CN102292505B - 使用前馈控制的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压控制系统。该系统可以具有泵和能够通过所述泵提供的受压流体流使得工具运动的工具致动器。该系统还可以具有工具控制阀，其能够控制去往所述工具致动器的受压流体流。该系统还可以具有控制器，其能够操作地与所述工具控制阀和所述泵连接。控制器能够接收工具运动要求。控制器还能够估计与所述工具运动要求相关联的经过所述工具控制阀的流量需求变化。控制器还能够基于估计的所述流量需求变化指令调整所述泵的排出流动速率，以满足所述工具运动要求。

Description

使用前馈控制的液压控制系统

技术领域

本发明整体涉及液压控制系统，更具体地，涉及使用前馈控制的液压控制系统。

背景技术

诸如挖掘机、装载机、推土机和自动平地机的机械通常使用供给有来自液压泵的液压流体的多个工具致动器来执行多种任务。这些工具致动器通常被先导控制，使得随着操作者运动输入装置(例如控制杆)，一定量的先导流体被引导至工具控制阀以使得工具控制阀运动。随着工具控制阀运动，成比例的量的流体被从泵引导至工具致动器。已经执行了多种液压控制策略来控制在泵和工具致动器之间的流体流量，包括负载感测控制策略。

负载感测控制策略测量多个工具致动器的最大负载压力与泵输送压力之间的压差。通常控制器接收压差数据并且控制泵的排量以输送最大负载需求。更具体地，负载感测控制系统意图控制泵的排量以保持泵输送压力和最大负载压力之间希望的缓冲压力。为了保持泵控制稳定性，泵通常被控制以过高的压力输送流体，以确保最大负载压力对于工具致动器可用。

于2002年4月23日授权予Du等人的美国专利No.6374722(’722专利)中说明了一种用于调节泵输出的控制系统。’722专利说明了一种系统，其具有可变排量泵、控制器、传感器、伺服阀、伺服机构和伺服控制，所述伺服控制可操作以指令调节旋转斜盘倾斜角度，从而调节泵的排出压力。在’722专利中，控制器基于泵排出压力指令调节旋转斜盘倾斜角度。传感器产生表示泵排出压力的信号，并且将该信号发送至控制器。当接收到信号并且确定错误时，控制器指令伺服阀的伺服机构改变旋转斜盘倾斜角度，从而调整泵的输出。

虽然’722专利的系统可以提高泵排出压力的调节精确性，但是仍然存在一些缺点。例如，出现错误时间与修正错误时间之间的延时可能导致系统响应延迟。此外，由于延时，系统可能难以调节并且具有不稳定性。

本发明的系统旨在克服上述一个或多个问题和/或现有系统的其他问题。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种液压控制系统。该系统可以包括泵和能够通过所述泵提供的受压流体流使得工具运动的工具致动器。该系统还可以包括工具控制阀，其能够控制去往所述工具致动器的受压流体流。该系统还可以包括控制器，其能够操作地与所述工具控制阀和所述泵连接。所述控制器能够接收工具运动要求。所述控制器还能够估计与所述工具运动要求相关联的经过所述工具控制阀的流量需求变化。所述控制器还能够基于估计的所述流量需求变化指令调整所述泵的排出流动速率，以满足所述工具运动要求。

在另一方面，本发明涉及一种用于通过液压控制系统控制工具的运动的方法。该方法可以包括通过泵将流体加压。此外，该方法还可以包括接收运动所述工具的操作者指令以及基于运动所述工具的操作者指令估计所述液压控制系统中的流量需求变化。该方法还可以包括基于所估计的所述流量需求变化调整所述泵的排出流动速率。另外该方法还可以包括基于所述操作者指令引导受压流体的至少一部分以运动所述工具。

附图说明

图1是一种示例性的机械的示意图；

图2是可以用于图1的机械的一种示例性的液压控制系统的简图；且

图3是图2的液压控制系统所执行的一种示例性的前馈和负载感测控制过程的流程图。

具体实施方式

图1示出机械10的一种示例性的实施方式。机械10可以是能够执行一项或多项任务的运动或固定机械。例如，机械10可以是用于建筑工业的前端式装载机。可以想到，机械10可以用于多种产业，例如运输业、矿业、农业或任何其他产业。在本实施方式中，机械10可以包括工具12、操作者站14、一个或多个牵引装置16和功率源18。

工具12可以包括多种不同的执行器，例如斗、叉、钻、刷、吊升装置或本领域技术人员清楚的任何其他执行器。工具12的运动可以由一个或多个工具致动器引起，包括例如第一工具致动器20和第二工具致动器22(图2示出)，可以从操作者站14控制工具致动器。第一工具致动器20和第二工具致动器22可以是能够运动工具12(参见图1)的一对邻近的、双动式液压致动器。

操作者站14可以包括用于操作和驾驶机械10的控制装置。一种控制装置可以包括工具控制装置，例如可操作地通过第一和第二工具致动器20、22来调节工具12的运动的控制杆24。当被机械操作者操作时，控制杆24可以启动对液压控制系统26的指令，以调节到第一和第二工具致动器20、22的受压流体流(例如液压流体)以运动工具12。控制杆24可以调节到第一和第二工具致动器20、22的流动速率和方向，从而控制工具12的运动速度和方向。

现在参照图2，功率源18可以向与第一和第二工具致动器20、22相关联的液压控制系统26提供功率。功率源18可以是发动机，例如柴油机、汽油机、天然气发动机或本领域技术人员清楚的任何其他发动机。在至少一种实施方式中，功率源18能够通过轴28向液压控制系统26提供基本恒定的转动功率。

液压控制系统26可以包括液压回路30和控制器32。控制器32可以控制液压控制系统26的多个部件以控制经过液压回路30的流体流。液压回路30可以包括用于引导液压控制系统26中的受压流体流的多个液压部件。例如，液压回路30可以包括储液槽34、泵36、第一工具致动器20、第二工具致动器22和其他部件，下面将进行讨论。泵36可以使用功率源18提供的转动功率以从储液槽34抽取流体并且将流体加压以便第一和第二工具致动器20、22使用。控制器32可以操作地连接至泵36、第一和第二工具致动器20、22以及功率源18，以选择性地引导受压流体以使得连接至第一和第二工具致动器20、22的工具12运动。

泵36可以从储液槽34抽吸流体并且将流体加压以便在流体回路30中使用。泵36可以是例如具有可倾斜的旋转斜盘38的可变排量液压泵。泵36可以经由泵输入端口40从储液槽34抽取流体并且在压力下以与旋转斜盘38的倾斜角度α和轴28的转速相应的排出流动速率将流体输送至液压通道42。

泵36的排出流动速率可以通过使用诸如倾斜致动器44的泵致动器改变倾斜角度α来控制。在最大倾斜角度α时，倾斜致动器44可以导致泵36的排出流动速率最大。相对的，在最小倾斜角度α时，倾斜致动器44可以导致泵36的排出流动速率最小。这样，排出流动速率、以及因此液压回路30的压力可以主要通过倾斜致动器44控制旋转斜盘38的运动来调节。

倾斜致动器44可以是能够调整倾斜角度α并从而调整泵36的排出流动速率的任何部件。在一种示例性的实施方式中，倾斜致动器44可以包括被布置成形成第一室50和第二室52的气缸46和活塞48。第一室50可以通过第一室通道54恒定地供给来自泵36的受压流体。第二室52可以通过第二室通道56选择性地供给或排放流体。

泵控制阀58可以与第二室通道56相连地定位，以控制去往和来自第二室52的流体流，从而调整旋转斜盘38的倾斜角度α。泵控制阀58可以是多种类型的控制阀之一，包括例如柱形阀。在一个例子中，泵控制阀58可以是三通比例柱形阀。即，泵控制阀58可以在三个操作状态之间无级可变(下文将具体讨论)，在这些操作状态下流体流选择性地从三个单独的通道经过或者阻隔。

可以使用泵控制阀致动器来致动泵控制阀58。例如，可以使用螺线管、伺服机构、先导操作机构、或本领域技术人员已知的任何其他方式致动泵控制阀58。如图2的实施方式所示，螺线管60可以通过控制器32供能以使得泵控制阀58在第一、第二和第三状态之间运动。

在第一状态下(图2所示)，泵控制阀58可以基本阻塞液压通道42和第二室通道56之间的流体流。此外，在第一状态下，也可以基本阻止第二室通道56和泵排放通道62之间的流体流。在第一状态下，旋转斜盘38的倾斜角度α的调整基本不会出现。

在第二状态下，泵控制阀58可以将第二室通道56与泵排放通道62连接，使得根据柱塞在泵控制阀58中的相对位置可变的量的流体从第二室52流向储液槽34，有效地使第二室52减压。在该状态下，第一室50中的受压流体可以使得活塞48缩回至气缸46中，从而减小倾斜致动器44的有效长度并且增大旋转斜盘38的倾斜角度α。

在第三状态下，泵控制阀58可以通过液压通道42将泵36的输出与第二室通道56连接，使得根据柱塞在泵控制阀58中的相对位置可变的量的流体进入第二室52。在该状态下，流入第二室52的受压流体可以作用于活塞48，导致活塞48延伸(即扩大第二室52的体积)，从而增大倾斜致动器44的有效长度并且减小旋转斜盘38的倾斜角度α。替代地，可以想到，如果希望的话，倾斜致动器44可以被重新配置成使得活塞48延伸可以导致旋转斜盘38的倾斜角度α增大，且活塞48缩回可以导致旋转斜盘38的倾斜角度α减小。在第二状态或第三状态，泵控制阀58的柱塞的位置可以在一定范围内改变，以改变去往或来自倾斜致动器44的流动速率。

工具控制阀64可以经由液压通道42接收来自泵36的受压流体流，以将流体供给至第一和第二工具致动器20、22中以使得工具12运动。流体可以根据工具控制阀64的操作状态经由第一工具供给通道66(即用于延伸工具致动器20、22)或第二工具通道68(即用于缩回工具致动器20、22)引导至第一和第二工具致动器20、22。来自第一和第二工具致动器20、22的流体可以经由工具排放通道70排放。工具控制阀64可以由工具控制阀致动器致动，包括例如伺服机构、螺线管、先导控制机构或本领域已知的任何其他方式。如图2的实施方式所示，伺服机构72可以由控制器32供能以运动工具控制阀64，从而使得工具12运动。

机械操作者可以使用控制杆24指令工具12的运动，且控制传感器74可以被布置成产生表示操作者指令的信号。即，控制传感器74可以产生并且向控制器32传送与控制杆24从空档位置的位移成比例的信号。该信号可以被控制器32接收，并且控制器32可以确定指令(下文具体讨论)以响应地向伺服机构72供能以使得工具控制阀64运动相应的量，从而导致第一和第二工具致动器20、22被希望地调整以运动工具12。

控制器32可以实施为包括用于控制和操作液压控制系统26的部件的装置的多个微处理器，或单个微处理器。关联多个系统参数的一个或多个映射可以被存储在控制器32的存储器中。每个映射可以包括表格、曲线图、等式和/或其他适当形式的数据集。映射可以由控制器32或操作者自动地或手动地选择和/或修正以影响附接至机械10的部件的致动。也可以想到，液压控制系统26可以允许控制器32替代使用映射地使用其他控制函数(例如等式、查阅表)。

在第一和第二工具致动器20、22根据操作者输入延伸或缩回以使得工具12运动时，流入第一和第二工具致动器20、22的流体可以影响经过工具控制阀64的压力。经过工具控制阀64的压降可以通过一个或多个压力传感器感测。例如，第一压力传感器76可以沿着液压通道42定位以感测泵36和工具控制阀64之间的流体压力。更具体地，第一压力传感器76可以被定位成紧邻工具控制阀64。类似地，第二压力传感器78可以沿着第一工具供给通道66定位，以感测例如工具12延伸期间工具控制阀64和第一和第二工具致动器20、22之间的流体压力。同样，第三压力传感器80可以沿着第二工具供给通道68定位，以感测例如工具12缩回期间工具控制阀64和第一和第二工具致动器20、22之间的流体压力。第一、第二和第三压力传感器76、78、80可以向控制器32传送压力信号。控制器32可以从第一、第二和第三压力传感器76、78、80接收压力信号并且比较这些信号以确定经过工具控制阀64的实际压力梯度值。

控制器32可以将使得经过工具控制阀64的实际压力梯度值与一个或多个预定压力梯度值相关联的负载感测控制映射100存储在其存储器中。可以想到，负载感测控制映射100可以包括用于不同操作状况的多种预定的压力梯度值。但是，也可以想到，可以存储用于在所有操作状况下使用的单个预定的压力梯度值。使用负载感测控制映射100时，如果控制器32确定经过工具控制阀64的实际压力梯度值相对于预定压力梯度值偏移大于可接受的量，控制器32可以识别错误并且产生负载感测控制信号以调节泵控制阀58。基于负载感测控制信号，控制器32可以使得泵控制阀58改变到倾斜致动器44的流体流。

例如，如果实际压力梯度值小于预定压力梯度值，控制器32可以指令泵控制阀58在第二状态下操作，从而增大泵36的排出流动速率。相反，如果实际压力梯度值大于预期，控制器32可以指令泵控制阀58在第三状态下操作，从而减小泵36的排出流动速率。这样，至少可以在液压控制系统26的流量需求不是过度地突然或瞬态时倾向于保持经过工具控制阀64的压力梯度基本恒定。

为了使得控制器32指令泵控制阀58的运动，可以使用与泵控制阀58的操作相关的一个或多个泵控制阀映射。例如，控制器32可以将使得泵控制阀58的位置与泵36的排出流动速率相关的泵控制阀位置映射102存储在其存储器中。泵控制阀位置映射102可以被控制器32用于确定获得希望的倾斜致动器44的运动需要的工具控制阀58的位置的调整。在一些情况下，可能有必要计算螺旋管60用以适当地定位泵控制阀58以获得希望的流体流动速率所需要的力。为便于进行该计算，控制器32可以将使得泵控制阀58的位置与使泵控制阀58运动就位所需要的力(例如流体压力)相关的泵控制阀力映射104存储在其存储器中。具体来说，泵控制阀力映射104可以包含与克服螺旋管60作用的诸如复位弹簧82的偏置装置相关联的常数“k”，并且使得螺线管60运动泵控制阀58所需要的相应的力与激励电流相关，这能够帮助控制器32指令泵36的排出流动速率的调整。此外，控制器32可以将使得激励电流和/或流体压力与需要的螺线管的力相关的泵控制阀电流映射106存储在其存储器中。即，泵控制阀电流映射106也可以帮助控制器32指令泵36的排出流动速率的调整。

为了改进液压控制系统26的响应性，可以使用前馈控制。虽然可以想到，前馈控制可以作为负载感测控制的替代使用，但是可能希望将前馈与负载感测结合地使用，以利用前馈控制的响应特性和负载感测控制的验证前馈调整的准确性并且修正任何不准确的能力。前馈控制能够估计与机械操作者对工具12的工具运动要求相关联的流量需求变化。此外，前馈控制能够估计经过工具控制阀64的压力梯度的变化。估计的压力梯度变化可以与估计的流量需求变化相关，并且可以与工具12的激活相关联。例如，从泵36流入液压通道42的流体可能倾向于在液压通道42中形成压力上升。替代地，流出液压通道42并进入第一和第二工具致动器20、22的流体可能倾向于在液压通道42中形成压力下降。

基于估计的流量需求变化，前馈控制可以调节泵36的排出流动速率并且可以对由工具12的致动导致的经过工具控制阀64的压力变化进行补偿。前馈控制可以用于在液压控制系统26要求前或要求时改变流体供给。这里使用的前馈控制可以指以预定的方式对估计的扰动作出响应的控制系统。例如，当指令工具12的运动时，前馈控制可以在出现相应的压力变化的大约同时响应估计的流量需求变化。可以想到，前馈控制可以调整泵36的排出流动速率，以适应经过工具控制阀64的估计的流量需求变化。泵36的排出流动速率的调整可能在控制器32通过工具控制阀64指令工具12的致动的大约同时或者之前发生。

在前馈控制的一种示例性的实施方式中，控制器32可以接收控制传感器74产生的信号。这些信号例如可以表示机械操作者所操纵的控制杆24的位置。在接收到控制传感器74产生的信号时，控制器32可以开始计算前馈控制响应。前馈控制响应可以包括控制器32作出的大致在工具12如机械操作者指令地运动的同时或之前调整泵36的排出流动速率的指令。

前馈控制响应可以由控制器32使用存储在控制器32的存储器中的前馈控制映射108确定。例如，控制器32可以将从控制传感器74接收的信号与前馈控制映射108进行比较，所述前馈控制映射108使工具运动要求(即控制杆24的位置)与泵36的排出流动速率的变化相关。然后，控制器32可以使用前馈控制映射108来估计第一和第二工具致动器20、22运动工具12所要求的流量需求变化。例如，如果操作者启动表示流量需求增加的工具运动要求，控制器32可以增加泵36的排出流动速率。相反，如果操作者启动表示流量需求减小的工具运动要求，控制器32可以减小泵36的排出流动速率。

在确定泵36的新的排出流动速率时，控制器32可以执行与泵控制阀58相关的泵控制阀映射102、104、106中的至少一个，以确定控制器32给泵控制阀58的螺线管60的指令。即，控制器32可以使用泵控制阀位置映射102，泵控制阀位置映射102可以使泵36的排出流动速率与泵控制阀58调整倾斜致动器44以执行泵36的变化的排出流动速率所要求的位置相关。因为泵控制阀58可以被复位弹簧82偏置，控制器32可以使用包含弹簧常数“k”的泵控制阀力映射104，以确定螺旋管60运动泵控制阀58所要求的力。最后，控制器32可以使用泵控制阀电流映射106，泵控制阀电流映射106可以使将泵控制阀58运动至导致泵36的变化的排出流动速率所要求的位置所需要的力与螺线管60要求的激励电流相关。

在控制器32指示流量需求增大的情况下，控制器32可以例如指令泵控制阀58进入其第二状态以增加泵36的排出流动速率。同样，在控制器32指示流量需求减小的情况下，控制器32可以例如指令泵控制阀58进入其第三状态以减小泵36的排出流动速率。

可以想到，控制器32可以通过指令前馈控制响应结合负载感测控制响应来调整泵36的排出流动速率。这些响应中的每个可以由控制器32指令以独立地或大致同时地进行，如下文将更具体说明的。

为了根据来自控制杆24的操作者输入来控制工具12，控制器32也可以利用来自控制传感器74的信号来指令工具控制响应指令。控制器32可以在指令前馈控制响应的大致同时或正好之后指令工具控制响应指令。控制器32可以执行工具控制响应指令，以根据机械操作者的希望致动第一和第二工具致动器20、22以运动工具12。

控制器32可以将工具控制映射110存储在其存储器中，工具控制映射110使工具运动要求与工具控制阀64的流体输出相关。工具控制映射110可以被用于确定工具控制阀64的流体输出变化。为了根据确定的工具控制阀64的流体输出变化指令工具控制阀64的调整，控制器32可以将工具指令映射112存储在其存储器中，工具指令映射可以使所确定的工具控制阀64的流体输出变化与工具控制阀64的位置相关。

当确定了工具控制阀64所要求的位置时，控制器32可以指令伺服机构72例如通过使流体经过第一和第二供给通道66、68之一和经由排放通道70将流体排入储液槽34中来调整工具控制阀64以运动工具12。

工业实用性

本发明的液压控制系统可能适用于调节泵的排出流动速率的任何机械中。所公开的技术方案可以特别适用于液压工具系统，特别是用于活动机械的车载液压工具系统。

如图3所示，机械操作者可以通过执行前馈控制结合负载感测控制以调整泵36的排出流动速率以满足机械10的可变流量需求，从而启动调节液压控制系统26的操作的过程。在液压控制系统26的操作期间，机械操作者可以例如通过控制杆24提供操作者输入，以启动工具运动要求(步骤200)。操作者输入可以通过控制传感器74感测(步骤202)，控制传感器74可以产生操作者输入信号(例如工具运动要求)，操作者输入信号被转发至控制器32。操作者输入信号(例如工具运动要求)可以被控制器32接收并且可以与一个或多个映射结合使用以产生至少两个响应信号(例如前馈响应信号或工具响应信号)。

控制器32可以使用一个或多个映射确定前馈响应信号。更特别地，控制器32可以例如使用前馈控制映射108来估计由于操作者输入导致经过工具控制阀64的流量需求的变化(步骤204)。为了对估计的流量需求变化以及相应有关的压力梯度变化进行补偿，控制器32可以确定足以满足估计的流量需求速率的泵36的排出流动速率的调整。此外，控制器32可以执行一个或多个泵控制阀映射102、104、106以确定足以执行泵36的排出流动速率调整的用于泵控制阀58的指令(步骤206)。一旦控制器32估计用于前馈控制的泵排出流动速率的调整并且确定用于泵控制阀58的指令，控制器32可以指令泵控制阀58调整倾斜致动器44，以根据估计的流量需求变化修正泵36的排出流动速率(步骤208)。

然后或同时，控制器32可以使用一个或多个映射产生工具响应信号。更特别地，控制器32可以使用工具控制映射110利用由控制传感器74感测的操作者输入确定工具响应信号，并且使用工具指令映射112确定如何指令工具控制阀64来执行工具控制(步骤210)。然后控制器32可以将工具控制响应指令发送至伺服机构72以调整工具控制阀64，工具控制阀64可以延伸或缩回第一和第二工具致动器20、22以使得工具12运动(步骤212)。到第一和第二工具致动器20、22的流体流可以导致经过工具控制阀64的压降变化，这可以由第一、第二和第三压力传感器76、78、80感测。

控制器32可以通过首先从第一、第二和第三压力传感器76、78、80接收压力信号来确定实际压力梯度值，从而执行负载感测控制(步骤214)。控制器32可以执行一个或多个映射以响应于负载感测控制确定泵排出流动调整。更具体地，控制器32可以执行负载感测控制映射100来确定是否有错误。即，当实际压力梯度值相对于预定的压力梯度值偏移大于可接受的量时可以定义错误(步骤216)。基于在实际压力梯度值和预定压力梯度值之间确定的错误，控制器32可以通过将错误与负载感测控制映射100中的修正因子进行比较来启动指令以修正错误。此外，控制器32可以执行一个或多个泵控制阀映射102、104、106来确定用于泵控制阀58修正错误的指令(步骤206)。一旦控制器32确定用于负载感测控制的修正因子并确定用于泵控制阀58基于错误调整排出流动速率的指令，控制器32可以指令泵控制阀58调整倾斜致动器44，从而调整泵36的排出流动速率。

在第一个例子中，机械操作者可以指令工具12以对应于例如最大举升速率的百分之二十的速率举升。现在参照图3，机械操作者可以通过操纵控制杆24指令该举升速率。作为操作者指令的结果，控制传感器74可以产生表示百分之二十的希望工具举升速率的信号(例如工具运动要求)。当接收到信号时，控制器32可以执行与泵控制阀映射102、104、106结合的前馈控制映射108，以确定将泵控制阀58调整至第二状态以增加泵36的排出输出的指令。在执行前馈控制的同时或大致同时，控制器32可以通过工具控制映射110和工具指令映射112执行工具控制，以指令工具控制阀64运动工具12。此外，控制器32可以通过使用第一、第二和第三压力传感器76、78、80来执行负载感测控制，以监控经过工具控制阀64的压力梯度。在接收到压力信号时，控制器32可以执行与泵控制阀映射102、104、106结合的负载感测控制映射100，以确定实际压降值与预定压降相比是否偏移大于可接受的量，然后根据泵36的排出流动速率的调整来确定调整泵控制阀58的指令。即，负载感测控制可以帮助确定前馈控制是否错误估计了流量需求。例如，在前馈控制过度估计流量需求的情况下，控制器32可以指令泵36的排出流动速率的修正性减小。

在第二个例子中，机械操作者可以将举升速率从对应于最大举升速率的百分之二十的举升速率向下调整至对应于最大举升速率的百分之五的速率。机械操作者可以通过操纵控制杆24指令该举升速率。由于操作者的指令，控制传感器74可以产生表示百分之五的希望工具举升速率的信号(例如工具运动要求)。执行前馈控制的控制器32可以识别流量需求的减小，并且控制器32可以相应地作用以减小泵36的排出输出。此外，执行负载感测控制的控制器32可以通过第一、第二和第三压力传感器76、78、80感测到前馈控制错误估计流量需求。例如，在前馈控制低估流量需求的情况下，控制器32可以指令泵36的排出流动速率的修正性增大。

虽然所公开的实施方式包括多个映射(例如100、102、104、106、108、110和112)，但是可以使用足以指令控制器32调节液压控制系统26中的流体流动的任何数量或组织的映射。例如，多个映射中的一个或多个可以被结合成单个映射或者划分成额外的映射。此外，液压控制系统26可以包括多种部件以调节机械10的流量需求。例如，在机械10包括多个工具或用于操作工具的多种致动器的情况下，液压控制系统26可以包括足以执行前馈控制和负载感测控制的任何数量或类型的部件。

本发明的方法和设备可以通过在流量需求变化出现之前对其进行估计、预测和/或抵消，从而提高系统稳定性和系统响应。通过使用液压控制系统26，该液压控制系统26利用快速地预测并且响应流量需求的前馈控制、结合验证响应于前馈控制指令的流量需求在可接受范围内的负载感测控制，液压控制系统26与现有系统相比能够对压力梯度进行更响应性和更准确的调节。

本领域技术人员将很清楚，对于本发明的液压控制系统可以进行多种修正和变形，而不脱离本发明的范围。根据所公开的说明书和实践的考虑，本领域技术人员也将清楚本发明的液压控制系统的其他的实施方式。说明书和例子仅意于是示例性的，本发明的真正范围由权利要求书及其等同范围表示。

Claims (19)

1.一种液压控制系统，包括：

泵；

工具致动器，其能够通过所述泵提供的受压流体流使得工具运动；

工具控制阀，其能够控制去往所述工具致动器的受压流体流；以及

控制器，包括使工具运动要求与所述泵的排出流动速率的变化相关的前馈控制映射，其能够操作地与所述工具控制阀和所述泵连接，所述控制器能够：

接收工具运动要求；

通过所述前馈控制映射估计与所述工具运动要求相关联的经过所述工具控制阀的流量需求变化；以及

基于估计的所述流量需求变化指令调整所述泵的排出流动速率，以满足所述工具运动要求。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，还包括控制传感器，其能够基于工具控制装置的操作者操纵来感测所述工具运动要求的指示。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，还包括泵控制阀，其能够控制到泵致动器的受压流体流。

4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使所述泵控制阀的位置与所述泵的排出流动速率相关的泵控制阀位置映射，且所述控制器能够通过执行所述泵控制阀位置映射指令所述排出流动速率的调整。

5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使所述泵控制阀的位置与克服偏置装置地调整所述泵控制阀所需要的力相关的泵控制阀力映射，且所述控制器能够通过执行所述泵控制阀力映射指令所述排出流动速率的调整。

6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使克服偏置装置地调整所述泵控制阀所需要的力与阀致动器调整所述泵控制阀的位置所需要的激励电流相关的泵控制阀电流映射，且所述控制器能够通过执行所述泵控制阀电流映射指令所述排出流动速率的调整。

7.根据权利要求2所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使所述工具运动要求与所述工具控制阀的流体输出相关的工具控制映射，且所述控制器还能够通过执行所述工具控制映射确定所述工具控制阀的流体输出的变化。

8.根据权利要求7所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使所述工具控制阀的流体输出的变化与所述工具控制阀的位置相关的工具指令映射，且所述控制器还能够通过执行所述工具指令映射来指令所述工具控制阀的位置的变化从而使得所述工具运动。

9.根据权利要求8所述的液压控制系统，其中，所述控制器能够在指令所述工具控制阀的位置的变化的大致同时指令所述泵的排出流动速率的调整。

10.根据权利要求8所述的液压控制系统，其中，所述控制器能够在指令所述工具控制阀的位置的变化之前指令所述泵的排出流动速率的调整。

11.根据权利要求1所述的液压控制系统，还包括至少一个压力传感器，其能够感测至少一个压力值并且将所述至少一个压力值传送给所述控制器，使得所述控制器能够确定实际压力梯度值，且所述控制器能够通过将所述实际压力梯度值与预定压力梯度值进行比较来确定错误。

12.根据权利要求11所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使得错误与所述泵的排出流动速率的变化相关的负载感测控制映射，且所述控制器能够通过执行所述负载感测控制映射确定所述泵的排出流动速率的附加的变化。

13.根据权利要求12所述的液压控制系统，其中，所述控制器包括使所述泵的排出流动速率的附加的变化与所述泵控制阀的特性相关的至少一个泵控制阀映射，并且所述控制器能够通过执行所述至少一个泵控制阀映射指令所述泵的排出流动速率的调整。

14.一种用于通过液压控制系统控制工具的运动的方法，包括：

通过泵将流体加压；

接收运动所述工具的操作者指令；

通过前馈控制映射基于运动所述工具的操作者指令估计所述液压控制系统中的流量需求变化，所述前馈控制映射使所述运动所述工具的操作者指令与所述泵的排出流动速率的变化相关；

基于所估计的所述流量需求变化调整所述泵的排出流动速率；以及

基于所述操作者指令引导受压流体的至少一部分以运动所述工具。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括确定经过工具控制阀的压降，其中调整所述泵的排出流动速率除了基于所估计的流量需求变化调整所述泵的排出流动速率之外，包括基于经过所述工具控制阀的压降来调整所述排出流动速率。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括在引导受压流体的至少一部分以运动所述工具的大致同时基于所估计的流量需求变化调整所述泵的排出流动速率。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括在引导受压流体的至少一部分以运动所述工具之前基于所估计的流量需求变化调整所述泵的排出流动速率。

18.一种机械，包括：

功率源；

泵，其由所述功率源机械地驱动；

泵致动器，其流体连接至所述泵并且能够调整所述泵的排量；

工具致动器，其能够从所述泵接收受压流体流以使得工具运动；

工具控制阀，其能够控制去往所述工具致动器的受压流体流；

控制传感器，其能够产生表示工具运动要求的第一信号；以及

控制器，包括使工具运动要求与所述泵的排出流动速率的变化相关的前馈控制映射，其能够操作地连接至所述控制传感器和所述工具控制阀，所述控制器能够：

通过所述前馈控制映射估计与所述工具运动要求相关联的经过所述工具控制阀的流量需求变化；

指令所述工具控制阀运动以满足所述工具运动要求；以及

在所述工具控制阀被指令运动以满足所述工具运动要求的大致同时，指令去往所述泵致动器的受压流体流以调整所述泵的排出流动速率，以适应所估计的流量需求变化。

19.根据权利要求18所述的机械，还包括能够产生表示一个或多个压力值的第二信号的至少一个压力传感器，所述控制器能够操作地连接至所述至少一个压力传感器并且还能够：

根据基于所述第二信号的经过所述工具控制阀的实际压力梯度值与经过所述工具控制阀的预定压力梯度值之间的差确定错误；

根据所述错误指令去往所述泵致动器的受压流体流以调整所述泵的排出流动速率。

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