悬臂30上时，产生合成的振动。合成的振动可以基本小于悬臂30的在没有振动响应时所产生的振动。悬臂30的振动由此可以被控制和/或减小，从而增强悬臂系统10的性能、耐久性、安全性、可用性等等。液压缸110的振动响应可以是液压缸110的输出的动态分量。液压缸110也可以包括可以反映比如为重力的静载荷的稳态分量(即静态分量)。

根据本公开的原理，控制方法利用具有埋置式传感器P1、P2(例如埋置式压力传感器)的独立计量主控制阀700、800，埋置式传感器P1、P2可以感测波动压力并且提供利用所安装的反平衡阀300、400(CBV)消除压力的脉动。

根据本公开的原理，提供主动脉动消除，避免孔口的效率恶化，和/或主控制阀700、800可以为仅有的控制元件。根据本公开的原理，可以采用埋置在阀700、800中的埋置式压力传感器P1、P2和/或外部压力/加速度/位置传感器Phead、Prod。

如上所述，示例系统600提供用于利用反平衡阀300、400致动液压致动器110的液压动力和控制系统，并且还包括检测各种故障以及防止各种故障引起悬臂30下落的方法和部件。系统600布置成在系统600内防止所有单点失效引起悬臂30下降。

在阀350和450两者均开启(例如不供能)的基准操作中，可能潜在失效的部件包括反平衡阀700、800中的任一者、阀350和450中的任一者、压力传感器Phead、Prod中的任一者、控制阀700、800中的任一者、包括控制阀700、800的三通控制阀封装以及分别连接在控制阀700、800与反平衡阀300、400之间的液压管路552、554中的任一者。

根据本公开的原理，包括防止如上所述地以及其他的每个单点故障引起悬臂30下降的各种方案。例如，如果控制阀700、800中的任一者作为限出阀操作，并且控制阀700、800卡住在通向油箱500的开启位置(即阀芯720、820卡住在结构726、822中)，以下步骤可被用于检测并减轻该故障。两个信号可被用于表示控制阀700、800存在卡住开启故障。特别地，如果由位置传感器730、830表示的阀芯位置不匹配由控制器640传送的阀芯位置指令，则控制阀700、800可能卡住开启至油箱500。

另外，如果控制阀700、800处的液压流体流不遵循来自控制器640的参考流量指令，则控制阀700、800可以卡住开启至油箱500。如果通过控制阀700、800的液压流体流大于指定流限，则控制阀700、800可以卡住开启至油箱500。

在利用控制阀700、800检测故障故障时，致动器110的运动可以通过利用相对控制阀800、700停止，以将导向压力调节至相应的反平衡阀300、400，并且由此关闭相应的反平衡阀300、400。当控制阀700、800卡住开启至油箱500时可以利用相对的控制阀800来将导向压力降下到相应的反平衡阀300、400上并由此停止通过卡住控制阀700、800的液压流体流，并且特别地当控制阀700、800作用为限出阀700、800时可以利用。致动器110由此可以在承载超越载荷时停止。

为了减轻卡住开口通向油箱500的控制阀700、800的故障，相对的控制阀800、700可被用于控制相应的反平衡阀300、400并且由此利用相应的反平衡阀300、400，以便作为限出孔口节流并且由此调节排出限出腔室116、118的流量以及由此允许悬臂30被安全地降下至地面位置。控制阀700、800可以在悬臂降低缓和过程期间用于流量控制模式。

当控制阀700、800处于流量控制模式时，同时输出流量上限将强加在相对的控制阀800、700上，并且由此限制控制阀700、800可以向限入腔室116、118提供的最大流量。如果悬臂30开始下降，则压力P1、P2将自动下降并且由此通过减小通向相对的反平衡阀400、300的导向压力来限制供给流量。相对的反平衡阀400、300将由此关闭并且防止悬臂30进一步下降。

作为额外的安全措施，反平衡阀导向截止阀350、450可被激励并且由此提供另外的停止液压致动器110的方法。该步骤可以结合其他减轻方法执行。激励阀350、450可以作为初始响应完成并且允许操作人员开启阀350、450，以及由此试图降下悬臂30。该步骤可被用于减轻除阀350、450自身的故障以外的任何故障。然而，如果导向管路(即由节点55、56表示的管路)处于高于用于相应的反平衡阀300、400的开启压力的压力下，则激励阀350、450可以直到压力可被排空到导向管路554、552内才关闭反平衡阀300、400。通过关闭阀350、450，即使残余压力必须排空到导向管路554、552内也减小使悬臂30降下的风险。

根据本公开的原理，可以检测和减轻被卡住开启至供给源502的控制阀700、800的故障。特别地，可以通过监控两个信号检测控制阀700、800的卡住开启故障。特别地，如果由位置传感器730、830测量的阀芯720、820的位置不匹配由控制器640传送至控制阀700、800的阀芯位置指令，则控制阀700、800可以卡住开启至供给源502。另外，如果跨控制阀700、800的流量不遵循由控制器640传送的参考流量指令，则控制阀700、800可以卡住开启至供给源502。如果超过控制阀700、800的流限，则控制阀700、800可以卡住开启至供给源502。

为了减轻被卡住开启至供给源502的控制阀700、800，可以执行测试以观察供给压力Ps是否小于载荷压力Pload(即Phead或Prod)。如果供给压力Ps小于载荷强度Pload，则可以执行与如上所述相同的方案(在处理卡住通向油箱500的控制阀700、800中)。如果测试表示供给压力Ps大于载荷压力Pload，则相对的控制阀800、700可以中立或开启至油箱500以停止悬臂30下降。特别地，泵510可以使供给压力Ps下降至载荷压力Pload以下的压力。当供给压力Ps减小至载荷压力Pload以下时，悬臂30可以根据减轻被卡住开启至油箱500的控制阀700、800的上述方法降下。

根据本公开的原理，可以检测和减轻在限出侧上爆发的液压管路552、554的故障。特别地，可以通过监控跨控制阀700、800的限入流量和限出流量检测爆裂的限出侧液压管路552、554。当检测到爆裂液压管路552、554时，相对的控制阀800、700可被用于控制进入限入腔室116、118内的液流。通过利用相对的控制阀700、800控制进入限入腔室内的液流，适当的压力将被提供至反平衡阀400、300的导向器406、306，由此开启反平衡阀400、300足以使悬臂30以控制方式降下。如果不通过相对的控制阀700、800供给液流，则反平衡阀400、300将关闭并且致动器110将停止。

根据本公开的原理，可以检测卡住开启的反平衡阀300、400并且减轻故障。具体地，可以测试反平衡阀300、400以确定反平衡阀300、400是否卡住开启。由于控制阀700、800提供限出节流，反平衡阀300、400的失效不会直接引起悬臂30下降。然而，当检测到反平衡阀300、400中的任一者的卡住开启状态时，可以执行维护以解决故障。为了检测反平衡阀300、400是否为卡住开启，致动器110可以保持静止，控制阀700、800两者可以以流量控制模式构造。指令可以从控制器640发送至控制阀700、800以将来自液压管路552、554的非常少量的液压流体排空至油箱500。如果压力P1、P2中任一者保持较高，则相应的反平衡阀300、400可以卡住开启。当检测到反平衡阀卡住开启故障时，悬臂30可以降下并且可以执行维护。

如果反平衡阀300、400卡住地关闭，限出腔室压力将异常地增大，该异常高的腔室外压力Phead、Prod可被用于表示相应的反平衡阀300、400卡住地关闭。在反平衡阀300、400卡住地关闭的情况下，可以检测故障并且可以采用超出操纵系统600的范围的减轻尝试。在除卡住关闭的反平衡阀300、400以外的故障中，可以向操作人员和/或控制系统提供手动超控，手动超控系统可被用于使悬臂30降下。

现在转向图4，示出根据本公开的原理的用于减小悬臂跳动的方法的流程图2000。流程图2000在起始位置2002起动。控制从起始位置2002沿着路径2022连续至步骤2004。步骤2004包括在限出侧上填充液压管路552、554。待填充的限出侧液压管路552、554取决于系统600的结构。具体地，如果杆126延伸出液压缸110，则限出侧液压管路将是液压管路554。可替代地，如果液压缸110的杆126缩回液压缸110内，则限出侧液压管路将是液压管路552。填充限出侧液压管路552、554使系统600准备利用限出控制阀700、800以在限出反平衡阀300、400开启时连续地加压限出腔室116、118。在未恰当地预填充限出侧液压管路552、554的情况下，当限出反平衡阀300、400首先被开启时可能产生压力不连续。

当填充限出侧液压管路552、554时，控制沿着路径2024前进至步骤2006。在步骤2006，限出侧上的反平衡阀300、400通过升起限入腔室压力来开启。如上所述，如果限出侧具有通过反平衡阀400的液流，则控制阀700升高限入腔室压力以开启反平衡阀400。如果限出侧具有通过反平衡阀300的液流，则控制阀800升高限入腔室压力以开启反平衡阀300。当完成步骤2006时，控制沿着路径2026前进至步骤2008。在步骤2008，与限出腔室116、118连接的控制阀700、800以流量控制模式构造。当完成步骤2008时，控制沿着路径2028行进至步骤2010。在步骤2010，压力Phead、Prod用于初始化参考信号。如上所述，腔室116与压力Phead对应，腔室118与压力Prod对应。当在步骤2010初始化参考信号时，控制沿着路径2030前行至步骤2012。

在步骤2012，对与限入腔室116、118连接的控制阀700、800产生控制信号。基于对限出腔室压力Phead、Prod和参考信号的测量产生控制信号。当完成步骤2012时，控制沿着路径2032前行至步骤2014。在步骤2014，基于对限出腔室压力Phead、Prod的测量调整控制信号。当完成步骤2014时，控制沿着路径2034前行至步骤2016。在步骤2016，连续地更新参考信号。当完成步骤2016时，控制沿着路径2036前进至判断点2018。

在判断点2018，如果能够实现悬臂跳动减弱则做出估算。当能够实现悬臂跳动减弱时，控制沿着路径2038前行并且前进至步骤2012。当悬臂跳动减弱禁用时，控制沿着路径2040前行至端点2020。端点2020终止流程图2000。

本申请涉及于2013年5月31日提交的名称为“Hydraulic System and Method for Reducing Boom Bounce with Counter-Balance Protection(用于利用反平衡保护减轻悬臂跳动的液压系统和方法)”的美国临时专利申请S/N 61/829,796；于2013年8月30日提交的名称为“Control Method and System for Using a Pair of Independent Hydraulic Metering Valves to Reduce Boom Oscillations(用于利用一对独立的液压计量阀来减小悬臂振荡的控制方法和系统)”的美国临时专利申请S/N 61/872,424；于2013年11月14日提交的名称为“Control Strategy for Reducing Boom Oscillation(用于减小悬臂摆动的控制策略)”的美国临时专利申请S/N 61/904,340；以及于2013年11月14日提交的名称为“Pilot Control Mechanism for Boom Bounce Reduction(用于悬臂跳动减弱的导向控制机构)”的美国临时专利申请S/N 61/904,347，其全部内容通过参引结合到本文中。

在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本公开的各种改进和变型对于本领域技术人员来说将变得明显，并且应当理解的是本公开的范围不过度地受限于本文中阐述的说明性实施例。