重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略技术方案

本发明专利技术提供一种重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略，将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，调整变量泵的排量，而改变变量泵输出流量，实现驱动马达转速调速控制；基于实际转速与期望转速的偏差，通过加速度规划器设计出系统期望加速度，并以系统实际输出的加速度与期望加速度偏差为缓速调节控制器输入，经控制器解算输出电液比例压力控制阀的控制信号，通过系统回油路中该电液比例压力控制阀的压力控制调节，实现限速回油路背压压力连续精确控制调节，使驱动马达上由背压产生的阻力转矩与车辆整体下滑力产生的驱动转矩平衡，实现驱动马达调速缓速控制。

【技术实现步骤摘要】
重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略
本专利技术属于工程车辆驱动与控制
涉及一种制动系统及控制方法，具体涉及一种多轴静液驱动重型车辆在持续负值载荷下电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略。
技术介绍
闭式泵控马达静液驱动系统广泛应用于平板车、隧道管片车等重型搬运输车辆的驱动行走系统中，具有良好的动力性能和控制性能，且能够实现无级调速，一直是重型工程车辆所采用的主要驱动方式。重型工程车辆在长距离下坡工况时，通过制动器持续制动来平衡负值负载(如车辆整体下滑力)，制动器发热严重，长时间使用会使制动效能发生衰退，导致主制动系统的制动性能严重下降，造成安全隐患问题。因此为确保重型车辆下坡时仍然具有调速功能且能匀速行驶，需要一种辅助持续制动方案。目前的重型车辆关于缓速制动的方案，包括液力辅助制动、电涡流辅助制动、发动机辅助制动等。然而工程施工中很多重型运输车辆受到安装结构和安全性的影响，液力辅助制动和电涡流制动的使用受到限制，另外发动机制动制动力有限，且无法进行实时控制。车辆电液缓速控制是通过系统流量压力协调控制的方法，对电液行走系统的进行调速稳速控制，实现车辆下坡时的运行速度的平滑性控制。车辆缓速控制是指在负值负载情况下实现车辆速度的受控和平稳运行，简单地说使车辆运行速度在规定范围内受控且平稳。实现速度平稳的前提是必须使被控对象的驱动力在速度控制时能抑制负值负载。然而，目前采用的电液缓速制动技术方案都存在着些许不足：1)普通的四通进出口联动比例阀和伺服阀能够在负值负载情况下控制被控对象平稳运动，但需要关小小的阀开口使阀控动力机构工作在第II、IV象限，存在抑制负值负载和运动控制的耦合问题，阀口节流损失大，发热严重。2)通过制动器持续制动来平衡负值负载，制动器发热严重，在下长坡工况长时间使用会导致制动性能衰退，间歇重复制动能在一定程度上改善此问题，但速度平稳性不好。4)泵控速度调节和电液比例平衡阀调节背压方案，可以将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，下长坡时不需要使用制动器缓速，通过在回油路上布置平衡阀便于布置冷却器进行强制冷却，阀控调节背压响应速度快，不足之处这种方案无法回收下坡势能。5)泵控调节速度和缓速泵缓速方案，将下坡势能可以通过发动机负载和其他液压回路吸收后的剩余部分交由缓速系统进一步吸收，缓速泵可以给蓄能器蓄能和驱动冷却风扇用液压马达，控制元件是电液比例溢流阀，这种方案虽然回收了部分下坡势能，但结构组成复杂，特别是当对回收装置附加重量要严格要求时难以实施，另外响应速度相比平衡阀方案慢。6)双阀独立调节方案可以实现速度控制和负值负载抑制的解耦，系统组成简单，响应速度快。该方案和蓄能器结合也可以给冷却回路供油，部分回收下坡能量。不足之处是节流损失严重，系统能量率较泵控调节低。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本专利技术提供一种多轴静液驱动重型车辆在持续负值载荷下电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略，基于系统进回油路流量压力独立控制调节，将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节实现驱动马达转速调速控制，通过系统回油路中双向比例平衡阀组的电液比例压力控制阀实现背压压力连续自适应控制调节，使驱动马达上由背压所产生的阻力转矩与重型车辆整体下滑力产生的驱动转矩平衡，实现驱动马达调速缓速控制。下长坡时通过电液缓速控制系统的缓速调节实现对车辆转速的平滑性控制，避免了因长时间使用制动器发热而导致的安全隐患，改善了重型车辆电液行走系统的调速稳速控制性能，降低了对车辆驾驶员的操纵要求。本专利技术的技术方案如下：一种重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略，在持续负值载荷作用下(如下长坡工况)，重型车辆电液行走系统的缓速控制策略基于系统进回油路流量压力独立控制调节，将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，调整变量泵的排量，实现驱动马达转速调速控制。基于当前系统实际转速与期望转速的偏差.通过加速度规划器设计出当前系统期望加速度，同时通过系统回油路中双向比例平衡阀组的电液比例压力控制阀实现背压压力连续自适应控制调节，使驱动马达上由背压所产生的阻力转矩与重型车辆整体下滑力产生的驱动转矩平衡，实现驱动马达调速缓速控制。所述缓速控制策略通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，以系统输出的实际转速与系统设定期望转速的偏差为控制器输入量，经转速调节控制器解算输出行走变量泵的实时控制输入，调整变量泵的排量，进而改变泵的输出流量，实现驱动马达转速调速控制。所述缓速控制策略通过对系统缓速回油路中双向比例平衡阀组的电液比例压力控制阀连续调节，使回油路背压压力跟随连续调整，从而使驱动马达在由背压所产生的阻力转矩与车辆整体下滑力产生的驱动转矩的共同作用下产生一定的加速度；同时以系统实际输出的当前加速度与期望加速度偏差为缓速调节控制器输入量，经背压调节缓速控制器解算输出电液比例压力控制阀的实时控制输入，经过电液比例压力控制阀的压力控制调节，获得回油路中缓速调节所需的背压压力，从而实现驱动马达缓速控制。所述缓速控制策略基于当前系统实际转速与期望转速的偏差，通过加速度规划器的期望加速度规划算法设计出当前系统期望加速度，其中期望加速度由期望加速度基值和期望加速度动态值两部分组成，期望加速度基值取决于期望车辆运行状态，匀速稳速行驶时设为0，期望加速度动态值综合转速偏差而定。所述重型车辆的行走系包括发动机、分动箱、联轴器、行走泵、补油泵、过滤器、溢流阀、双向比例平衡阀组、驱动马达、减速箱、车轮、各种相应传感器器件及控制装置等。双向比例平衡阀组包括液压冲洗阀、电液比例压力控制阀、若干单向阀及节流孔。进一步地，将双向比例平衡阀组布置在重型车辆电液行走系统回油路上，通过对双向比例平衡阀组中电液比例压力控制阀连续调节，使系统回油路背压压力连续精确调节，实现重型车辆电液行走系统缓速控制，同时在系统回油路布置冷却器进行强制冷却，使因电液比例压力控制阀节流控制而产生的高温液压油的温度降低，从而使系统液压油温度得到有效控制。具体过程如下：1)当车辆行驶于平地或是爬坡工况时，闭式液压系统能量全部来自发动机，经过分动箱，传输到行走变量泵，输出压力油液经过单向阀进入驱动马达，双向比例平衡阀组中液压冲洗阀根据阀芯两端油路压力差，自动调整换向阀阀芯工作位置，切换到阀的上工作位，驱动马达排出的油液经过换向阀进入电液比例压力控制阀，通过控制电流输入信号将电液比例压力控制阀保持开口开度最大，行走系统回油路背压达到最小安全值，使马达获得最大驱动转矩，使系统节流损失降到最低。以系统实际输出的当前转速与系统设定期望转速的偏差为速度调节控制器输入经转速调节控制器解算输出行走变量泵的实时控制输入，进而通过连续调节行走变量泵的排量实现系统容积调速控制，使作用在驱动马达上的力矩处于动态平衡状态，实现重型车辆行走系统的调速稳速控制。2)当车辆行驶于下坡或是长下坡工况时，闭式液压系统能量除来自发动机供能外，部分能量来自车辆在自身重力作用下产生的下滑力，能量经过分动箱，传输到行走变量泵，输出压力油液经过单向阀进入驱动马达，此时，双向比例平衡阀组中液压冲洗阀根据阀芯两端油路压力差，自动调整换向阀阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略，其特征在于：持续负值载荷作用下(如下长坡工况)，重型车辆电液行走系统的缓速控制策略基于系统进回油路流量压力独立控制调节，将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，调整变量泵的排量，从而改变变量泵输出流量，实现驱动马达转速调速控制；基于当前系统实际转速与期望转速的偏差，通过加速度规划器设计出当前系统期望加速度，并以系统实际输出的当前加速度与期望加速度偏差为缓速调节控制器输入，经控制器解算输出电液比例压力控制阀的控制信号，通过系统回油路中该电液比例压力控制阀的压力控制调节，实现限速回油路背压压力连续精确控制调节，使驱动马达上由系统背压所产生的阻力转矩与重型车辆整体下滑力产生的驱动转矩平衡，实现驱动马达调速缓速控制。

【技术特征摘要】
1.一种重型车辆电液行走系统的进回油独立调节缓速控制策略，其特征在于：持续负值载荷作用下(如下长坡工况)，重型车辆电液行走系统的缓速控制策略基于系统进回油路流量压力独立控制调节，将速度控制和负值负载抑制两个问题解耦，通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，调整变量泵的排量，从而改变变量泵输出流量，实现驱动马达转速调速控制；基于当前系统实际转速与期望转速的偏差，通过加速度规划器设计出当前系统期望加速度，并以系统实际输出的当前加速度与期望加速度偏差为缓速调节控制器输入，经控制器解算输出电液比例压力控制阀的控制信号，通过系统回油路中该电液比例压力控制阀的压力控制调节，实现限速回油路背压压力连续精确控制调节，使驱动马达上由系统背压所产生的阻力转矩与重型车辆整体下滑力产生的驱动转矩平衡，实现驱动马达调速缓速控制。2.如权利要求1所述的控制策略，其特征在于：所述缓速控制策略通过系统进油路中行走变量泵的容积控制调节，以系统输出的实际转速与系统设定期望转速的偏差为控制器输入量，经转速调节控制器解算输出行走变量泵的实时控制输入，调整变量泵的排量，进而改变泵的输出流量，实现驱动马达转速调速控制。3.如权利要求1所述的控制策略，其特征在于：所述缓速控制策略通过对系统缓速回油路中双向比例平衡阀组的电液比例压力控制阀连续调节，使回油路背压压力跟随连续调整，从而使驱动马达在由背压所产生的阻力转矩与车辆整体下滑力产生的驱动转矩的共同作用下产生一定的加速度；同时以系统实际输出的当前加速度与期望加速度偏差为缓速调节控制器输入量，经背压调节缓速控制器解算输出电液比例压力控制阀的实时控制输入，经过电液比例压力控制阀的压力控制调节，获得回油路中缓速调节所需的背压压力，从而实现驱动马达缓速控制。4.如权利要求1所述的控制策略，其特征在于：所述缓速控制策略基于当前系统实际转速与期望转速的偏差，通过加速度规划器的期望加速度规划算法设计出当前系统期望加速度，其中期望加速度由期望加速度基值和期望加速度动态值两部分组成，期望加速度基值取决于期望车辆运行状态，匀速稳速行驶时设为0，期望加速度动态值综合转速偏差而定。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运华，刘伟，杨丽曼，张鹏，白玉岭，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11