液压控制系统和方法技术方案

控制与机器的摆动机构(105)相关联的闭环液压回路(164)以获得摆动机构(105)的加速和减速期间的压力控制和滑行期间的速度控制两者。以此方式，闭环液压回路(164)中的系统压力在加速和减速期间维持在最大允许压力之下，并且摆动机构(105)可以在滑行期间以期望的恒定速度旋转。这是通过根据泵的期望排量与其实际排量之间的比较，以不同的控制模式控制调节可变排量泵(140)的排量的液压致动器(142)来实现的。

Hydraulic control system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液压控制系统和方法
本专利技术总体上涉及一种液压控制系统和方法，尤其涉及一种用于液压机械的闭环摆动控制。
技术介绍
例如液压挖掘机的液压机械使用发动机来驱动液压泵的发动机，液压泵又向液压机构的多个液压回路提供液压动力。每个液压回路可以包括一个或多个致动器，例如液压缸和/或液压马达。多个液压致动器各自可能需要来自一个或多个液压泵的液压流体流以操作相关联的液压缸或液压马达。每个液压致动器所需的流量可以根据操作者输入而变化。可以控制液压泵以向液压系统供应多个液压致动器中的每一个所需的液压流。在一些系统中，多个液压回路包括闭环液压回路。闭环液压回路可包括由设置在闭环液压回路中的一个或多个可变排量泵供应所需流量的一个或多个液压马达。已经实施了各种控制系统来控制闭环液压回路中的可变排量泵。所公开的系统和方法至少部分涉及改进已知系统。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及一种用于机器的液压控制系统。所述液压控制系统包括闭环液压回路，所述闭环液压回路包括液压马达和至少一个可变排量泵，所述可变排量泵配置成向所述至少一个液压马达供应加压液压流体。液压马达配置成使机器的摆动机构旋转。所述液压控制系统还包括配置成调节所述至少一个可变排量泵的排量的至少一个致动器，以及控制单元。该控制单元被配置成接收指示该至少一个可变排量泵的期望排量的第一输入，接收指示该至少一个可变排量泵的实际排量的第二输入，并且控制该至少一个可变排量泵至少一个致动器，在当所述实际排量与所述期望排量不匹配时，以第一控制模式调节所述至少一个可变排量泵的排量，并且当所述实际排量与所述期望排量匹配时，以第二控制模式调节所述至少一个可变排量泵的排量。在本专利技术的另一方面，一种机器包括发动机和本专利技术的上述方面的液压控制系统。该至少一个可变排量泵被配置成由该发动机提供动力。在本专利技术的又一方面，一种控制机器的摆动机构的方法，所述机器包括闭环液压回路，所述闭环液压回路包括液压马达、至少一个可变排量泵以及至少一个致动器，所述至少一个可变排量泵配置成向所述至少一个液压马达供应加压液压流体以使所述摆动机构旋转，该致动器被配置成调节该至少一个可变排量泵的排量，该方法包括接收指示所述至少一个可变排量泵的期望排量的第一输入，接收指示所述至少一个可变排量泵的实际排量的第二输入，并且当所述实际排量与所述期望排量不匹配时，以第一控制模式调节所述至少一个可变排量泵的排量，并且当所述实际排量与所述期望排量匹配时，以第二控制模式调节所述至少一个可变排量泵的排量。根据以下描述和附图，本专利技术的其他特征和方面将是清楚明白的。附图说明图1是根据本专利技术的示范性实施例的机器的示意图；图2示意性地示出了根据本专利技术的示范性实施例的液压控制系统；图3示出了多个图表，这些图表展示了根据本专利技术的示范性实施例的液压控制系统的示范性操作；图4示出了多个图表，这些图表展示了液压控制系统的另一示范性操作；图5示出了示出在此公开的示范性控制中使用的加速图的图表；以及图6示出了根据在此公开的示范性控制的减速图。具体实施方式以下是本专利技术的示范性实施例的详细描述。这里描述的示范性实施例旨在教导本专利技术的原理，使得本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并且对于许多不同的应用来实现和使用本专利技术。因此，示范性实施例并不旨在并且不应被认为是对保护范围的限制描述。相反，保护范围应由所附权利要求书限定。本专利技术部分地基于以下认识：在液压挖掘机的已知摆动系统中，执行摆动系统的基于扭矩的控制。在该控制中，由挖掘机的操作者操作的控制杆的杆位置对应于施加到摆动系统的摆动马达的恒定转矩。因此，所得到的控制不是基于速度的，即，不能控制摆动机构以期望的恒定速率旋转。此外，当杠杆返回到空档位置时，控制不会导致摆动系统的自动停止。因此，已经认识到需要一种解决方案，其允许基于速度的控制，优选地结合基于扭矩的控制。本专利技术还部分地基于以下认识：在用于液压挖掘机的摆动系统的已知控制系统中，需要额外的硬件来允许闭环摆动系统的压力控制。在一种已知的解决方案中，提供了附加的平衡阀，该平衡阀与显著的成本相关联。此外，附加硬件的故障减轻是复杂的。因此，优选具有一种解决方案，其中不再需要附加硬件，并且可以以不同的方式实现压力控制。根据本专利技术，已经认识到，摆动系统的基于速度的控制，连同诸如压力控制和中断能量回收的附加特征，可以通过提供以软件实现的智能模式管理器来实现，以便根据摆动机构是加速/减速还是滑行/停止而在不同控制模式之间切换。由于在软件中实现，先前用于执行压力控制的附加阀的功能可以在软件中建模，并且可以省略阀。这导致降低的成本和维护工作。现在参照附图，机器100的示范性实施例在图1中示意性地示出。机器100可以是液压挖掘机(例如大型采矿挖掘机)或包括具有闭环液压回路的液压系统的任何其他作业机器。机器100包括发动机102。发动机102为机器100及其各种部件提供动力。合适的发动机可包括汽油动力发动机、柴油动力发动机、电动发动机或不同类型发动机的任何组合。在一个实施例中，发动机102是柴油发动机，其通过动力传递机构、例如轴或变速箱(未示出)产生动力并将动力传递到机器100的其他部件。发动机102产生例如通过由发动机102提供动力的一个或多个泵转换成液压动力的机械动力输出。机器100还包括操作员站或驾驶室104，其包含用于操作机器100的控制器，例如输入装置106。驾驶室104是可旋转地安装在机器100的底架101上的上部结构103的一部分。输入装置106可以实施为一个或多个操纵杆、杠杆、按钮等，并且可操作地连接到机器100的液压系统108。液压系统108包括流体部件，例如液压致动器或缸、箱、阀、蓄能器、孔口和用于产生液压流体的加压流的其他合适部件。液压系统108还包括流体源，例如一个或多个罐和/或贮存器112，以及一个或多个液压泵，液压泵可以包括可变排量泵、固定排量泵、可变输送泵或其他合适的加压系统。液压泵可以可驱动地连接到发动机102，或者可以经由齿轮机构等间接地连接到发动机102。还可以设想，液压系统108可以包括相互连接以为液压系统108提供液压流体的多个加压流体源。液压系统108可以包括多个液压致动器，例如用于操作机器100的悬臂的液压致动器120A、120B、用于操作机器100的操纵杆的液压致动器122、用于操作铲斗的液压致动器124机器100，包括一个或多个液压马达，例如用于操作机器100的摆动机构105(见图2)的液压马达130(见图2)，以及与机器100的左推进驱动和右推进驱动相关联的液压马达。摆动机构105可操作以相对于机器100的底架101旋转上部结构103。应当理解，在其他实施例中，可以为不同的液压回路提供不同数量的液压马达和/或液压致动器。液压系统108还包括用于操作液压马达130的液压控制系统116，这将在下面更详细地描述。机器100还包括适于控制液压系统108和机器100的其他部件(例如液压控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机器(100)的液压控制系统(116)，包括：/n闭环液压回路(164)，所述闭环液压回路包括液压马达(130)和配置成向至少一个液压马达(130)供应加压液压流体的至少一个可变排量泵(140)；/n至少一个致动器(142)，所述致动器配置成调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量；以及/n控制单元(114)，被配置为：/n接收指示所述至少一个可变排量泵(140)的期望排量的第一输入；/n接收指示所述至少一个可变排量泵(140)的实际排量的第二输入；以及/n当所述实际排量与所述期望排量不匹配时，以第一控制模式控制所述至少一个致动器(142)以调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量，并且当所述实际排量与所述期望排量匹配时，以第二控制模式控制所述至少一个致动器(142)以调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170922 EP 17192657.91.一种用于机器(100)的液压控制系统(116)，包括：
闭环液压回路(164)，所述闭环液压回路包括液压马达(130)和配置成向至少一个液压马达(130)供应加压液压流体的至少一个可变排量泵(140)；
至少一个致动器(142)，所述致动器配置成调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量；以及
控制单元(114)，被配置为：
接收指示所述至少一个可变排量泵(140)的期望排量的第一输入；
接收指示所述至少一个可变排量泵(140)的实际排量的第二输入；以及
当所述实际排量与所述期望排量不匹配时，以第一控制模式控制所述至少一个致动器(142)以调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量，并且当所述实际排量与所述期望排量匹配时，以第二控制模式控制所述至少一个致动器(142)以调节所述至少一个可变排量泵(140)的排量。


2.如权利要求1所述的液压控制系统，其中，所述至少一个致动器(142)包括至少一个液压致动器(142)，所述液压控制系统进一步包括：
导阀组件(143)，导阀组件配置成根据来自控制单元(114)的命令向至少一个液压致动器(142)供应液压流体。


3.如权利要求2所述的液压控制系统，其中
所述导阀组件(143)包括第一导阀(144A)和第二导阀(144B)，所述第一导阀(144A)配置成在所述控制单元(114)的控制下向所述至少一个液压致动器(142)的第一输入(X1)供应加压流体，所述第二导阀(144B)配置成在所述控制单元(114)的控制下向所述至少一个液压致动器(142)的第二输入(X2)供应加压流体。


4.如权利要求3所述的液压控制系统，进一步包括：
先导供给压力传感器(151)，所述先导供给压力传感器配置成检测供给到第一导阀(144A)和第二导阀(144B)的先导流体的压力；
成对的先导压力传感器(152，153)，先导压力传感器配置成检测供应到第一输入(X1)和第二输入(X2)的流体的压力；以及
成对的系统压力传感器(156，157)，系统压力传感器被配置成在至少一个可变排量泵(140)的上游和下游检测闭环液压回路(164)中的系统压力，
其中控制单元(114)被配置成至少部分地基于来自先导供应压力传感器(151)、成对的先导压力传感器(152，153)以及成对的系统压力传感器(156，157)中的一个或多个的检测结果来控制导阀(144A，144B)。


5.如权利要求1至4中任一项所述的液压控制系统，进一步包括：
输入装置(106)，输入装置被配置成接收对应于机器(100)的摆动机构(105)的所期望的旋转速率和方向的操作员输入，
其中控制单元(114)操作性地联接至输入装置(106)上并且被配置成至少部分地基于所期望的旋转速率和方向来确定至少一个可变排量泵(140)的期望排量。


6.如权利要求5所述的液压控制系统，
其中，第一控制模式是压力控制模式，其中，控制单元(114)控制至少一个致动器(142)，使得闭环液压回路(164)中的系统压力不超过至少部分地基于摆动机构(105)的期望速率的绝对值设定的最大期望系统压力。


7.如权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·约翰逊，M·比特，S·库加蒂，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US