用于控制液压马达的扭矩平衡的方法与流程

本发明属于液压机械领域。更具体地，本发明涉及通过强制数字阀控制的液压致动器和马达的位置和低速控制。

背景技术：

液压机械、比如液压马达和液压泵经常用于工业应用中。原则上，液压马达和液压泵可以是可互换的，因为它们执行相反的功能，即分别将液压压力和液压流量转换成机械扭矩和机械旋转，以及将机械扭矩转换成液压压力。然而，如下面将解释的，情况并非总是如此。

液压泵和马达通常组合成具有大量可能应用的液压传动系统或液压传动装置，比如用于企业机器、农业设备、采矿设备、输送机、风力涡轮机等的传动系统。

通过改变泵、马达或两者上的排量，可以改变马达的扭矩和旋转速度，以提供具有可变齿轮的传动系。

大多数液压泵和马达具有机械阀系统，在机械阀系统中，旋转开口和静止开口穿过彼此，并且一起形成供应室与排放室之间的连接。一些本领域中的可用的公开描述了具有带有平衡致动的提升阀的液压机械，即其中，阀上的压力差用于打开或关闭阀。复位弹簧可以用于将阀返回至其初始的关闭位置或打开位置。

通过用电致动阀、比如作用在阀的磁性部分上的电磁阀来替换被动阀，已经实现了高速泵和马达的效率和可控性的提高。

然后，电磁阀可以在已经达到打开位置时将阀保持处于打开位置，而不是在阀上的打开压力差减小时使阀被动地返回至其初始位置。

众所周知，电磁阀用于使阀保持打开。与关闭的阀上的压力相比，电磁阀较弱，但强度足以在阀已经打开的情况下使阀抵抗流量而保持打开。这种电磁启动阀可以用于通过使用外部控制系统来控制电磁阀的启动并且因此控制对应的气缸的启动或停用来提高液压机械的效率。

图1中示出了具有用于将阀保持处于打开位置的电磁阀的平衡阀的主要示意图。示出了具有气缸室(4)和活塞(3)的一个气缸。左手侧的阀(h)连接至高压源，并且左侧的阀(l)连接至高压管线。可以在电磁阀被启动时作用在阀上的力(fl、fh)用箭头表示。

国际专利公布wo9003519a1公开了一种通过控制气缸中的每个气缸上的可电选择的提升阀来对多活塞流体泵进行排量控制的方法。提升阀配备有环形永磁体以锁定至电磁阀。

然而，虽然现有技术可以适用于一定数量的应用，比如适用于液压传动系统、例如动力生产或作为车辆传动系的一部分，但是其将无法很好地适用于在下述应用中的液压机械，在该应用中，需要速度和/或扭矩和/或方向和/或位置的低速和精细粒度控制，例如是高扭矩、低速应用或需要在负载下启动和停止的高速应用。

这种应用的一个示例是液压绞盘，其中，绞盘必须以较小步长、例如沿一个方向20度、向后10度等来操作。

与现有技术的液压机械相关的另一问题在于它们通常设计成连续旋转，并且因此无法容易地锁定在固定位置中并且在负载下再次释放。此外，考虑在绞盘线上具有较大负载的绞盘，其中，负载达到所需位置。在该位置中，在再次启动之前，必须停止绞盘并且将其锁定在该位置一段时间。

国际公布wo2015112025a1公开了一种液压机械阀装置，其具有先导阀以能够实现阀的强制启动，该强制启动能够实现在负载下启动和停止马达以及精细粒度位置控制和低速控制。此外，其描述了排量控制的各种方案。

us2011031422a1示出了一种阀控静压变容式机器及用于对其进行的控制的方法，该变容式机器具有多个气缸-活塞单元，多个气缸-活塞单元经由电致动或电液压致动的低压阀并且经由用于设定变容式机器的输送或吸收体积流量的高压阀启动或停用。

在gb2477997a中，提出了最小化不均匀、差动磨损或共振以及促进轴平衡。由任一气缸排出的流体体积可以基于历史或预测的气缸使用数据考虑用以输送流体的该气缸的适合性来设定。

在us2003110935a1中，多个活塞中的所选活塞在不需要从其输送时被保持在其上止点位置处。

在us20150211513a1中，流体工作机器具有容积循环变化的工作室、高压歧管和低压歧管、以及用于分别调节工作室与高压歧管和低压歧管之间的流体流量的高压阀和低压阀。控制器主动地控制至少一个阀，以逐周期地确定工作室的工作流体的净排量。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于公开一种用于对液压机械的位置和低速进行精确控制的方法。该方法基于在液压马达的循环的给定点处建立扭矩平衡。

本发明可以将扭矩平衡移动至与不同的轴位置相对应的不同循环或马达的循环点。也可以对轴进行逐步改变和精确定位，其中，可以通过改变控制脉冲的特性、例如根据控制系统的用于打开和关闭阀的时刻来控制步长。这些特征对于例如需要低速马达驱动的机械、比如绞盘特别重要。

如在本文献中所使用的潜在扭矩产生气缸意味着气缸在以高压或低压启动时会在所需方向上向马达轴(20)增加或产生扭矩。扭矩取决于马达几何参数、当前轴位置(a)和当前气缸压力。

在液压马达内部，每个气缸将贡献单个气缸扭矩。单个气缸扭矩的总和构成了公共轴(20)上的总扭矩或简单扭矩。单个扭矩可能沿相反的方向作用。因此，出于本发明的目的，在所需方向上增加单个扭矩和在相反方向上减小单个扭矩两者都将增加轴(20)上的总扭矩。本发明的方法对来自单个气缸的扭矩贡献进行控制，并且因此对液压马达(1)的扭矩平衡进行控制。更具体地，根据本发明的方法对扭矩平衡的状态或位置之间的转换进行控制。因此，高压扭矩产生气缸是下述气缸，如果该气缸的气缸室设定在高压下，则该气缸将产生在所需方向上对总扭矩做出贡献的扭矩，而低压扭矩产生气缸是下述气缸，如果该气缸的气缸室设定在低压下，则该气缸将产生在所需方向上对总扭矩做出贡献的扭矩。

通过根据本发明的用于控制液压马达(1)的扭矩平衡的方法获得优点，其中，液压马达(1)包括：-两个或更多个气缸(10-1、10-2……)，两个或更多个气缸(10-1、10-2……)具有相应的活塞(11-1、11-2……)；-公共轴(20)，公共轴(20)由活塞(11-1、11-2……)驱动；-高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)，高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)用于每两个或更多个气缸(10-1、10-2……)；-控制系统(100)，控制系统(100)布置成对高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)的打开和关闭进行控制。

该方法包括下述步骤：-在控制系统(100)中设定扭矩平衡基准位置(r)；-在控制系统(100)中设定基准方向(d)；-在控制系统(100)中确定沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)；-打开位于一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的每一个高压扭矩产生气缸上的高压阀(10-1h、10-2h……)以在公共轴(20)上产生沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的扭矩。

在有益实施方式中，液压马达可以控制成通过利用液压马达中的流体的可压缩性借助于下述步骤而以小步长前进：-在控制系统(100)中确定沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的一个或更多个低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)，其中，低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)被来自公共轴(20)的力压缩；-打开位于一个或更多个低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的每一个低压扭矩产生气缸上的低压阀(10-1l、10-2l……)，以在公共轴(20)上产生沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的扭矩。

该方法的优点在于其可以用于将加载的绞盘保持在预定位置公差内。所有的液压机械在操作期间都有一定的泄漏，并且通过应用该方法，绞盘可以在达到预定公差极限时自动前进一个或更多个小步长。

此外，液压马达、例如绞盘的速度可以通过改变控制方案的时刻和频率或通过从控制方案添加或移除产生扭矩的气缸而被简单地控制。

附图说明

附图示出了所要求保护的发明的一些实施方式。

图1示出了根据现有技术的具有用于将阀保持处于打开位置的电磁阀的平衡阀的主要示意图。

图2a示意性地示出了可以用于执行所要求保护的发明的液压马达的主要部件。

在图2b中，对可以用于本发明的目的的阀装置进行了进一步地描述。

图3示出了可以在本发明的实施方式中使用的液压马达的示例。

图4示出了在本发明的实施方式中，如何可以实现基于图3的液压马达的扭矩平衡的逐步旋转。

图5示出了本发明的实施方式，其中，通过依靠液压马达的几何参数来建立液压马达的特定位置处的扭矩平衡。

具体实施方式

将参照图1至图5中的附图对本发明的实施方式进行解释。

如本文件中所使用的术语“液压马达的几何参数”意在包括液压马达的主要物理参数，比如：

-液压马达的类型；

-气缸的数量；

-气缸容积；

-冲程长度；

-气缸容积与轴角度之间的关系等。

基于这些参数，可以为特定液压马达开发定制的控制算法，以允许液压马达的扭矩平衡控制。

图2a示意性地示出了可以用于执行所要求保护的发明的液压马达(1)的主要部件。马达包括多个气缸(10-1、10-2……)。在该附图中，仅示出了具有对应的气缸、阀和活塞的一个气缸(10-1)。然而，如由本领域技术人员所理解的，液压马达的其他气缸将具有类似的特性。

在实施方式中，液压马达(1)包括：

-具有相应的活塞(11-1、11-2……)的两个或更多个气缸(10-1、10-11-2……)；

-由活塞(11-1、11-2……)驱动的公共轴(20)；

-用于每两个或更多个气缸(10-1、10-2……)的高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)。

高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)连接至相应的高压源和低压源(ph、pl)。压力差可以通过液压泵(未示出)获得。

此外，液压马达包括用于高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)中的每一者的主先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)，其中，先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)由控制系统(100)控制。

先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)布置成在高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)上提供足够的力，以允许高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)在任何时间独立于相应气缸内的当前压力而完全启动。

对先导阀进行操作的控制系统(100)和电磁阀可以由电源(ps)供电。

在图2b中，对可以用于本发明的目的的阀装置进行了进一步地描述。示出了液压马达的具有活塞(3)和气缸室(4)的气缸(2)。虽然此处仅示出了一个气缸，但是相同的阀装置可以用于液压马达的其他气缸或用于液压泵。

提升阀型的第一压力阀和第二压力阀(20h、20l)与马达气缸(2)连接，其中，第一压力阀和第二压力阀(20h、20l)的主端口(22)连接至液压泵(未示出)的相应的高压侧和低压侧(ph、pl)。

提升阀型的两个先导操作式主阀(20h、20l)将每个马达气缸(2)与流体供应管线、例如高压侧和低压侧(ph、pl)连接。

两个主阀(20h、20l)具有类似的构型，其中，气缸室(4)连接至每个主阀的工作室端口(23)，并且一个流体供应管线连接至一个阀(22h)的主端口(22)，并且另一流体供应管线连接至另一阀(22l)的主端口(22)。

当工作室端口(23)与相应的流体连接之间未连接时，阀(20l、20h)被关闭。

先导装置(30h、30l)通过经由阀(20h、20l)的先导端口(21)对阀(20h、20l)的先导室中的先导压力进行控制来对阀(20h、20l)的打开和关闭进行操作，其中，压力作用在图2b中示出的第三表面(a3)的区域上。

尽管在该实施方式中示出了气缸型工作室，但是根据本发明的以及如在不同实施方式中所描述的方法可以与不同类型的液压泵和马达、例如基于气缸和活塞的液压泵和马达、基于叶片的液压泵和马达等组合使用。

此外，不同类型的阀构型、比如说例如电磁阀可以与该方法组合使用。

图3中示出了可以在本发明的实施方式中使用的五缸液压马达(1)的示例。气缸(10-1、10-2……)中的每个气缸将具有由控制系统(100)操作的与如图2中示出的类似的阀装置。

在实施方式中，该方法包括在控制系统(100)中设定扭矩平衡基准位置(r)和基准方向(d)。

基于这些值，控制系统(100)确定一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)，其中，扭矩是沿朝向扭矩平衡基准位置(r)的方向的并且是沿基准方向(d)的。如果通过打开高压端口而被加压，将总是存在将会产生扭矩的一些气缸。该数量取决于例如气缸的数量及其角度分布。在该步骤中，选择这些潜在高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的一个或更多个高压扭矩产生气缸。

然后，位于一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的每一个高压扭矩产生气缸上的用以在公共轴(20)上产生沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的扭矩的高压阀(10-1h、10-2h……)被控制系统(100)打开。

在具有轴的马达中，基准方向d可以是向前或向后的。

当已经采取一个步骤时，可以通过设定新的基准位置并启动新的阀来采取下一步骤。

在实施方式中，本发明然后包括按顺序进行的步骤：-设定更新的扭矩平衡基准位置(r)；-关闭位于一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的一个或更多个高压扭矩产生气缸上的高压阀(10-1h、10-2h……)；-重复以上步骤以在公共轴(20)上产生沿基准方向(d)的朝向更新的扭矩平衡基准位置(r)的扭矩。

以上实施方式对于下面描述的所有实施方式是共同的。

为了对公共轴(20)进行精确定位，根据本发明的实施方式公开了一种其中通过使气缸容积压缩和减压来对马达扭矩平衡进行操纵的方法。在该状态下将一个气缸打开至高压或低压给予公共轴(20)的扭矩平衡的微小变化，并且该变化的大小取决于气缸(10-1、10-2……)的实际扭矩贡献，其中，压力受到控制，以及流体的可压缩性以及马达上其他气缸的数量和这些其他气缸的位置均受到控制。

在可以与上面的共同实施方式中的任一者组合的一个实施方式中，该方法包括以下步骤：在控制系统(100)中确定在控制系统(100)中的沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的一个或更多个低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)，其中，低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)被来自公共轴(20)的力压缩。然后，打开一个或更多个低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的每一个低压扭矩产生气缸上的低压阀(10-1l、10-2l……)，以在公共轴(20)上产生沿基准方向(d)朝向扭矩平衡基准位置(r)的扭矩。

在相关的实施方式中，该方法包括以下步骤：首先确定哪个气缸(10-1、10-2……)的子组包括在控制方案中并且关闭该子组中的气缸(10-1、10-2……)的所有高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)；以及进一步打开所有其他低压端口(10-1l、10-2l……)并且关闭所有其他高压端口(10-1h、10-2h……)。

在实施方式中，可以在操作期间根据所需扭矩动态地确定该子组。

在替代性实施方式中，该方法包括以下步骤：在开始逐步控制之前，首先关闭所有高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)。

在图4中图示了根据本发明如何控制液压马达(1)以实现所需精确度和精度的示例。该示例基于如在图3中图示出的5缸偏心轴径向活塞式马达，但是该示例还适用于其他类型的气缸数目和马达类型。

图4以图表方式图示了5个气缸(10-1、10-2、10-3、10-4、10-5)的所有高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-5h、10-1l、10-2l……10-5l)以及由阀操作产生的气缸中的每个气缸中的压力变化。该图表图示了五个顺序阀状态之间的转变，该转变由竖线以及图表上方和下方的相应的数字表示。此外，钉线表示针对于气缸中的每个气缸的压力变化。在阀和压力图表下面，图示出了对于不同阀状态的轴位置，其中，每个步骤表示沿顺时针方向的较小旋转。

在状态1中，所有高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-5h、10-1l、10-2l……10-5l)被关闭，并且所有气缸处于在图3中表示的位置。即，气缸1(10-1)处于上部位置(上止点)，气缸2(10-2)处于中间位置，气缸3(10-3)几乎处于最下部位置(下止点)，气缸4(10-4)靠近于最低位置，并且气缸5(10-5)高于中间位置。

接下来的阀控制操作的目的是使液压马达轴顺时针且逐步地移动。由于步长较小、例如0.25度，因此，对于下一阀状态，不会给出与图3中的截面图相对应的进一步图示。

控制阀的控制系统(100)例如由操作员面板指导，操作是顺时针的。为了执行顺时针操作，控制系统(100)必须确定哪个气缸是顺时针方向上的潜在扭矩产生气缸(10-1、10-2……)。这取决于活塞的当前位置和相应的轴位置(a)以及液压马达几何参数，例如在该情况下的均匀分布在环中的5个气缸。

然后，控制系统将确定：尽管仅是少量地，但是气缸1(10-1)和气缸2(10-2)以及气缸3(10-3)都是顺时针方向上的潜在扭矩产生气缸。这还可以在图4中观察到，因为如果高压被施加至气缸，仅这三个气缸将能够使轴顺时针旋转。其他气缸将导致逆时针操作。在这种情况下，选择气缸1(10-2)。

在状态2中，气缸1的高压阀(10-1h)被打开。所有其他高压阀和低压阀保持关闭。

这导致了气缸1(10-1)中的压力增大，这迫使气缸腔1的膨胀和轴的略微顺时针旋转。该旋转进一步导致所有其他气缸的气缸容积的变化，因为流体是可压缩的。

在较短时间之后，气缸中的压力稳定，并且出现新的平衡。液压阀(10-1h)然后被关闭，并且保持该平衡。

接下来，在状态3中，气缸2的高压阀(10-2h)被打开。所有其他高压阀和低压阀保持关闭。

这导致了气缸2(10-2)中的压力增大，这迫使气缸腔2的膨胀和轴的进一步略微顺时针旋转。该旋转又进一步导致所有其他气缸的气缸容积的变化。

在较短时间之后，气缸中的压力稳定，并且出现新的平衡。液压阀(10-2h)然后被关闭，并且保持该平衡。

在将高压引入到第一气缸和第二气缸中的两个连续状态之后，系统中的总压力增大，并且看起来难以继续该相同方法以使轴进一步顺时针移位。

为了继续执行顺时针操作，控制系统(100)现在确定哪个气缸——如果连接至低压——是顺时针方向上的潜在扭矩产生气缸(10-1、10-2……)。如前所述，这取决于活塞的当前位置和相应的轴位置(a)以及液压马达几何参数。

控制系统然后将确定气缸4和气缸5(10-4、10-5)——如果连接至低压——是顺时针方向上的潜在扭矩产生气缸。这也可以在图4中观察到，因为如果在这些气缸中高压减小，仅这两个气缸将能够使轴顺时针旋转。其他气缸将导致逆时针操作或者不导致操作。在这种情况下，选择气缸4(10-4)。

气缸4的低压阀(10-4l)被打开。所有其他高压阀和低压阀保持关闭。

这导致了气缸4(10-4)中的压力减小，这迫使气缸腔4的压缩和轴的略微顺时针旋转。该旋转进一步导致所有其他气缸的气缸容积的变化，因为流体是可压缩的。相对的气缸(10-1、10-2、10-3)中的液压流体现在被减压并且气缸10-5中的流体进一步被压缩。

在较短时间之后，气缸中的压力稳定，并且出现新的平衡。液压阀(10-4l)然后被关闭，并且保持当前平衡。

接下来，在状态5中，气缸5的低压阀(10-5l)被打开。所有其他高压阀和低压阀保持关闭。

这导致了气缸5(10-5)中的压力减小，这迫使气缸腔5的压缩和轴的进一步的略微顺时针旋转。该旋转又进一步导致所有其他气缸的气缸容积的变化。

在较短时间之后，气缸中的压力稳定，并且出现新的平衡。液压阀(10-5l)然后被关闭，并且保持该平衡。

在状态5之后，可以看到的是，气缸中的总压力保持较低，并且仅能通过将高压引入到潜在扭矩产生气缸中来实现进一步旋转。在这种情况下，可以重复相同循环。

根据本发明，扭矩平衡可以通过以下方式依次操作阀而重复地建立：按顺序一次或多次地；-打开以及关闭一个或更多个高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的一个或更多个高压扭矩产生气缸上的高压阀(10-1h、10-2h……)；并且按顺序一次或多次地；-打开以及关闭一个或更多个低压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的一个或更多个低压扭矩产生气缸上的低压阀(10-1l、10-2l……)。

尽管在此未明确提到，但是阀可以按其他顺序操作。然而，只要该顺序涉及将公共轴(20)从扭矩平衡位置移动至另一扭矩平衡位置，则这被认为是在本发明的范围内。

应当注意的是，由于气缸中的流体的可压缩性而能够逐步旋转。这意味着，即使在气缸的高压阀和低压阀都被关闭时，也能够使活塞移动。然而，越远离马达扭矩平衡，作用在活塞上的力越大。当活塞正在驱动公共轴时，这些力对应于扭矩，并且可以说，通过利用流体的可压缩性来实现扭矩平衡中的阀状态之间的转变。

如果存在许多气缸，则一个气缸的压缩将提供较小的相对扭矩贡献并且相应地提供公共轴(20)的较小旋转。通过同时打开两个或更多个气缸上的高压阀来同时压缩两个或更多个气缸，实现了更大的运动。当打开以及关闭低压阀时，气缸中的抵抗该运动做功或抵抗该运动的流体被压缩并且相继地被减压。每个减压有助于沿预期方向的运动。为了更大的运动，更多的气缸可以被同时减压。

还可能对沿预期运动的方向产生扭矩的气缸进行压缩并且同时对产生抵抗预期运动的扭矩的气缸进行减压，并且以这种方式增大速度。

如果产生抵抗运动的扭矩的气缸不被减压，而产生抵抗运动的扭矩的其他气缸被减压，则未被减压的该气缸中的压力可能超过可接受的最大压力。为了安全起见，需要压力释放功能。在实施方式中，液压马达(1)包括用于气缸(10-1、10-2……)中的每个气缸的压力释放阀26。

气缸根据由轴位置(a)和液压马达(1)的几何参数所确定的每个气缸循环的状态并且根据气缸压力而具有不同的扭矩贡献。由于轴位置(a)和马达的几何参数是已知的，因此可以根据所需轴移位来选择气缸(10-1、10-2……)以用于压缩或减压。

如果以沿一个方向的较大外部扭矩加载马达并且期望抵抗外部载荷的运动，则能够限制操作的气缸的数目，特别是在许多气缸可用的情况下，产生抵抗预期运动方向的扭矩的气缸可以全部连接至低压，并且产生沿预期运动方向的扭矩的气缸可以一次一个或更多个地被加压。如果需要旋转，这可以连续地执行。如果被一次一个或更多个地加压的气缸不能产生足以克服外部载荷扭矩的扭矩，则可以对其进行应用。

如果外部载荷扭矩小于来自同时被加压的气缸的扭矩，则运动将由如下面解释的马达的几何参数来决定，而不是由压缩和减压所导致的扭矩平衡来决定。

如果以沿与预期运动相同的方向的较大的外部扭矩载荷加载马达，则不需要产生沿与预期运动相同的方向的扭矩的气缸，并且可以仅使用产生沿与预期运动相反的方向的扭矩的气缸。如果通过打开低压阀来使这些气缸中的一个气缸减压，则外部载荷扭矩必须由其他气缸来平衡，并且这些其他气缸中的压力将增大且油相应地被压缩，并且因此轴将移动。通过相继地对气缸进行减压，可以对运动进行控制。为了增大速度，可以一次对更多的气缸进行减压。此外，如果更加频繁地进行减压，则速度可以增大。

如果这么多的气缸被同时减压——即连接至低压——使得在压力下的其余气缸不能保持扭矩，则会失去控制并且马达将保持旋转，并且加压的气缸将通过高压释放阀(26)装置输送油。这种状况可以通过测量轴的载荷和压力而避免，并且从具有关闭的阀的气缸中产生足够的组合的总扭矩以保持载荷扭矩或平衡载荷扭矩。然而，在一些状况中，如果需要的话，其还可能有意地用于增大速度和运动。为了重新获得控制，更多的气缸可以被关闭。

对一些气缸的压缩和减压可以与控制马达的其他方法——例如排量控制方法——结合。一些气缸可以执行排量控制，一些气缸可以通过平衡/压缩-减压来控制位置。这可能是优点，因为排量控制是操作马达的更有能效的方式，并且因为由平衡方法所产生的扭矩起伏由于使用更少气缸而将更小。

在可以与上面的实施方式中的任何实施方式结合的实施方式中，在轴角度的范围内对排量基准设定进行连续地积分，并且结果是应当已移动的油的总几何体积。

每次一个新的气缸被选择进行启用或停用时，容积误差值被评估。如果该值高于特定阈值，则该新的气缸被启用。如果该值低于该阈值，则该新的气缸不被启用但是空转。每次启用一个气缸，从基准设定的积分中减去该气缸的容积。结果是容积误差。

在可以与上面的实施方式中的任何实施方式结合的该实施方式中，该方法因此包括：在所述公共轴(20)的变化的轴位置(a)的范围内对排量基准进行积分，以获得移动的流体的基准几何量。

此外，计算作为移动的流体的所述基准几何量与被启用的所述气缸(10-1、10-2)的相继减去的有效容积之间的差的容积误差值：

-确定下一气缸(10-1、10-2……)是否可用于排量控制；

-如果所述下一气缸(10-1、10-2……)可用于排量控制；如果所述容积误差值高于阈值，则启用所述下一气缸(10-1、10-2……)，并且如果所述容积误差值低于所述阈值，则使所述下一气缸(10-1、10-2……)空转。

启用意味着打开已启用的气缸的高压阀(10-1h、10-2h……)并且关闭已启用的气缸的低压阀(10-1l、10-2l……)，而空转意味着关闭空转气缸上的高压阀(10-1h、10-2h……)并且打开空转气缸上的低压阀(10-1l、10-2l……)。

在可以与上面的实施方式中的任何实施方式结合的实施方式中，该方法包括重复地：

-在所述控制系统(100)中确定用于一组所述气缸(10-1、10-2……)的瞬时扭矩贡献值；

-在所述控制系统(100)中评估用于所述气缸(10-1、10-2……)的所述组的瞬时扭矩贡献值的可能组合；

-在所述控制系统(100)中基于选择标准而选择扭矩贡献值的组合，以获得所需的组合的扭矩贡献；以及

-基于所选择的扭矩贡献值的组合，通过在所述组中打开以及关闭所述气缸(10-1、10-2……)中的每个气缸上的相应的高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)而在所述组中启用或停用每个气缸(10-1、10-2……)，以获得所需的组合的扭矩贡献。除了来自基于扭矩平衡进行控制的气缸的扭矩之外，马达的总扭矩然后将变成来自上面的方法的组合的贡献。

当液压马达被用于连续旋转时，可以使用与图4中图示出的控制方案类似的控制方案。然而，控制系统(100)将必须考虑到，高压扭矩产生气缸和低压扭矩产生气缸将依赖于当前轴位置(a)。

对于上面所提供的示例中的许多示例而言，将有利的是，测量公共轴的位置并且将其用作对于控制系统(100)的反馈。在实施方式中，液压马达(1)因此包括在图2a中示出的轴位置传感器(110)，该轴位置传感器(110)连接至控制系统(100)。通过轴位置传感器(110)，该方法在一个实施方式中包括以下步骤：-通过轴位置传感器(110)来感测当前轴位置(a)；-基于扭矩平衡基准位置(r)和当前轴位置(a)来确定基准方向(d)上的一个或更多个高压扭矩产生气缸(11-1、11-2……)。

以同样的方式，当前轴位置(a)可以用于确定基准方向(d)上的低压扭矩产生气缸(11-1、11-2……)。

控制系统(100)将在确定高压/低压扭矩产生气缸(11-1、11-2……)的步骤中使用如前面所描述的液压马达几何参数中的一个或更多个液压马达几何参数。

在实施方式中，通过依赖于液压马达(1)的几何参数来建立在液压马达的特定位置处的扭矩平衡。

在该实施方式中，当前轴位置(a)将一直朝向定义的扭矩平衡的位置移动，通过该定义的扭矩平衡，气缸被设定至高压并且气缸被设定至低压。即，将一个气缸设定成高压并将其余气缸设定成低压使轴旋转，因此加压的气缸达到其下止点。通过两个气缸设定成高压，平衡位置是两个气缸相等地靠近它们的下止点的位置。通过轴上的外部扭矩载荷，平衡位置将移动，直到净扭矩为零为止。

图5示出了与上面所描述的马达类似的具有5个气缸的液压马达(1)的不同状态的示例，但是该示例也适用于其他气缸数目和马达类型、包括凸轮叶型马达和其他变容式机械。

在五个状态期间，液压马达从位置a)旋转以在位置b)中获得扭矩平衡。然后，通过控制高压阀和低压阀，液压马达被迫压至新的平衡位置d)。此外，位置e)表示在外力试图使液压马达脱离扭矩平衡时液压马达的扭矩响应。下部右侧的图表图示了处于所述位置的马达的扭矩。

下面是所表示的场景的更详细的描述。

在位置a)中，气缸1和气缸2(10-1、10-2)的高压阀(10-1h、10-2h)是打开的。其他高压阀是关闭的，而低压阀(10-3l、10-4l、10-5l)是打开的。在轴上不存在扭矩载荷。马达将产生沿顺时针方向的扭矩，直到马达已经旋转至平衡位置b)为止。

在位置b)中，只要在气缸1和气缸2中保持高压力并且在气缸3、气缸4和气缸5中保持低压力，则平衡将被保持。

在位置c)中，高压阀(10-2h)关闭，并且低压阀(10-2l)打开。另外的高压阀(10-5h)打开，并且低压阀(10-5l)关闭。因此，代替处于位置a)和位置b)中的气缸1和气缸2(10-1、10-2)中的高压，现在在气缸1和气缸5(10-1、10-5)中具有高压。

这导致马达轴(20)上的高扭矩，如在图表中图示的，并且马达轴(20)将旋转至位置d)中的新平衡，在这种情况下，即马达轴(20)从位置b)顺时针旋转72度。

在位置d)中，只要在气缸1和气缸5中保持高压力并且在气缸2、气缸3和气缸4中保持低压力，则平衡将被保持。

位置e)表示下述示例：在该示例中，马达轴(20)上的沿正的顺时针方向的外部载荷扭矩(tload)将试图使液压马达(1)的轴(20)转动。如图示出的，外部载荷扭矩(tload)设法使轴转动较小角度离开平衡位置，但是由于马达的几何参数，由液压马达(1)所设定的负的扭矩随着从位置e)中的扭矩平衡的偏差增大而将增大，并且由位置e)中的箭头所图示的负的马达扭矩将平衡正的外部载荷扭矩。

控制质量随着气缸数目的增大而改善。在实施方式中，实际扭矩可以由控制系统(100)通过对来自被加压的气缸的扭矩贡献求和而监测。

在相关的实施方式中，通过包括来自连接至低压的气缸的相对较小的贡献来进行更精确估计。可以通过在估计值中也包括摩擦值来获得更高的精度。通过例如从控制理论中众所周知的系统识别方法，扭矩估计可以用于估计载荷特性。

当通过切换在压力作用下的气缸来改变扭矩平衡方向时，该方向改变由相比于未被加压的气缸被加压的气缸的位置来决定。当许多气缸是可用的时，可以使扭矩平衡方向的变化更小。例如，在具有相同尺寸的均匀分布的气缸的30个气缸马达中，气缸12至15可以被加压，并且通过将其切换到气缸13至26，扭矩平衡位置改变了360°/30＝12°。

马达轴朝向特定位置的速度取决于液压马达(1)的净扭矩的大小。扭矩的大小可以通过对更多或更少的气缸进行加压——即打开高压阀并且关闭低压阀——而改变。例如，仅气缸15被加压的未加载的平衡方向与气缸14、气缸15和气缸16被加压的未加载的平衡方向相同。如果从被加压的气缸15切换到被加压的气缸15和气缸16，则平衡位置改变6°，并且同时，当轴转动远离马达平衡时的扭矩增大至大约双倍。因此，当改变气缸数目时，扭矩的大小也改变，但是都是可预测的。如上面所提到的，可能应用不同的策略。

如果来自加压的气缸的组合扭矩并不高于外部载荷扭矩，则存在下述风险：液压马达将超过扭矩最大点并且寻求不同于预期平衡点的另一平衡点。在偏心轴径向活塞式马达中或者在旋转斜盘式马达中，该平衡将距离一转。在凸轮叶型马达中，根据凸轮环上的叶型件的数目，在一转内将存在更多的平衡。如果载荷扭矩仍然太高，则马达将仍然不会保持处于平衡。实际上，结果是失去控制。

在实施方式中，扭矩平衡位置被移动以遵循变化位置(例如，在轨迹控制系统中或者仅仅在速度控制系统中)，例如，如果有必要加速惯性，这可能发生。在这种情况下，应当执行切换扭矩平衡位置，使得载荷可以跟随扭矩平衡位置的变化，而不错过马达旋转(失去控制)。

防止上述情况的一种方式是连续监测与最大马达扭矩相比的实际马达扭矩。

在实施方式中，这种方法包括以下步骤：

-测量轴位置(a)，-基于加压的气缸(10-1、10-2……)的识别以及轴位置(a)来估计在所需方向上的最大马达扭矩的最大轴角度(am)，

-比较轴位置(a)与最大轴角度(am)。

在替代性方法中，使用扭矩以代替角度：

-测量轴位置(a)；

-基于轴位置(a)计算实际马达扭矩；-基于加压的气缸(10-1、10-2……)的识别以及轴位置(a)来估计沿所需方向的最大马达扭矩；

-比较实际马达扭矩与最大马达扭矩。

以这种方式，能够估计扭矩安全裕度和角度安全裕度。

在与上面的实施方式相关的实施方式中，该方法包括以下步骤：

-基于安全裕度来建立低于最大轴角度(am)或最大马达扭矩的预定的扭矩或轴角度上限；

-比较轴位置(a)或马达扭矩与预定的扭矩或轴角度上限；

-如果轴位置(a)或马达扭矩处于上限，则对另外气缸进行加压；

-如果轴位置(a)或马达扭矩低于上限，对一个或更多个加压的气缸进行减压。

当移动扭矩平衡角度或位置，或者改变马达扭矩的大小时，控制器可以预测新组合的安全裕度以及新组合的实际扭矩以及新组合的角度，并且该预测可以用于在最需要的气缸的组合之间进行选择。

在实施方式中，该方法因此包括：

-改变马达扭矩的大小；

-在控制系统中预测新的安全裕度。

该选择可以例如基于但不限于角度安全裕度、扭矩安全裕度、扭矩的变化(即，扭矩“起伏”)、平衡角度的变化。

通常，改变扭矩平衡角度或大小暗示了在膨胀行程中将一个或更多个气缸从低压改变成高压和/或在压缩行程中从高压改变至低压。这两种情况都不利于数字马达的效率。因此，使较少气缸在该模式下运行是重要的。

使根据原理运行的气缸的数目最小化的一种方式是，将气缸与排量控制或产生一些必要扭矩的扭矩控制结合。以这种方式，扭矩平衡可能需要更少的气缸。

当将两种方法结合时，能够利用扭矩平衡方法控制位置/速度，而排量控制能够使得在能量损失更少的情况下施加扭矩中的x％的扭矩，因为完整的行程排量控制是使马达旋转的最有能效的方式。如果载荷状况改变，排量还可以被即时进行调节，并且这比将气缸在低压与高压之间切换更有能效地改变排量。

当将两种方法结合时，可能出现的是，两种方法都可能需要对同一气缸进行加压。这必须避免，因为一个气缸不能提供两个扭矩贡献。避免该情况的一种方式是对靠近首先选择的气缸的另外的气缸进行加压。例如，如果应用于扭矩平衡的气缸被用于排量控制，则最靠近的可用的气缸被用于进行扭矩平衡。这将提供较小的误差，在许多状况中，所述较小的误差是可接受的。

方法的组合工作得越好，则可用的气缸越多，并且气缸可以定位在一个马达上或者分布在更多个马达上。

在替代性实施方式中，为了减少加压的气缸的数目，其中，所述公共轴(20)遵循预定路径或轨迹。该方法包括以下步骤：

-在控制系统(100)中设定预定轨迹，然后按顺序地；

-根据轨迹来更新扭矩平衡基准位置(r)；

-根据上述方法中的一种方法在控制系统(100)中选定一组(g)高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)；

-基于更新了的扭矩平衡基准位置(r)来在控制系统(100)中更新组(g)中的高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)的选择；

-基于当前轴位置(a)和马达的几何参数，在控制系统(100)中选择高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)的子组(sg)，该子组(sg)由于旋转而转动到低压扭矩产生气缸中；

-打开子组(sg)中的高压扭矩产生气缸(10-1、10-2……)中的每个高压扭矩产生气缸上的高压阀(10-1h、10-2h……)，而关闭组(g)的不是子组(sg)中的构件的构件上的高压阀(10-1h、10-2h……)。

以这种方式，没有气缸会抵抗液压马达(1)的净扭矩做功，并且减少了损失且仅足够数目的气缸正在产生扭矩。

如前面所指出的，成功地实施根据本发明的方法的一种方式是利用先导操作阀。

在可以与上面的实施方式中的任何实施方式结合的实施方式中，液压马达(1)因此包括用于高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)中的每一者的主先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)，其中，主先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)被控制系统(100)控制，并且打开以及关闭高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)的步骤包括启用相应的主先导阀(10-1hp、10-2hp……10-1lp、10-2lp……)。

与本文献中的前述的总扭矩的定义相关，该方法在可以与上面的实施方式中的任何实施方式结合的实施方式中包括以下步骤：在控制系统(100)中对来自所有气缸(10-1、10-2……)——其中，高压阀(10-1h、10-2h……)打开——的扭矩进行求和，以获得由液压马达(1)所产生的总扭矩的值。

该方法可以被用于控制两个或更多个机械地互相连接成好像它们是一个马达一样的马达(1)——即，公共轴(20)或传动轴互相连接。然后，控制系统将是公共控制系统(100)，该公共控制系统(100)连接至所有液压马达(1)的所有阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)并且布置成控制所有液压马达(1)的所有阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)。此外，所述一个或更多个另外的液压马达中的每个液压马达还包括：

-具有相应活塞(11-1、11-2……)的两个或更多个气缸(10-1、10-2……)；

-公共轴(20)，该公共轴(20)被所述活塞(11-1、11-2……)驱动；

-用于所述两个或更多个气缸(10-1、10-2……)中的每个气缸的高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)，并且所有所述液压马达(1)的所述公共轴(20)机械地互相连接。

在该实施方式中的控制系统(100)布置成对所有所述液压马达(1)的所述高压阀和低压阀(10-1h、10-2h……10-1l、10-2l……)的打开以及关闭进行控制，并且布置成以与根据上面的实施方式中的任何实施方式的控制单个液压马达(1)相同的方式控制所有所述液压马达(1)。