变量泵控制技术动态介绍

变量泵通过排量调节来适应机械在作业时的复杂工况要求，具有明显的优点，被广泛使用。

一、变量控制的途径

变量泵的控制方式多种多样，主要有压力切断控制、功率控制、排量控制和负载敏感控制四种基本控制方式。通过这四种基本控制方式的组合，可以得到具有复杂输出特性的组合控制。

电液控制变量泵可以方便地实现对流量、压力等参数进行调整进而实现各种复杂的控制，以合理的负载功率匹配和软起动，并自动保持*状态，达到提高控制性能和节能的目标，同时可以实现与上位机或其他电子控制器的通信，实现一定的网络化功能和故障诊断功能。

数字控制液压泵能够接收数字量的控制信号，以改变液压泵的输出参数，实现对液压系统的控制和调整。目前主要有变频控制和变排量控制两种方式。其中变频控制是通过变频电动机或伺服电动机改变液压泵的转速实现。对变排量控制而言，所有的变量类型都是靠改变斜盘倾角或定子偏心实现，因此有可能采用同样的硬件结构，利用传感器的检测，采用不同的软件程序来实现多种控制形式。基于这一思想，数字控制变量泵应运而生。数字控制变量泵的电机械转换器可以通过多种方式来实现，如采用步进电动机、高速开关阀、高响应比例阀、伺服阀等元件。在目前的技术水平下，采用比例阀的形式较多。比例放大器接收数字控制信号，输出PWM信号控制比例阀的动作，由比例阀驱动变量活塞的运动实现变量，同时将变量活塞的运动反馈回控制器实现闭环控制。

二、国外研究现状

1.国外研究现状

早在1981年日本制钢所就展出一台比例变量泵，其上采用了CPU*处理器、压力传感器、比例溢流阀、变量活塞行程检测装置，通过将压力、流量、电动机功率三种信号反馈给CPU使泵的输出可实现比例流量、恒压、恒功率三种控制形式。其后上各大公司相继开发了类似产品，目前典型的产品主要有德国博世力士乐的A4VSO型号，如图1所示。

A4V主泵集成了位移传感器、压力传感器、控制阀和的数字控制器，另外还有专门开发的zui小值程序控制器（固化在电子控制器VT12350内），实现压力、流量和功率的优先权选择判断。A10VO数字控制变量泵内部集成了变量控制阀和斜盘角度传感器，也可选配压力传感器、转速传感器及其他设定指令输入器件，通过不同组合和程序的调整可实现流量、压力、功率、负载敏感等多种控制形式。意大利ATOS公司的PVPC电液比例控制泵，通过集成PES数字控制器，可实现流量和压力的闭环控制，同时可限制zui大功率，允许系统zui小压力接近于零，并提供了较为丰富的数据接口种类，包括RS232串行数据接口、CAN和ROFIBUS-DP总线接口。PARKER公司PV系列柱塞泵产品开发了专门的数字控制器，它通过RS232总线进行参数设定，能够使用基于PC的软件编程，能够设定斜坡时间，能覆盖全系列不同规格液压泵。通过该控制器，能够实现排量控制、压力控制和功率控制。这几种方案都是通过位移传感器检测斜盘倾角来间接对流量进行表达，对流量的控制均是通过排量来体现，因容积效率的影响，在流量控制方而均存在一定的误差。日木川崎公司开发的数字控制变量泵采用专门的流量传感器实现流量的直接检测，因此在流量控制方面效果好。

2．国内研究现状

国内研究主要集中在各大院校和研究院所。北京航空航天大学开展了智能泵的研究，在泵中集成了压力传感器、位置传感器、温度传感器等，利用独立供油的伺服阀对变量泵进行控制，如图2所示。该智能泵的方案能够按照要求选择工作模式和被调节量，然后采集对应的被调量实现反馈控制，表现了非常强的柔性和适应性。其控制器基于89C51单片机实现，通过1553B总线与机载公共设备管理系统液压子系统的计算机相连。该方案能够很好地实现飞行器飞行状态与液压系统工作状态的匹配，在节能方面有了很大的改善。哈尔滨工业大学采用快速控制原型技术进行了数字控制柱塞泵的研究，其数字控制泵由数字控制器（包括功能控制器、逻辑控制器）、主液压泵、电液伺服阀、传感器（包括位置传感器、压力传感器）组成，能够实现压力、流量、功率等多种功能的调节。太原科技大学基于自主开发研制的新型径向柱塞泵，利用比例技术开发了相关的数字控制变量径向柱塞泵。贵州力源液压有限公司正在从事数字控制液压泵的产业化开发。