一种基于液力加载装置的扭矩控制方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于液力加载装置的扭矩控制方法及系统，该方法是通过扭矩反馈，闭环控制流体对运动物体的阻力来形成液力加载装置所需的扭矩负载，可以解决液力加载装置在加载过程中对加载扭矩精确控制的问题。本发明专利技术的方法及系统以液力加载装置工作时产生的流体阻力作为控制量，比例溢流阀的工作参数作为调节量，通过PID调节器计算出控制量参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，实现对流体阻力的控制,从而在液压加载装置的输出端得到准确的扭矩输出值。

A torque control method and system based on hydraulic loading device

【技术实现步骤摘要】
一种基于液力加载装置的扭矩控制方法及系统
本专利技术属于工程流体力学应用的
，提供一种基于液力加载装置的扭矩控制方法。
技术介绍
运动的物体在流体内有相对运动时，物体会受到流体的阻力，该阻力的大小与流体密度、流体的粘滞性、流体速度变化梯度、接触面积、接触面的表面粗糙度等多种因素有关。流体阻力的产生原因多样，不能通过常规、有效的手段来获得流体阻力的各种控制方法和参数，并且没有合适准确的计算公式，传统控制方法大都依靠以往经验或现场调试来完成，不能实现扭矩精确控制。传统的方法对于流体阻力不能做到精确的控制；当物体运动的速度和流体的温度发生改变时，流体阻力也会发生相应变化，传统的控制方法由于没有形成闭环，不能实现自动补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，该方法是通过扭矩反馈，闭环控制流体对运动物体的阻力(简称流体阻力)来形成液力加载装置所需的扭矩负载，可以解决液力加载装置在加载过程中对加载扭矩精确控制的问题。液力加载装置在加载试验过程中采用本方法可形成扭矩闭环，动态控制液压腔内流体高度和压力从而改变流体阻力，快速形成一个准确、稳定的扭矩负载，满足了液力加载装置在加载试验中扭矩精确变化的要求。与传统方法相比，本专利技术同时还具有的优越性是：避免了具体的公式计算，逻辑简单、易于实现；扭矩的闭环控制，保证模拟出的扭矩负载准确、稳定，保证了液压加载装置在加载试验中采集的数据准确。本专利技术提出的技术方案为：一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下内容：液力加载装置工作时，扭矩控制值和传动轴上的扭矩传感器值比较作为输入，通过PID调节器实时得出液压腔的流体阻力控制量参数，控制液压腔出口的比例溢流阀的工作参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，用于对液压加载装置液压腔流体阻力的控制,在液压加载装置的输出端得到扭矩控制值；其中，液力加载装置包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液液压腔中转动；油液的液压腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节液压腔的出油口的开口大小，齿轮在液压腔中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器。一种基于液力加载装置的扭矩控制系统，其特征在于，包括液力加载装置和PID调节器，液力加载装置包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液中转动；油液的压力腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节油液的压力腔的出油口的开口大小，液力加载装置的传动轴转动，则齿轮在油液中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器；扭矩控制值和传动轴上的扭矩传感器值比较作为PID调节器输入，通过PID调节器实时得到液压腔出口的比例溢流阀的工作参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，用于对液压加载装置液压腔流体阻力的控制,在液压加载装置的输出端得到的扭矩控制值。一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下内容：S1：确定需要得到的扭矩大小为扭矩M1；S2：根据扭矩传感器的产生扭矩反馈信号为扭矩M2，与扭矩M1比较得到扭矩差值ΔM；采用PID调节器，使扭矩M2与扭矩M1的扭矩差值ΔM差值为零时，得到比例溢流阀的表示溢流阀开口大小的工作参数；PID调节器的具体控制过程为：输入扭矩差值ΔM，通过PID调节器输出比例溢流阀的表示溢流阀开口大小的工作参数，比例溢流阀的开口大小根据该工作参数执行，则液力加载装置内的液压腔内油液的压力变化；接着扭矩传感器的扭矩M2相应变化；PID调节器再次输出新的表示溢流阀开口大小的工作参数；当扭矩传感器的扭矩值M2变化到与扭矩需求信号的扭矩M1的差值达到一定要求的范围时或者为零时，PID调节器控制比例溢流阀的工作参数达到稳定值；S3：比例溢流阀采用PID调节器输出的比例溢流阀的稳定值；S4：此时的扭矩传感器输出的扭矩M2即为需要得到的扭矩大小。其中，液力加载装置具体限定为：包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液液压腔中转动；油液的液压腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节液压腔的出油口的开口大小，齿轮在液压腔中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器。本专利技术的技术效果是：本专利技术提出的一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，采用流体阻力的闭环控制，可以精确地模拟液力加载装置所需的实际负载扭矩，控制灵敏，响应迅速、准确，能广泛适用于各种车辆传动箱和变速箱体的加载试验，为传动箱部件的各种参数指标提供准确的试验数据，很好的实现了车辆整体装配前的质量控制。另外采用本方法还可以为各种液压变矩器和液压减速器在不同的转速、油液介质及温度下提供准确的扭矩。附图说明图1流体对运动物体的阻力示意图；图2本专利技术的扭矩控制方法的扭矩控制逻辑框图。图3一种液力加载装置的具体结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术进一步详细地描述。本专利技术的原理是：流体力学中指出，物体在流体内运动时，由于流体的粘滞性和压缩性会产生流体阻力t。本方法就是采用自校正、自适应算法，闭环控制液压加载装置工作时的流体阻力t，从而得到所需的加载扭矩。液力加载装置工作时产生的流体阻力t可近似的看成两个部分：压差阻力t1和内摩擦力t2，即t≈t1+t2。其大小与流体的密度、齿轮运动的线速度、流体与齿轮的在垂直于运动方向的接触面积、接触面粗糙度和流体的粘滞性等多种因素有关。如图1所示：液力加载装置的齿轮轴在作逆时针旋转运动时，齿轮的两个侧面由于液体粘滞性产生的流线分离，会形成了大量的涡流，造成涡流区压强减少，从而在齿轮的两侧形成了很大的压差阻力t1，如果流体的阻力系数为CD，密度为ρ，在垂直于运动方向的流体和齿轮轴的齿面接触面积为A，线速度为V，与流体接触的齿轮轴的齿数为n,那么齿轮在流体内运动时受到的压差阻力t1≈n*CD*ρ*A*V2/2。还有流体间的相对运动产生的内摩擦力t2，根据牛顿的内摩擦定律换算得出内摩擦力t2＝n*μA，其中μ为粘度系数，n为与流体接触的齿数，A表示接触面积，表示流体的速度梯度。由上述公式可以看出：液力加载装置工作时产生的压差阻力t1和内摩擦力t2都与流体的流动性有关；而改变油液的压力，油液的流动性会发生变化，从而流体阻力t也会相应变化。因此可以得出：实时改变液压加载装置液压腔内流体的压力P可以得到一个不同转速下，在一定范围内可随时调整、相对稳定的流体阻力t。本方法关键为：是以液力加载装置工作时产生的流体阻力作为控制量，比例溢流阀的工作参数作为调节量，通过PID调节器计算出控制量参数(控制比例溢流阀的工作参数)，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，实现对流体阻力t的控制,从而在液压加载装置的输出端得到准确的扭矩输出值。具体工作过程，如图2逻辑框图所示：扭矩输入信号M1和扭矩传感器的反馈信号M2进行比较产生扭矩偏差ΔM，通过PID调节器计算出比例溢流阀的工作参数(表示溢流阀开口大小)，使调节液压加载装置液压腔内产生一定的油液压力，油液压力的变化引起内摩擦力t发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下内容：/n液力加载装置工作时，扭矩控制值和传动轴上的扭矩传感器值比较作为输入，通过PID调节器实时得出液压腔的流体阻力控制量参数，控制液压腔出口的比例溢流阀的工作参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，用于对液压加载装置液压腔流体阻力的控制,在液压加载装置的输出端得到扭矩控制值；/n其中，液力加载装置包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液液压腔中转动；油液的液压腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节液压腔的出油口的开口大小，齿轮在液压腔中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下内容：
液力加载装置工作时，扭矩控制值和传动轴上的扭矩传感器值比较作为输入，通过PID调节器实时得出液压腔的流体阻力控制量参数，控制液压腔出口的比例溢流阀的工作参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，用于对液压加载装置液压腔流体阻力的控制,在液压加载装置的输出端得到扭矩控制值；
其中，液力加载装置包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液液压腔中转动；油液的液压腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节液压腔的出油口的开口大小，齿轮在液压腔中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器。


2.一种基于液力加载装置的扭矩控制系统，其特征在于，包括液力加载装置和PID调节器，
液力加载装置包括传动轴和齿轮，传动轴带动齿轮在油液中转动；油液的压力腔出口具有比例溢流阀，比例溢流阀能够调节油液的压力腔的出油口的开口大小，液力加载装置的传动轴转动，则齿轮在油液中转动产生流体阻力，传动轴上具有扭矩传感器；
扭矩控制值和传动轴上的扭矩传感器值比较作为PID调节器输入，通过PID调节器实时得到液压腔出口的比例溢流阀的工作参数，实时调整液力加载装置液压腔内的油液压力，用于对液压加载装置液压腔流体阻力的控制,在液压加载装置的输出端得到的扭矩控制值。


3.一种基于液力加载装置的扭矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下内容：
S1：确定需要得到的扭矩大小为扭矩M1；
S2：根据扭矩传感器的产生扭矩反馈信号为扭矩M2，与扭矩M1比较得到扭矩差值ΔM；采用PID调节器，使扭矩M2与扭矩M1的扭矩差值ΔM差值为零时，得到比例溢流阀的表示溢流阀开口大小的工作参数；
PID调节器的具体控制过程为：输入扭矩差值ΔM，通过PID调节器输出比例溢流阀的表示溢流阀开口大小的工作参数，比例溢流阀的开口大小根据该工作参数执行，则液力加载装置内的液压腔内油液的压力变化；接着扭矩传感器的扭矩M2相应变化；PID调节器再次输出新的表示溢流阀开口大小的工作参数；
当扭矩传感器的扭矩值M2变化到与扭矩需求信号的扭矩M1的差值达到一定要求的范围时或者为零时，PID调节器控制比例溢流阀的工作参数达到稳定值；
S3：比例溢流阀采用PID调节器输出的比例溢流阀的稳定值；
S4：此时的扭矩传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵勇，马强，常青，张爱国，王晓永，赵军，吕岩，郭永杰，刘庆华，汤若奇，毛晓宇，白光明，陈通，李晓杰，邬盟，蔺璇，郭强，宋孝微，李雪童，王晓杰，赵菲，雷瑜嘉，李平，郝春宝，李成荣，
申请(专利权)人：内蒙古第一机械集团有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15