多级压力源切换负载口独立控制系统能耗特性实验研究

曹晓明,姚静,2,沙桐,王佩

(1.燕山大学机械工程学院,066004,河北秦皇岛;2.南京工程学院机械工程学院,210000,南京)

随着能源危机的日益加重,液压系统的节能问题越来越引起人们的重视[1-3]。近年来数字液压逐渐成为液压领域的重要发展方向之一[4-6],液压切换系统作为数字液压技术的典型应用,得到了国内外学者的关注和研究[7]。液压切换系统主要可分为切换阀系统和切换液压源系统。阀切换控制系统通常采用PWM信号的数字阀直接控制负载[8],如ABS制动器[9]、切换转换器[10-11]等,目前只在小功率液压系统中得到了一定的应用。对于大功率液压系统来说,切换液压源系统成为了研究热点。浙江大学顾临怡等人提出的开关液压源系统,在系统原理、控制和节能特性方面做了一定的研究工作[12-14],但由于开关液压源各元件动态及瞬态损耗的影响,系统会产生较大的能耗,制约了该系统的进一步应用。奥尔堡大学将离散液压动力系统引入波能转换器液压系统中,研究了该系统离散输出力的切换控制算法,使系统能耗损失降低,提高了波浪能到电能的能量转化效率[15-16]。德国亚琛工业大学Murrenhoff等提出了STEAM系统,通过切换连接到液压缸的不同压力等级,使通过阀的节流损失最小化,研究表明,与传统的负载传感系统相比,STEAM系统具有明显的节能优势[17-18],但是对结合离散和模拟特点液压系统的混合液压系统仍然存在一些挑战。

针对上述问题,姚静教授等提出了一种多级压力源切换系统,在前期的研究中采用了液压缸两腔同时切换的切换方法,导致系统在切换时存在一定的压力冲击及位置抖动[19-20]。……