提高液壓提升機速度特性的幾種伺服控制方案比

液壓提升機的主要功能在很大程度上依賴于液壓伺服變量液壓泵   量液壓馬達回路及其控制系統構成的驅動系統、大慣量滾筒一負載系統、電液定位與制動系統等多方協調平衡工作，而其速度特性，尤其是動態速度控制精度則主要取決于液壓驅動及其變量控制系統的特性。在液壓提升機的發展中，除降低噪聲、提高液壓系統工作效率和性等問題仍需繼續   并加以解決外，如何提高液壓提升機的動態控制精度以提高其   性、層位控制精度和乘坐舒適性等綜合性能，則是其所面臨的新問題，而實現液壓提升機的計算機控制則是較基本的手段。

液壓伺服系統的控制方案是實現液壓提升機計算機控制的關鍵，后的控制方案要求能系統的大功率(≥1000kW)、大負載、大慣量特性，增大系統的速度剛性，縮短負載擾動下系統的調節過程和保持系統高工作效率等；針對后的方案，選擇一種合適的控制算法并進行控制器的設計則是下一步的工作   。

液壓驅動系統是典型的具有大慣性負載、非線性、時變性的高階系統，其動態性能隨著負載的變化而變化很大，對這類系統開環控制想要達到較高的性能困難，因為系統無法預知由于各種干擾信號的存在而對輸出的影響，也就是很難對它們進行補償，只有采用閉環控制，同時采用多種控制策略來增強系統剛度，使系統控制精度達到較，這樣才能達到比較滿意的液壓提升性能。針對液壓提升機存在的問題，可同時采用模擬控制與數字控制方法來校正和控制、除了采用比較典型的PID控制、自適應控制、變結構控制等策略，近年來一些控制策略如模糊控制、神經網絡等人工智能控制策略也已   發展與應用。

本文簡要分析液壓提升機的現有液壓系統結構與控制方式的特點，提出了有可能成為液壓提升機速度控制方式的幾種液壓伺服方案，并根據實驗情況對其進行綜合性能簡單比較，目的在于為礦井液壓提升機的進一步   和設計提供參考依據。

現有液壓系統控制結構與特點

現有提升機系列產品為全液壓傳動與控制結構，其液壓系統的組成、工作原理基本相同，其中核心部分是液壓驅動系統。

液壓驅動系統是大功率時變負載與鉆度的液壓系統。變量泵控制定量馬達的液壓回路具有結構簡單、工作、恒轉矩輸出等特點，這類變量系統輸出的流量能跟隨輸入信號—減壓式比例閥閥芯位移作連續比例變化。在液壓提升機工作過程中，司機操作減壓式比例控制閥，向變量控制系統的比例液壓缸輸入一逐漸變化的壓力油，比例液壓缸位移控制伺服閥閥芯位移，伺服閥又通過差動液壓缸控制擺動缸體改變變量泵的斜盤傾角，使輸入液壓馬達的液壓油流量逐漸變化，從而控制液壓馬達的旋轉速度，實現提升容器的加速起動與減速運行，在恒速升降與低速爬行階段，司機保持操作手柄不動，從而完成一個提升循環。

液壓驅動系統為變量液壓泵直接反饋排量調節變量控制結構，和開環加簡單的手動操作比例式減壓閥控制方式，該控制方式中液壓泵輸出流量容易受負載的影響而不穩定，液壓泵的容積效率隨系統工作壓力的高低及液壓油鉆度的變化而變化，使液壓泵的輸出流量受負載及油溫的影響，由于液壓油的可壓縮性、管道的彈性、液壓元件的泄漏等因素的影響，加之系統又沒有設置馬達輸出速度檢測與反饋控制回路，系統不能自動負載變化等多種因素引起的液壓馬達輸出速度誤差，因此現有液壓驅動系統的速度控制精度較低，影響到了液壓提升機的   J陛，不能達到現代液壓提升機的控制和乘坐舒適性等性能要求。

因此，液壓驅動系統控制方案實現液壓提升機的計算機控制以   其綜合性能顯得迫切，以下提出幾種提高系統的速度剛性、縮短負載擾動調節時間、保持系統工作效率的大功率、大慣量負載泵控馬達伺服系統的控制方案，并進行比較。

這是一個閥控缸位置伺服系統和泵控馬達系統串聯而成的系統。伺服閥控制液壓缸的活塞位移，推動變量泵的斜盤以調整傾角，使泵的輸出流量變化，從而改變馬達的轉速。當系統外負載變化時，系統壓力隨之變化，泵和馬達的泄漏量也隨之變化，這時液壓馬達的輸出轉速必然改變，為了達到穩速的目的，采用   的控制措施來彌補液壓馬達速度的變化，如數字式PID調節器。此時，通過測速裝置測出的馬達轉速變化量，通過比例環節使控制信號形成誤差信號，并通過控制器后輸入伺服閥，使變量泵的流量增大，以達到補償泄漏，穩速的目的。

該系統具有較好的性、穩定性和抗干擾能力，若能合理設計控制器，系統的性能將獲得進一步   。這類系統除泵和馬達外，沒有其他泄漏，因為泄漏所占的比例相當小，且系統壓力又隨負載而變，即系統壓力與外負載相匹配，因而系統效率很高，適于大功率場合，同時不用考慮伺服系統本身要單獨使用油源的問題。這是一閥控系統，其效率很低，較大不超過38.5%，但消耗的功率并不大。