为与节流孔4@的 可变面积成正比。因为在方程（34)中出现4咖项，合适的输入SAstld，使得丨& <0Astld 〇 的可能的选择之一可以是
[0091]
[0092] 使得
[0093]
(36)
[0094] 如果方程（35)是可行的并且可实现的，则方程（36)确保g的负的半定性。要说 明的是，方程（35) *Astld是想要的气缸加速度的函数。此外，在第一子系统中，涉及系统压 力、伺服压力以及负载动力学，并且在方程（35)中得出想要的阀面积以稳定第一子系统。
[0095]因为已经设计,此时可以用替换Pfcpe。因此，系统将具有可变负载检测或 极限压力设置，其可以通过使用负载检测轴弹簧设置的电子控制实现。可变极限还帮助减 小跨过阀的损失。
[0096] 为了将第二输入控制确定为有效负载检测轴面积，将反推技术应用于第二子系 统。第二子系统涉及旋转斜盘16和伺服36动力学。
[0097] 虽然对于设计控制单独地处理这些子系统，这些子系统单独地相互连接并且通过 多种状态耦合。对于第二子系统，使用反推控制方法找出合适的高度h(x ls)。从方程（16) 开始
[0098]
(37)
[0099] 其中，05是第二子系统（16)的新的虚拟控制法则。因此，误差变量
[0100] 被限定为z5= x 5_ 9 5(t)，类似地李雅普诺夫函数备选项被限定为
[0101]
(38)
[0102] 对方程（38)进行微分，可以得出
[0103]
[0104]即使旋转斜盘力矩本质上是非线性的，所用的此示例为了精确是测试分支 (branch)数据。类似地，泵泄漏流量Qleak也被计算为表格数据（tubular data)。在方程 (37)和（39)中，0jP|js被分别限定为旋转斜盘的想要的角速度和加速度。因此，可以选 择方程（51)中得出的控制法则的任何期望的且被导向的斜盘轨迹。
[0105] 如果将96限定为
[0107] 并且，如果x6= 0 6，则可以容易得出
[0108]
(41)
[0109] 此时，这不保证x6= 0 6，因此使用另一误差变量z6= x 6_ 9 6(t)，替换方程（39) 中的x6= 26+06可以得到
[0110]
[0112] 方程（43)不是负的半定性，因为z5z6项的符号是未知的。随后进行反推的下一步 骤，直到提出的输入变量在李雅普诺夫校验（proof)中出现。为了继续微分变量z 6:
[0113]
[0115] 改写方程（45)，可以得到
[0116]
[0117] 要注意的是，负载检测轴位移&3或17是方程（46)中的主要因子之一。
[0118] 但是总是选择成将伺服流量基于x7区分为：
[0119]
[0121] 将另一李雅普诺夫函数看做为
[0122]
(48)
[0123] 将方程（48)对时间微分，可以得到
[0124]
[0127] 第二个被提出的输入h在方程（50)中出现。因此可以尝试限定h，使得g〇 并且实现此的一种方法如下：
[0128]
[0129] 此外在方程（50)中使用方程（51)，可以得出
[0130]
(52)
[0131] 因此如果方程（51)中限定的h可以在实际中实现，则当旋转斜盘角速度和加速度 被导向时，第二子系统也是稳定的。
[0132] 第三子系统包括压力控制和轴动力学。虽然是被动式的，负载检测轴位移确定控 制泵的旋转斜盘子系统的伺服流量。
[0133] 以考虑来自方程（19)-(20)的负载检测轴动力学开始，可以将其改写为
[0134] (53) 、 r,Lls
[0135] 其中
通过方程[13]，下面的定律可 应用于被动式的系统。
[0136] 定律1 :两个被动式系统的反馈连接是被动的。
[0137] 定律2 :考虑两个动力系统的反馈连接。当输入等于零时，如果每个反馈分量是严 格被动的或输出是严格被动的并且可以观察零状态，则闭合回路系统的原点是渐近地稳定 的。而且，如果每个分量的存储函数在径向上是无界的，则原点是球形渐近地稳定的。
[0138] 定律3:用被动无记忆函数考虑严格被动的动力系统的反馈连接。当输入等于0 时，闭合回路系统的原点是均匀地渐近地稳定的。如果动力系统的存储函数在径向上是无 界的，则原点将是总体上均匀渐近地稳定的。
[0139] 根据定律1-3,将李雅普诺夫函数看做为
(54)
[0141]由此可以容易地证明当Vx是在径向上无界的，则如果ui=0,则原点是总体上渐 近地稳定的。
[0142]接下来考虑也非常类似于负载检测轴动力学的压力控制轴动力学。改写方程（2)， 可以得出
[0143] (55) V …/广
[0144] 其中 将类似的李雅普诺夫函数限 O 定为
[0145]
(5())
[0146] 可以检验第三子系统整体是被动式的。对于有界的UJPu 2，还可以容易地显示Xl， x2, ^和X 8全部是有界的。为了检验U :和U 2以及整个系统的界限，我们将李雅普诺夫函数 V5看作为：
[0147] V5=V4+V2 (57)
[0148] 此时如果方程（36)和（51)成立，则由方程（57)对乂5进行微分，得到
[0149]
(58)
[0150]因此整个负载检测系统是有界的并且李雅普诺夫函数是稳定的。
[0151] 实施模拟以验证所提出的结果。该模拟被写成Matlab脚本文件（script file) 以求解由方程（1)至（25)给出的严格（stiff)的微分方程。因此在没有任何一般意义上 的损失的情况下，考虑简单的示例，这更容易且更简单实施脚本文件。
[0152] 在模拟示例中，在高频负载振荡条件下泵压力的稳定性和其他必要的泵参数被示 出，并且设定负载正从气缸的底部移除，设定为x ld= 0。
[0153] 图4和图5分别示出泵和负载压力特性以及源压力的相位平面图。由相位平面图 可以看到，在图6给出的振荡负载条件下系统压力是李雅普诺夫稳定的。
[0154] 图7和图8分别示出计算的负载检测轴面积和操作者命令作为阀节流孔面积。可 以说明的是，为了保持获得的结果的实用性，对输入应用饱和度，因此可以观察到在给定的 限制条件下是否可以实现李雅普诺夫稳定性。图9和图10证明了系统的流量和可变极限 压力。
[0155]图11描述在振荡负载条件下的气缸位置。
[0156] 相应地，考虑负载检测泵的稳定性分析。反推方法已经应用在非线性泵模型上，以 观察在振荡负载条件下泵的稳定性，同时将阀节流孔面积和负载检测轴面积计算为外部输 入。虽然前者是一个真实的外部输入，后者不是一个真实的输入。期望的是找到轴面积轮 廓，以在振荡负载情况下调节增益和阻流节流孔的尺寸。
【主权项】
1. 一种稳定液压负载检测系统的方法，包括下列步骤： 定义与操作者命令相关的第一子系统，与负载检测轴有效开口面积相关的第二子系统 以及与负载检测轴位移相关的第三子系统； 通过用计算机应用第一反推控制以确定第一控制输入以使第一子系统稳定； 通过用计算机应用第二反推控制以确定第二控制输入以使第二子系统稳定； 基于第一控制输入和第二控制输入以及第三子系统计算可行的负载检测面积；以及 基于所述可行的负载检测面积控制液压泵。2. 根据权利要求1所述的方法，其中第一反推控制包括使用第一误差变量和第二误差 变量。3. 根据权利要求1所述的方法，其中第一子系统包括气缸加速度、系统压力、伺服压力 以及负载动力学。4. 根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：确定极限压力设置。5. 根据权利要求1所述的方法，其中第一子系统包括状态ig, 4〇和屯τ。6. 根据权利要求1所述的方法，其中第二子系统包括状态χ3ι7. 根据权利要求1所述的方法，其中第三子系统包括状态&:和七。8. 根据权利要求1所述的方法，其中第三子系统是被动式的。
【专利摘要】一种用于具有三个子系统的轴向活塞开路的可变负载检测弹簧设置。将反推控制应用于第一和第二子系统以确定操作者控制输入和稳定第一和第二子系统的负载检测轴有效开口面积的控制输入。通过第三子系统和控制输入计算可行的负载检测面积。
【IPC分类】F04B51/00
【公开号】CN104895775
【申请号】CN201510095610
【发明人】阿比吉特·达斯
【申请人】丹佛斯动力系统公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
【公告号】DE102015203792A1, US20150247496