CN101253334A - 独立计量阀控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于作业机械(10)的液压控制系统(24)。该液压控制系统包括：流体致动器(30c)，其具有第一室(56)和第二室(58)；第一和第二计量阀(32，28)，其具有可移动以分别使第一和第二室充注和排放的阀元件；以及至少一个流体传感器(40)，其构造成用于产生表示流体致动器上的载荷的载荷信号。所述液压控制系统还包括操作员界面装置(22)，其可移动以产生流体致动器的希望速度信号。该液压控制系统还包括与第一和第二计量阀、所述至少一个流体传感器以及操作员界面装置相联的控制器(48)。该控制器构造成用于根据希望速度信号使第一计量阀的阀元件移动到一位置，以及根据载荷信号和第二室中的希望压力使第二计量阀的阀元件移动到一位置。

Description

独立计量阀控制系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及一种控制系统和方法，更具体地涉及一种用于控制独立的计量阀装置的系统和方法。
背景技术
作业机械如挖掘机、装载机、推土机、机动平路机和其它类型的重型机械使用多个液压致动器来完成不同的任务。这些致动器通常是基于操作员界面装置的致动位置进行速度控制的。例如，可使操作员界面装置如操纵杆、踏板或其它任何适宜的操作员界面装置运动以产生表示有关液压致动器的希望速度的信号。当操作员移动界面装置时，操作员希望液压致动器以相关的预定速度运动。但是，该预定速度是在作业机械的制造过程中设定的，(设定时)通常未向液压致动器施加载荷。在作业机械的操作过程中，当向液压致动器施加的载荷较小时，液压致动器可按与操作员所希望的速度基本上相等的速度运动。但是，当向液压致动器施加的载荷较大时，液压致动器可能会以较慢的、未预期或不希望的速度运动。如果不考虑载荷情况而试图控制液压致动器的速度会导致液压致动器剧烈地或急剧地发生运动。
在2005年4月19日授予Pfaff等人的U.S.专利No.6,880,332(’332专利)中描述了一种改善液压致动器速度的可预见性并实现液压致动器的平稳运行的方法。’332专利描述了一种由电液压比例阀控制以在不同的计量模式下运行的液压制动器。操纵杆位置信号转换成液压致动器的希望速度信号。然后利用该希望速度信号发出各电液压比例阀的开启量的指令，以用希望速度驱动液压致动器。液压致动器上的载荷通过测量与液压致动器相关的压力来确定，液压致动器基于所确定的载荷在不同模式下运行。使用一种转变策略进行运行模式之间的转变，其中，供给管线和回流管线的压力设定成在从旧运行模式转变之前新运行模式所要求的阈值压力。
尽管’332专利的液压致动器和控制策略可通过使运行模式以测得的载荷状况为基础来改善流体致动器在变化载荷下的速度可预测性，但很复杂且仍然缺乏足够的控制。特别地，由于要根据希望速度信号对每个电液压比例阀进行控制，将使控制策略复杂且需要准确的定时和校准以避免不希望的阀的相互作用。此外，由于阀的开启量仅以希望速度为基础，压力波动仍能严重地影响液压致动器的可预测性。
本发明所公开的液压控制系统意在克服上述的一个或多个问题。
发明内容
一方面，本发明涉及一种液压控制系统。该液压控制系统包括具有第一室和第二室的流体致动器、第一计量阀和第二计量阀。所述第一计量阀具有一阀元件，该阀元件可在允许加压流体流入第一室以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止加压流体流入第一室的第二位置之间移动。所述第二计量阀具有一阀元件，该阀元件可在允许流体从第二室中流出以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止流体从第二室中流出的第二位置之间移动。所述液压控制系统还包括：至少一个与流体致动器相联的流体传感器，并构造成产生表示流体致动器上的载荷的载荷信号；以及操作员界面装置，该操作员界面装置能够移动以产生表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号。所述液压控制系统还包括与第一和第二计量阀、所述至少一个流体传感器以及操作员界面装置相连的控制器。该控制器构造成根据希望速度信号使第一计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置，以及根据载荷信号和第二室中的希望压力使第二计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置。
另一方面，本发明涉及一种操作液压控制系统的方法。该方法包括：计量进入液压致动器的第一室中的加压流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动；以及计量来自液压致动器的第二室的流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动。该方法还包括：检测流体致动器上的载荷并产生表示载荷的载荷信号。该方法还包括：接收表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号。该方法还包括：根据希望速度信号计量进入第一室的流体，以及根据载荷信号和第二室中的希望压力计量来自第二室的流体。
附图说明
图1是示例示出的作业机械的侧视示意图；
图2是示例示出的用于图1的作业机械的液压控制系统的示意图；
图3是对图2的控制系统的示例性操作方法进行说明的流程图；以及
图4是对图2的控制系统的另一示例性操作方法进行说明的流程图。
具体实施方式
图1示出一示例性的作业机械10，该作业机械10具有多个部件。作业机械10可以是执行与采矿业、建筑业、耕作、运输业或现有技术所知的任何其它行业有关的某些类型的操作的固定式的或可移动式的机械。例如，作业机械10可以是运土机械，如挖掘机、推土机、装载机、锄耕机、机动平路机、自动倾卸卡车或任何其它运土机械。作业机械10可包括机架12、作业机具14、将作业执行装置14连接到机架12的一个或多个液压致动器30a-c、操作员工作站16、动力源18和至少一个牵引装置20。
机架12可包括任何支承作业机械10的运动的结构单元。机架12可例如体现为连接动力源18与牵引装置20的静止的底架、联接系统的可动的机架构件、或现有技术所知的任何其它的机架。
单个作业机械10上可安装多个不同的作业机具14，这些作业机具可通过操作员工作站16进行控制。作业机具14可包括用于执行特定任务的任何装置，如铲斗、叉状装置、切割装置、抓紧装置或现有技术所知的任何其它的执行任务用装置。作业机具14可经由导向枢轴、经由联接系统、经由一个或多个液压缸、经由电机或通过任何其它适宜的方式与作业机械10相连。作业机械14可构造成以现有技术所知的任何方式相对于作业机械10枢转、转动、滑动、摆动、抬升或移动。
操作员工作站16可构造成接收来自作业机械操作员的、表示所希望的作业机具运动的输入。具体地，操作员工作站16可包括操作员界面装置22，其实现为位于座椅一侧的、单轴线或多轴线的操纵杆。操作员界面装置22可以是比例型的控制器，它构造成用于定位和/或定向作业机具14和产生表示作业机具14的所希望的速度的界面装置位置信号。可以设想在操作员工作站16中包括其它和/或不同的操作员界面装置，例如操作盘、旋钮、推拉装置、开关、踏板及现有技术中已知的其它操作员界面装置。
动力源18可实现为发动机，例如柴油机、汽油机、由气体燃料驱动的发动机或现有技术中已知的任何其它类型的发动机。可以设想动力源18可选择地实现为其它动力源，如燃料电池、能量存贮装置、电动机或液力马达或现有技术中已知的其它动力源。
牵引装置20可包括位于作业机械10各侧(仅示出一侧)的履带。可选择地，牵引装置20可包括车轮、带或其它牵引装置。牵引装置20可以能转向或不能转向。可以设想牵引装置20是液压控制的、机械控制的、电力控制的或通过任何其它适宜的方式进行控制。
如图2所示，作业机械10可包括液压控制系统24，该液压控制系统24具有多个共同配合以使作业机具14运动的流体部件。具体地，液压控制系统24可包括保持流体供给的容器26以及构造成用于对流体加压和将加压的流体引导至液压致动器30a-c的源28。液压控制系统24还可包括头端供给阀32、头端排放阀34、杆端供给阀36、杆端排放阀38、头端压力传感器40、杆端压力传感器42和加速传感器44。液压控制系统24还可包括与液压控制系统24的流体部件相连的控制器48。可以设想液压控制系统24包括其它和/或不同的部件，如蓄能器、节流孔、节流阀、卸压阀、混合阀、压力平衡通道、温度传感器、位置传感器和现有技术中已知的其它此类部件。
容器26可由构造成用于保持流体供给的存贮器组成。所述流体可包括例如专用液压油、发动机润滑油、传动润滑油或现有技术中已知的任何其它流体。作业机械10中的一个或多个液压系统可从容器26中抽取流体和使流体返回到容器26中。还可以设想液压控制系统24与多个独立的流体容器相连。
源28可构造成用于产生加压流体流，并可包括泵，如可变排量泵、固定排量泵或现有技术中已知的任何其它加压流体源。源28可例如通过副轴(countershaft)50、传动带(未示出)、电路(未示出)或通过其它任何适宜的方式可驱动地与作业机械10的动力源18相连。可选择地，源28可经由转矩变换器、传动箱或以现有技术中已知的任何其它方式间接地与动力源18相连。可以设想多个加压流体的源(部件)彼此相连以向液压控制系统24提供加压流体。
应注意到，尽管图1示出了用30a、30b、30c标记的三个液压致动器，为简单起见，图2的液压系统示意图仅示出了液压致动器30c。因此，尽管对液压控制系统24的全部说明都将只参照液压致动器30c进行，但是，这些说明同样适用于液压致动器30a和30b。
液压致动器30c可包括一流体缸，该流体缸经由直接枢轴(directpivot)、经由液压致动器30c在其中形成一构件的联接系统或通过任何其它适宜的方式将作业机具14连接到机架12(参考图1)。可以设想，可选地将流体缸以外的液压致动器设置在液压控制系统24内，如液压马达或现有技术中已知的任何其它类型的致动器。如图2所示，液压致动器30c可包括管52和设置在管52中的活塞组件54。管52和活塞组件54之一可与机架12可枢转地相连接，而管52和活塞组件54中的另一个可与作业机具14可枢转地相连接。除此以外，可以设想，管52和/或活塞组件54固定连接在机架12或作业机具14上。液压致动器30c可包括通过活塞60分隔的第一室56和第二室58。第一和第二室56和58可选择性地被供以来自源28的加压流体，并选择性地与容器26相连，以使活塞组件54在管52中移位，从而改变液压致动器30c的有效长度。液压致动器30c的膨胀和收缩可起到辅助作业机具14的运动的作用。
活塞组件54可包括轴向与管52对齐且设置在管52中的活塞60、以及可与机架12和作业机具14(参考图1)之一相连的活塞杆62。活塞60可包括第一液压表面64和与第一液压表面64相对的第二液压表面66。由作用在第一和第二液压表面64和66上的流体压力造成的力的不平衡可导致活塞组件54在管52中运动。例如，作用在第一液压表面64上的力大于作用在第二液压表面66上的力，可导致活塞组件54向使液压致动器30c的有效长度增加的方向移置。类似地，当作用在第二液压表面66上的作用力大于作用在第一液压表面64上的作用力时，活塞组件54可在管52中回缩以减小液压致动器30c的有效长度。进入和流出第一和第二室56和58的流体的流量可决定液压致动器30c的速度，而与第一和第二液压表面64和66接触的流体的压力可决定液压致动器30c的致动力。活塞60上可连接有密封元件(未示出)如O形环，以限制流体在管52的内壁和活塞60的外侧圆柱表面之间的流动。
头端供给阀32可设置在源28和第一室56之间，并构造成用于响应于来自控制器48的指令速度而调节加压流体向第一室56的流动。具体地，头端供给阀32可包括螺线管致动的比例弹簧偏压阀机构，且构造成在允许流体流入第一室56的第一位置和阻止流体流出第一室56的第二位置之间移动。头端供给阀32可移动到第一和第二位置之间的任何位置，以改变进入第一室56的流量，从而影响液压致动器30c的速度。可以设想，头端供给阀32可选地是液压致动的、机械致动的、气动致动的或以任何其它适宜的方式进行致动。还可以设想，头端供给阀32构造成，在当第一室56内的压力超出从源28指向头端供给阀32的压力时的再生过程中，允许来自第一室56的流体流动通过头端供给阀32。为了实现本发明的目的，所述再生可包括：作为进入充注的室的总流量的一部分，将加压流体从第一和第二室56和58中排放的室中引导至第一和第二室中充注的室中。
头端排放阀34可设置在第一室56和容器26之间，并构造成用于响应于来自控制器48的指令压力而调节从第一室56到容器26的流体流。具体地，头端排放阀34可包括螺线管致动的比例弹簧偏压阀机构，且构造成在允许流体从第一室56流出的第一位置和阻止流体从第一室56流出的第二位置之间移动。头端排放阀34可移动到第一和第二位置之间的任何位置，以改变在第一室56内的流体的压力。可以设想，头端排放阀34可选地是液压致动的、机械致动的、气动致动的或以任何其它适宜的方式进行致动。
杆端供给阀36可设置在源28和第二室58之间，且构造成用于响应于来自控制器48的指令速度而调节加压流体向第二室58的流动。具体地，杆端供给阀36可包括螺线管致动的比例弹簧偏压阀机构，且构造成在允许流体流入第二室58的第一位置和阻止流体流出第二室58的第二位置之间移动。杆端供给阀36可移动到第一和第二位置之间的任何位置，以改变进入第二室58的流量，从而影响液压致动器30c的速度。可以设想杆端供给阀36可选地是液压致动的、机械致动的、气动致动的或以任何其它适宜的方式进行致动。还可设想杆端供给阀36构造成在当第二室58内的压力超出从源28指向杆端供给阀36的压力时的再生过程中允许来自第二室58的流体流动通过杆端供给阀36。
杆端排放阀38可设置在第二室58和容器26之间，并构造成用于响应于来自控制器48的指令压力而调节从第二室58到容器26的流体流动。具体地，杆端排放阀38可包括螺线管致动的比例弹簧偏压阀机构，且构造成在允许流体从第二室58流出的第一位置和阻止流体从第二室58流出的第二位置之间移动。杆端排放阀38可移动到第一和第二位置之间的任何位置，以改变在第二室58内的流体的压力。可以设想，杆端排放阀38可选地是液压致动的、机械致动的、气动致动的或以任何其它适宜的方式进行致动。
头端和杆端供给阀和排放阀32-38可在流体上互相连通。特别地，头端和杆端供给阀32、36可并联地连接到从源28延伸出来的共用供给通路68。头端和杆端排放阀34、38可并联地连接到引导至容器26的共用排放通路70。头端供给和排放阀32、34可并联连接到第一室通路72上，以响应于来自控制器48的指令速度和压力选择性地向第一室56供给和从第一室56排放。杆端供给和排放阀36、38可并联地连接到共用的第二室通路74上，以响应于来自控制器48的指令速度和压力选择性地向第二室58供给和从第二室58排放。
头端和杆端压力传感器40、42可分别与第一和第二室56、58流体相通，并构造成用于检测在第一和第二室56、58中的流体的压力。头端和杆端压力传感器40、42还可构造成用于产生表示在第一和第二室56、58中的压力的载荷信号。由头端和杆端压力传感器40、42产生的压力测量结果可与时间测量结果相对比，以产生表示液压缸30c加速的动态压力测量结果。
加速传感器44可与液压缸30c相联，并构造成用于检测缸运动的加速和产生相应的加速信号。可以设想，在需要时省去加速传感器44，从上述动态压力测量结果来确定液压缸30c的加速。还可以设想，在实现加速传感器44时，可利用所述动态压力测量结果来校准加速传感器44。
控制器48可实现为包括用于控制液压控制系统24的运行的器件的单个微处理器或多个微处理器。多种市售微处理器可构造成执行控制器48的功能。应该理解，控制器48可容易地在通用作业机械中实现为能够控制多种作业机械功能的微处理器。控制器48可包括记忆存储器/内存、辅助存储装置、处理器和用于运行应用程序的任何其它部件。控制器48可与各种其它电路/回路相联，如动力供应电路、信号调整电路、螺线管驱动器电路和其它类型的电路。
可在控制器48的记忆存储器中存储一个或多个与液压致动器30c的界面装置位置、流体致动器载荷、指令速度和指令压力有关的映射(图)。这些映射中的每一个都可以是表、图形和/或公式的形式。在一个示例中，界面装置位置和指令速度可形成用于控制头端和杆端供给阀32、36的二维表的坐标轴。可使有关供给阀的指令速度和阀元件位置关联到另一单独的二维映射中，或者与界面装置位置一起关联到一三维映射中。还可以设想，将界面装置位置信号在单一的二维映射中直接与阀元件位置相关。在相同的示例中，控制器48的记忆存储器内的另一二维图谱的两个轴线可使载荷信息与用于控制头端和杆端排放阀34、38的指令压力相关联。控制器48可构造成允许操作员直接修改所述映射以及/或者从存储在控制器48的记忆存储器中的可用关系映射中选择特定的映射，以影响液压致动器30c的致动。可以设想，根据作业机械运行模式如阻力(resistive)、超越(overrunning)、过渡和其它机械运行模式来选择映射。
阻力运行模式可包括液压致动器30c反抗外力的操作。超越运行模式可包括作业机械10上的载荷自然导致液压致动器30c沿希望的方向运动的操作。过渡模式可包括液压致动器30c在阻力模式和超越模式之间转变的操作。在任一运行模式中，头端和杆端供给和排放阀32-38中只有两个工作，而其余两个处于流动阻止位置。例如，当液压致动器30c伸出以使机架12的臂部(参考图1)克服重力牵引而向上移动时(阻力模式)，头端供给阀32(参考图2)可朝向第一或流动通过位置移动，以用加压流体充注第一室56。同时，杆端排放阀38可朝向流动通过位置移动，以允许流体从第二室58排放到容器26中。在该情况下，头端排放阀34和杆端供给阀36均可处于第二或流动阻止位置，以防止液压致动器30c不希望地运动。类似地，当液压致动器30c缩回以使机架12的臂部(参考图1)利用重力牵引向下移动时(超越模式)，头端排放阀34(参考图2)可移动到第一或流动通过位置，以使加压流体从第一室56中排出。同时，杆端供给阀36可朝向流动通过位置移动，以用加压流体充注第二室58。在该情况下，头端供给阀32和杆端排放阀38均可处于第二或流动阻止位置，以防止液压致动器30c不希望地运动。
控制器48可构造成接收来自操作员界面装置22和头端、杆端压力传感器40、42的输入，并响应于该输入和上述关系映射指令头端和杆端供给和排放阀32-38的运行。具体地，控制器48可分别经由通信线路80、82、84和86与液压致动器30c的头端和杆端供给阀和排放阀32-38相连；经由通信线路88与操作员界面装置22相连；以及分别经由通信线路90和92与头端和杆端压力传感器40、42相连。控制器48可接收来自操作员界面装置22的界面装置位置信号以及来自头端和杆端压力传感器40、42的液压致动器载荷信号，并参考储存在控制器48的存储器中的经选定和/或经修改的关系映射来确定指令速度和压力值。指令速度可使头端和杆端供给阀32和36按照能产生作业机具的希望速度的流量选择性地充注适当的室。指令压力可使头端和杆端排放阀34和38按照能在相应的排放室内产生希望压力的流量选择性地使第一和第二室56、58排放。
控制器48可构造成响应于液压致动器30c的加速而影响头端和杆端供给阀和排放阀32-38的阀元件的运动。特别地，控制器48可经由通信线路94与加速传感器44相连，并构造成接收来自加速传感器44的加速信号。控制器48可构造成响应于加速信号修改指令速度和/或压力。可在控制器48的记忆存储器中的一个或多个表、图形或公式中包含指令速度和/或压力与加速信号之间的关系。
控制器48还可构造成选择性地实施再生。具体地，控制器48可接收来自压力传感器40和42的载荷信号，并判定是否可能再生。例如，当液压致动器30c缩回，流出第二室58的流体的压力超出来自源28的流体的压力时，则控制器48可判定来自第二室58的流体的至少一部分可被再引导至第一室56。在这种情况下，所需的源28的输出可能低于不能回收的情况，这样，可以减少的动力消耗水平操作源28。
控制器48可根据操作员的输入调节再生的量和源28的输出。特别地，再生流体与来自源28的流入充注室的流体的比率可基于操作员输入装置22的致动位置。可在控制器48的记忆存储器中的表、图形或公式中可包含操作员界面装置位置与允许的再生流百分比之间的关系。这样，可操作源28以产生使液压致动器30c以希望的速度运动所需的加压流体的流量减去从第二室58再生的流体的量。如果不能够再生，则可操作源28以产生使液压致动器30c以希望的速度运动所需的加压流体的全部流量。
图3和4表示操作液压控制系统24的示例方法。将在下文中说明图3和4，以进一步阐明本发明的系统及其运行。
工业适用性
本发明的液压控制系统可应用于在变化的载荷和运行模式下希望具有速度的可预测性的、包括液压致动器的任何作业机械。本发明的液压控制系统可通过使液压致动器载荷和加速与液压致动器联接的阀指令的速度和/或压力相关联来改善操作员控制。下面说明所述液压控制系统24的操作。
在作业机械10的操作过程中，作业机械操作员可操纵操作员界面装置22以产生作业机具14的运动。可使操作员界面装置22的致动位置与操作员所预期或希望的作业机具14的速度相关联。操作员界面装置22可在操作员操纵过程中生成表示操作员的预期或希望速度的位置信号，并将该位置信号发送给控制器48。
在液压缸30c的运行过程中，控制器48可接收多种输入。如图3的流程图所示，控制器48可接收操作员界面装置位置信号(步骤100)、接收来自头端和杆端压力传感器40、42的载荷信号(步骤110)、以及接收表示测定和/或确定的液压缸30c的加速的信号(步骤120)。控制器48可由载荷信号确定在液压缸30c上的载荷的大小。载荷的大小可从使所测压力与第一和第二液压表面64和66的受力面积相关联的标准公式中计算出。另外，可通过使所测压力与一组预定的压力阈值相比来确定运行模式(即阻力、超越和过渡)。例如，如果在液压缸30c的第一室56中的压力高于一预定值，而在第二室58中的压力低于一预定值，则控制器48可确定液压缸30c在阻力模式下运行。类似地，如果在液压缸30c的第一室56中的压力低于一预定值，而在第二室58中的压力高于一预定值，则控制器48可确定液压缸30c在超越模式下运行。若在液压缸30c的第一室56中的压力低于一预定值并开始减小，则控制器48可确定液压缸30c正在进入阻力模式和超越模式之间的过渡模式。同样，如果在液压缸30c的第一室56中的压力低于预定值并开始增大，则控制器48可确定液压缸30c正在进入介于超越模式和阻力模式之间的过渡模式。
当在阻力模式或超越模式下运行时，控制器48可设定排放阀的阀元件位置，以在第一和第二室56、58中排放的室内提供希望的压力。希望的压力和相关联的阀机构位置可基于测得的液压缸30c的负载状况，并通过查询存储在控制器48的记忆存储器内的表、图形和/或公式来确定(步骤130)。可根据从头端和杆端压力传感器40、42中适当的一个传感器接收到的载荷信号连续地控制位于流动通过位置和流动阻止位置之间的阀元件位置，以在排放室内产生希望压力。
此外，在液压缸30c按阻力模式或超越模式运行的过程中，控制器48可使来自操作员界面装置22的希望速度信号与存储在控制器48的记忆存储器中的关系映射进行对比，以为头端和杆端供给阀32、36中工作的阀确定合适的速度指令。这样，控制器48可指令头端和杆端供给阀32和36中适当的一个阀的阀元件进行运动，以调节进入第一和第二室56、58中适当的一个室的加压流体的流量，从而使液压致动器30c的运动基本上符合操作员所预期和希望的速度(步骤140)。
控制器48可导致液压致动器30c加速。具体地，控制器48可根据由加速传感器44的检测到的加速信息或根据由动态压力测量确定的加速信息来修改相关充注和排放阀的所指令的阀元件位置(步骤150)。如上所述，可通过参考查阅表或图形，或通过利用一个或多个公式计算来确定改变的量，从而，例如当达到稳定状态时，液压致动器30c的速度将基本上等于希望的速度，而将排放室内的压力设定成希望的值。
控制器48可在按超越模式的操作过程中根据操作员的输入对再生进行调节。特别地，控制器48可首先通过推断液压致动器30c当前按超越模式运行以及在第一和第二室56、58中的排放的室中的压力超出预定值来确定是否可能再生(步骤160)。如果可能再生，则控制器48可确定进入充注室中的总流中可从排放室再生的百分比(步骤170)。可基于操作员界面装置22的位置和存储在控制器48的记忆存储器中的关系来进行确定。
可根据允许的再生流的百分比不同地控制源28的输出流。具体地，如果可能再生，则可指令源28以这样的流量输出加压流体的流，该流量基本上等于进入充注室的希望的流体流量减去允许的再生流的百分比(180)。例如，如果为了使液压致动器30c以希望的速度伸出需要进入第一室56的流量为30单位/分钟，而允许的再生流百分比为10％，则必须操作源28以产生27单位/分钟的流量。但是，如果不能再生(例如，如果液压致动器30c按阻力模式运行)，则必须操作源28以产生对应于所希望的速度的全部30单元/分钟。
在阻力模式与超越模式之间的过渡过程中，控制器48可精密地调节第一和第二室56和58内的压力以使发生气蚀的可能性最小。具体地，控制器48可首先确定液压致动器30c是否已进入过渡模式。当第一和第二室56、58中被充注的室(在图4的流程图中标记为室A)内的压力减小时，控制器48可确定已进入过渡模式(步骤200)。如果控制器48确定室A中的流体的压力已减小到预定阈值(步骤210)，则控制器48可将室A中的压力保持为所述阈值，并允许先前排放的室(在图4的流程图中标记为室B)内的压力增加(步骤220)。
控制器48可确定室B内的压力是否已增加到第二预定阈值(步骤230)，并相应地影响室A中流体的压力。具体地，如果室B内的压力已增加到第二预定阈值，则控制器48可保持室B中的压力，并允许室A中的压力进一步减小(步骤240)。此时，控制器48可监测室A中的压力并确定该压力是否已达到最小阈值(步骤250)。如果室A中的压力已达到最小阈值，则控制器48可将室A中的压力保持为最小阈值，并允许室B中的压力基于来自操作员界面装置22的希望的速度信号增加至超出第二阈值(步骤260)。
由于基于希望速度对头端和杆端供给阀32和36进行控制，头端和杆端排放阀34和38基于第一和第二室56、58中排放的室中的希望压力进行控制，从而可以简化对液压致动器30a-c的控制。另外，由于头端和杆端排放阀34和38基于希望压力和所测载荷进行控制，液压致动器30a-c可在变化的载荷下可预测地运行，并实现在阻力模式和超越模式之间完全连续地过渡。
对于本领域技术人员显而易见的是，可对本发明的液压控制系统做出多种变型和改变。通过研究对本发明的液压控制系统的说明和实施，其它实施方式对于本领域的技术人员是显而易见的。所述说明内容和示例应被看成只是示例性的，其真实范围通过所附权利要求及其等效方案进行说明。

Claims (10)

1.一种液压控制系统(24)，包括：
流体致动器(30c)，该流体致动器具有第一室(56)和第二室(58)；
第一计量阀(32)，该第一计量阀具有能够在允许加压流体流入第一室以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止加压流体流入第一室的第二位置之间移动的阀元件；
第二计量阀(38)，该第二计量阀具有可在允许流体从第二室中流出以便于流体致动器沿第一方向运动的第一位置和阻止流体从第二室中流出的第二位置之间移动的阀元件；
至少一个流体传感器(40，42)，所述流体传感器与流体致动器相联，并构造成用于产生表示流体致动器上的载荷的载荷信号；
操作员界面装置(22)，该操作员界面装置能够移动以产生表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号；以及
与第一和第二计量阀、所述至少一个流体传感器以及操作员界面装置相联的控制器(48)，该控制器构造成用于根据希望速度信号将第一计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置，以及用于根据载荷信号和第二室中的希望压力将第二计量阀的阀元件移动到位于第一和第二位置之间的位置。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述控制器还构造成用于根据液压致动器的加速来修改第一和第二计量阀的阀元件位置。
3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括加压流体的源(28)，其中所述控制器还构造成用于：
根据载荷信号判定是否可能再生液压能；
根据操作员界面装置的位置实现一定量的再生；以及
根据再生的量和希望速度信号调节源的输出。
4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，
所述至少一个流体传感器是与第一室相联的第一压力传感器(40)；
所述液压控制系统还包括与第二室相联的第二压力传感器(42)；以及
所述控制器还构造成在第一室中的压力减小到低于预定值时执行一转变策略。
5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，所述转变策略包括：
在第一室中的压力已达到第二预定值后，允许第二室中的压力根据载荷信号增加；
将第一室中的压力保持在预定值，直到第二室中的压力达到第二预定值；
在第二室中的压力已达到第二预定值后，允许第一室中的压力减小到低于预定值；
将第二室中的压力保持在第二预定值，直到第一室中的压力达到最小预定值；以及
在第一室中的压力已达到最小预定值后，允许第二室中的压力根据载荷信号超过第二预定值。
6.一种操作液压控制系统(24)的方法，包括：
计量进入液压致动器(30c)的第一室(56)中的加压流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动；
计量来自液压致动器的第二室(58)的流体，以便于流体致动器沿第一方向的运动；
检测流体致动器上的载荷并产生表示载荷的载荷信号；
接收表示操作员所希望的流体致动器速度的希望速度信号；
根据希望速度信号计量进入第一室的流体；以及
根据载荷信号和第二室中的希望压力计量来自第二室的流体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
根据载荷信号确定是否可能再生液压能；
根据希望的速度信号实现一定量的再生；以及
根据再生的量和希望速度信号调节加压流体的源(28)的输出。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对载荷检测包括检测第一室中的压力和第二室中的压力；所述方法还包括：当第一室中的压力减小到低于预定值时执行一转变策略。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述转变策略包括：
在第一室中的压力已达到第二预定值后，允许第二室中的压力根据载荷信号增加；
将第一室中的压力保持在预定值，直到第二室中的压力达到第二预定值；
在第二室中的压力已达到第二预定值后，允许第一室中的压力减小到低于预定值；
将第二室中的压力保持在第二预定值，直到第一室中的压力达到最小预定值；以及
在第一室中的压力已达到最小预定值后，允许第二室中的压力根据载荷信号超过第二预定值。
10.一种作业机械(10)，包括：
动力源(18)；
作业机具(14)；以及
根据权利要求1-5中任一项所述的液压控制系统(24)，该液压控制系统可操作地与所述动力源相连，并构造成用于影响作业机具的运动。
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