CN102301076A - 具有流动力补偿的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于机械(10)的液压控制系统(28)。所述液压控制系统可以具有能够将流体加压的泵(38)、能够影响所述泵的排量的排量控制阀(58)、以及能够从所述泵接收受压流体并且选择性地将所述受压流体引导至液压致动器的工具控制阀(68)。所述液压控制系统还可以具有与所述排量控制阀通信的控制器(34)。所述控制器能够确定经过所述工具控制阀的压力梯度与希望压力梯度基本不同、根据所述压力梯度确定所述排量控制阀的希望的状况、以及根据所述希望的状况确定施加于所述排量控制阀的流动力。所述控制器还能够根据所述希望的状况和所述流动力产生被发送至所述排量控制阀的负载感测响应信号。

Description

具有流动力补偿的液压控制系统

技术领域

本发明整体涉及液压控制系统，更具体地，涉及具有流动力补偿的液压控制系统。

背景技术

可变排量泵常用于向机械致动器、例如与使机械工具或联动装置运动相关联的油缸或马达提供可调整的流体流。根据致动器的需求，增大或减小泵的排量使得致动器以期望的速度和/或期望的力使工具和/或联动装置运动。以往，通过连接至泵的排量致动器的先导型负载感测阀来控制泵的排量。

虽然在一些情况下是适用的，但是先导阀可能响应慢并且不准确。即，因为阀是由直接作用在阀上的实际压力与希望压力之间的差而液压地运动，致动器的实际压力必须首先降低到低于希望压力较大的值并且保持低于希望压力一段时间，才会起动泵的排量控制阀的任何运动。此外，因为阀的运动主要通过经过阀自身的压差而起动，所以在变化的状况下(例如在变化的温度和流体粘度下)阀的运动可能不能提供稳定的操作。此外，先导阀在一些情况下由于其响应时间慢可能具有不稳定性，不稳定性降低泵的排量控制的准确性。

于2002年4月23日授权予Du等人的美国专利No.6374722(‘722专利)中说明了用于改进泵的排量控制的尝试。具体而言，‘722专利说明了一种用于控制可变排量液压泵的设备。该设备包括可操作以控制泵的旋转斜盘的角度的控制伺服装置、连接至控制伺服装置的电液压伺服阀、以及用于根据排出压力传感器所监控的泵的排出压力来控制伺服阀的装置。根据负反馈回路的原理工作，控制伺服装置能够感测其实际位置并且将实际位置与希望位置进行比较，其中希望位置与希望的排放压力相关联。如果控制伺服装置检测到希望位置和实际位置之间有差别，伺服阀被供能以调整控制伺服装置的位置直至到达希望位置。这样，控制伺服装置的内嵌式负反馈回路能够实现对旋转斜盘角度非常精确的操纵。

虽然‘722专利的设备可以帮助提高对于泵排量的精确调节，但是可能仍存在一些缺点。例如，在泵操作期间设备可能不能考虑作用于阀的流动力。这样，设备的响应时间和排量准确性可能仍不能达到希望。

本发明的液压控制系统旨在克服上述一个或多个缺点和/或现有技术的其他问题。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种液压控制系统。所述液压控制系统可包括能够将流体加压的泵、能够影响所述泵的排量的排量控制阀、以及能够从所述泵接收受压流体并且选择性地将所述受压流体引导至液压致动器的工具控制阀。所述液压控制系统还可包括与所述排量控制阀通信的控制器。所述控制器能够确定经过所述工具控制阀的压力梯度与希望压力梯度基本不同、根据所述压力梯度确定所述排量控制阀的希望的状况、以及根据所述希望的状况确定施加于所述排量控制阀的流动力。所述控制器还能够根据所述希望的状况和所述流动力产生被发送至所述排量控制阀的负载感测响应信号。

在另一方面，本发明涉及一种控制来自泵的流体流的方法。该方法可以包括感测由于液压工具致动导致的不希望的压力梯度、根据所述不希望的压力梯度确定所述泵的排量的希望的变化速率、以及确定流动力，所述流动力影响所述泵的排量的希望的变化速率的执行。该方法还可以包括产生负载感测响应信号以执行适应所述流动力的所述泵的排量的希望的变化速率。

附图说明

图1是一种示例性公开的机械的示意图；

图2是可以用于图1的机械的一种示例性地公开的液压控制系统的简图；且

图3是可以用于图2的液压控制系统的一种示例性地公开的控制阀的剖视示意图。

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可以是能够执行与特定工业相关联的操作的运动或固定机械。例如，图1所示机械10可以被构造成用于建筑工业的前端装载机。但是可以想到，机械10可以适用于多种其他工业中的多种不同应用，例如运输业、矿业、农业或本领域技术人员已知的任何其他产业。机械10可以包括能够运动工作工具14的执行器系统12、向执行器系统12提供功率的功率源16、以及用于对执行器系统12进行手动和/或自动控制的操作站18。

执行器系统12可以包括通过一个或多个流体致动器作用以运动工作工具14的联动装置。在所公开的例子中，执行器系统12包括通过诸如一个或多个油缸和/或马达的一个或多个液压致动器26(图1中仅示出一个)相对于工作表面23绕水平轴线22竖直枢转的吊杆构件20。吊杆构件20可以连接至工作工具14，使得液压致动器26的激活(例如延伸和/或缩短)以希望的方式运动工作工具14。可以想到，如果希望，执行器系统12可以包括与图1所示的不同的和/或额外的联动构件和/或液压致动器。

工作工具14可以包括多种不同的执行器，例如斗、叉、钻、牵引装置(例如轮)或本领域技术人员清楚的任何其他执行器。工作工具14的运动可以由液压致动器26引起，液压致动器26可以从操作站18手动和/或自动控制。

操作站18可以被构造成从机械操作者接收表示希望的工作工具运动的输入。具体来说，操作站18可以包括一个或多个操作者界面装置24，所述操作者界面装置可以实施为靠近操作者座椅定位的单轴或多轴控制杆。操作者界面装置24可以是比例型控制器，其通过产生表示希望的工作工具速度和/或力的工作工具位置信号来使得工作工具14定位、定向和/或激活。在一些例子中，来自操作者界面装置24的信号可以被用于调节液压致动器26中的流体的流动速率、流动方向和/或压力，从而控制工作工具14的速度、运动方向和/或力。可以想到，不同的操作者界面装置可以替代地或额外地包括在操作站18中，例如方向盘、手柄、推拉装置、开关、踏板和本领域已知的其他操作者界面装置。

参照图2，功率源16可以与液压控制系统28相关联，液压控制系统28调节液压致动器26的激活。功率源16可以被构造成通过轴30向液压控制系统28提供基本一致的功率(转矩和/或转速)。替代地，功率源16可以使用诸如齿轮、带、链、电路或本领域已知的任何其他方法的多种其他方法连接，从而为液压控制系统28供能。

液压控制系统28可以包括液压回路32和控制器34，控制器34被布置成控制经过液压回路32的流体流。液压回路32自身可以包括用于引导液压控制系统28中的受压流体流的多个流体部件。例如，液压回路32可以包括液压流体供给装置36、被功率源16驱动以将液压流体加压的泵38、以及使用受压流体来运动工作工具14的液压致动器26(参见图1)。控制器34可以与泵38、液压致动器26和/或功率源16通信以根据来自操作者界面装置24的信号选择性地运动工作工具14。

泵38整体实施为具有排量控制装置40的可变排量泵。在一个例子中，泵38可以是轴向活塞泵，其装备有多个活塞(未示出)，可以使得活塞经通道42从供给装置36抽吸流体并且将更高压力的流体排出至供给通道44。在该例子中，排量控制装置40可以是旋转斜盘，活塞在所述旋转斜盘上滑动。随着活塞相对于旋转斜盘转动，旋转斜盘的倾斜角α可以使得活塞在缸孔中往复运动并且产生如上文所述的泵送运动。这样，排量控制装置40的倾斜角度α可以与每个活塞的排量、从而与泵38的总排量直接相关。

倾斜致动器46可以与排量控制装置40相关以影响倾斜角度α。在一个例子中，倾斜致动器46可以是液压油缸，其具有通过活塞组件52与第二室50分隔开的第一室48。第一室48可以通过第一室通道54与供给通道44的排出压力持续地连通，而第二室50可以经第二室通道56选择性地与排出压力以及与供给装置36的低压相连通。

活塞组件52可以机械地连接至排量控制装置40以响应于由于第一室48和第二室50中的流体压力而引起的活塞组件52两侧的力差而运动排量控制装置40。例如，当第二室50排放流体(即流体连接至供给装置36的低压)时，可以使得活塞组件52缩回从而增加倾斜角度α。相反，当第二室50充满受压流体(即与供给通道44的排出压力流体连通)时，可以使得活塞组件52延伸从而减小倾斜角度α。在这种构造下，第二室50中的流体量可以与排量控制装置40的位置相关，而流入和流出第二室50的流体速率可以与排量控制装置40的速度并从而与泵38的排量变化速率相关。可以想到，如果希望，上述第一室48和第二室50相对于活塞组件52的缩回和延伸而进行填充和排放的说明可以反过来。也可以想到，如果希望，活塞组件52和/或排量控制装置40可以朝向特定的排量位置弹簧偏置，例如朝向最大或最小排量位置。

排量控制阀58可以被设置成与供给通道44、第二室通道56、以及通过排放通道60与供给装置36连通，以控制去往和来自第二室50的流体流。排量控制阀58可以是多种类型的控制阀之一，包括例如比例型螺线管阀。如图2和图3所示，排量控制阀58可以包括可滑动地设置在主体63中并且能够通过螺线管66克服弹簧64的偏置力运动到三个单独的操作位置之间的任何位置的阀元件62。螺线管66可以由控制器34选择性地供电以将阀元件62运动至任何希望的位置。

在图3所示的一种实施方式中，阀元件62可以是柱塞，其具有将第一环形凹部67与第二环形凹部69分开的至少一个部分65。第一环形凹部67可以与排放通道60持续的流体连通，第二环形凹部69可以与供给通道44持续的流体连通。在第一位置(图2所示)，部分65可以基本阻塞供给通道44和第二室通道56之间经第二环形凹部69的流体流，以及基本阻塞第二室通道56和排放通道60之间经第一环形凹部67的流体流。在第一位置，倾斜角度α不会发生调整(即，活塞组件52基本液压锁定不会使得排量控制装置40运动)。从图2所示的第一位置，螺线管66可以选择性地被供能以将阀元件62向右直线平移以达到第二位置(未示出)。在第二位置，阀元件62的第一环形凹部67可以将第二室通道56与排放通道60相连接，从而使得流体能够从第二室50流至供给装置36，以有效地降低第二室50中的压力。在该位置下，第一室48中的高压流体可以导致活塞组件52缩回并且从而增大排量控制装置40的倾斜角度α。从图2所示的第一位置，螺线管66可以选择性地被供能以将阀元件62向左运动以达到第三位置(图3示出)。在第三位置，第二环形凹部69可以将第二室通道56与供给通道44相连，从而使得排出流体能够从泵38流至第二室50，以有效地将第二室50增压。在该位置下，第二室50中的高压流体与活塞组件52上更大的有效油缸面积相结合，可以使得活塞组件52延伸并从而减小排量控制装置40的倾斜角度α。当阀元件62运动至第一位置和第二位置之间的位置或第一位置和第三位置之间的位置，活塞组件52仍可以运动以增大或减小倾斜角度α，但是是以与阀元件62的位置成比例的速度运动。即，可以想到，流经第一环形凹部67和/或第二环形凹部69的流体可以以与相应的环形凹部67、69的有效阀面积A_valve成比例的速率流动。这里的A_valve具体可以指排量控制阀58中的流体经过的最小面积。

仍参照图2，泵38排出的受压流体可以经工具控制阀68被选择性地引导以运动液压致动器26。特别地，工具控制阀68可以在液压致动器26的上游设置在通道44内。并且，与倾斜致动器46类似的，液压致动器26均可以包括第一室70和第二室72。在一种实施方式中，第一室70和第二室72可以通过活塞组件74分开。在一种替代的实施方式中，第一室70和第二室72可以通过叶轮或其他已知的电动平移装置分开。第一室70和第二室72可以通过工具控制阀68选择性地供给或排放流体，以使得活塞组件74(或不同的电动平移装置)运动。例如当第一室70填充受压流体且第二室72排放流体时，活塞组件74可以缩回以降低吊杆构件20(参见图1)。相反，当第一室70排放受压流体而第二室72填充受压流体时，活塞组件74可以延伸以举起吊杆构件20。为了将第一室70和第二室72填充和排放，工具控制阀68可以选择性地将第一室通道76和第二室通道78经通道44连接至泵38的排出口和经排放通道80连接至供给装置36。

工具控制阀68可以是多种类型的控制阀之一，包括例如比例型的螺线管阀。即，工具控制阀68可以包括能够通过螺线管86克服弹簧84的偏置力运动至三个单独的操作位置之间的任何位置的诸如柱塞的阀元件82。在一种实施方式中，螺线管86可以通过弹簧88操作地连接至阀元件82，并且通过控制器34选择性地供电以将阀元件82运动至任何希望的位置。

在第一位置(未示出)，工具控制阀68可以基本阻塞所有流体进入或离开第一室70和第二室72。在第一位置，吊杆构件20不会发生运动(即，活塞组件74可以液压锁定，不会使得吊杆构件20运动)。螺线管86可以从第一位置选择性地被供电以将阀元件82向右运动以达到第二位置(图2示出)。在第二位置，工具控制阀68可以通过第一室通道76将第一室70与供给通道44连接，且通过第二室通道78和排放通道80将第二室72与供给装置36连接。在第二位置，第一室70可以由泵38排出的受压流体填充，而流体从第二室72排放至供给装置36。同时进行的第一室70填充与第二室72排放可以导致活塞组件74缩回。螺线管86可以从第一位置选择性地被供电以将阀元件82向左运动以达到第三位置(未示出)。在第三位置，工具控制阀68可以将第一室70连接到排放通道80，并且将第二室72连接到供给通道44。在该第三位置，第二室72可以选择性地由来自泵38的受压流体填充，而流体从第一室70排放。同时进行的第一室70排放和第二室72填充可以导致活塞组件74延伸。当阀元件82运动至第一位置和第二位置之间的位置或第一位置和第三位置之间的位置时，活塞组件74仍可以运动以举升或降低吊杆构件20，但是运动速度与阀元件82的位置成比例。当阀元件82在第一位置、第二位置和第三位置之间运动时(且液压致动器26以变化的速率和压力消耗流体时)，经过工具控制阀68的压力梯度ΔP₆₈可以改变。

一个或多个传感器可以与控制器34相关联以便于对液压致动器26和倾斜致动器46的运动进行精确控制。特别地，第一传感器90可以被定位成监控泵38的排放压力，例如在工具控制阀68上游的供给通道44中的流体压力。第二传感器92可以被定位成监控第一室70中的流体压力，例如在第一室通道76中的流体压力。第三传感器94可以类似地被定位成监控第二室72中的流体压力，例如第二室通道78中的流体压力。传感器90至94可以被构造成产生表示所监控的压力的信号，并且将这些信号发送至控制器34。

如下文将更具体说明的，控制器34可以响应于来自传感器90至94和/或操作者界面装置24的输入调整控制阀58和/或68的操作以影响倾斜致动器46和/或液压致动器26的运动。控制器34可以是包括用于控制和操作液压控制系统28的部件的装置的多个微处理器或单个微处理器。多种商业上可购买到的微处理器可以被配置成执行控制器34的功能。应当理解，控制器34可以容易地实施为控制多种机械功能的通用微处理器。控制器34可以包括存储器、次级存储装置、处理器和用于运行应用程序的任何其他部件。多种其他电路可以与控制器34相关联，例如供电电路、信号调节电路、螺线管驱动电路和其他类型的电路。

联系多种系统参数的一个或多个映射可以被存储在控制器34的存储器中。每个这种映射可以包括表格、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34或操作者自动地或手动地选择和/或修正以影响液压控制系统28的操作。

基于从传感器90至94所接收的信号，控制器34可以调节排量控制阀58的操作以保持基本恒定的ΔP₆₈。特别地，控制器34可以接收和比较来自压力传感器90至94的信号以确定ΔP₆₈(即确定供给通道44中的泵排出压力与第一室通道76和第二室通道78中较高压力之间的压差)。并且，如果控制器34确定ΔP₆₈不大致等于预定值(即在希望的压力梯度的量内)，控制器34可以产生负载感测响应信号，负载感测响应信号被发送至排量控制阀58以纠正ΔP₆₈。

来自控制器34的负载感测响应信号可以使得螺线管66选择性地被供电以将阀元件63运动至希望的位置，从而使得倾斜致动器46调整排量控制装置40的倾斜角度α。例如，如果ΔP₆₈低于期望，控制器34可以向螺线管66发出负载感测响应信号(即发出指令或发送电流)以使得螺线管66朝向第二位置运动阀元件62，从而导致倾斜致动器46的活塞组件52缩回并且增加倾斜角度α，由此增加泵38的排量。相反，如果ΔP₆₈高于预期，控制器34可以向螺线管66发送负载感测响应信号以使得螺线管66朝向第三位置运动阀元件62，从而导致倾斜致动器46的活塞组件52延伸并且减小倾斜角度α，由此减小泵38的排量。这样可以维持基本恒定的ΔP₆₈，这可以使得液压致动器26更加稳定和响应性地操作。

控制器34可以参照存储在存储器中的映射和基于来自传感器90至94的输入计算/确定/估计负载感测响应信号。特别地，控制器34可以被配置成首先基于ΔP₆₈和希望的恒定压力梯度确定来自泵38(即泵38的排量)的流动的希望的变化速率。在一个例子中，泵38的排量的希望的变化速率可以通过直接参照ΔP₆₈或将ΔP₆₈与希望的恒定压力梯度之间的差参照存储在控制器34的存储器中的映射来确定。在另一个例子中，液压控制系统28的特定操作状况，例如泵38的转速，可以与ΔP₆₈一起被用于确定泵38的排量的希望的速率变化。

因为排量控制装置40的运动与泵38中单独的活塞的排量变化之间的已知的机械连接和/或关系，且因为倾斜致动器46的运动与由此排量控制装置40的倾斜角α之间已知的机械连接和/或关系，泵38的排量的希望的变化速率可以与倾斜致动器46的希望的速度V直接相关。并且，如本领域普遍已知的，(例如倾斜致动器46)的油缸的速度(即延伸或缩回速度)可以约等于进入该油缸的流体流动速率Q除以流体作用的有效面积A_cyl。此外，因为可以如上文所述地参照存储在控制器34的存储器中的映射确定希望的速度，且活塞组件52的有效面积可以是已知的，以希望的速度运动倾斜致动器46所需要的(即产生泵38的排量的希望的变化速率所要求的)流体流动速率可以根据公式1计算：

公式1 Q＝V·A_cyl

其中，Q为需要的进入倾斜致动器46的流体流动速率；

V为根据控制器34的映射确定的活塞组件52的希望的速率；且

A_cyl是已知的活塞组件52的有效面积。

可以想到，流经排量控制阀58的第一环形凹部67和/或第二环形凹部69的流体可以以与相应的环形凹部的有效阀面积A_valve成比例的速率流动。由此，已经通过上述公式1确定了必须进入倾斜致动器46以使得泵38适当地响应于ΔP₆₈的流体的流动速率，控制器34可以被配置成确定排量控制阀58必须如何操作以提供该流动速率。具体来说，控制器34可以被配置成根据下述普遍已知的节流公式(公式2)来确定排量控制阀58所需要的有效面积A_valve：

公式2 $A_{\mathrm{valve}}=\frac{Q}{C_d\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_{58}}}}$

其中，A_valve是排量控制阀58的有效面积；

Q是根据上文的公式1确定的需要的进入倾斜控制器46和经过排量控制阀58的流体流动速率；

C_d是排出系数；

ρ是经过排量控制阀58的流体密度；且

ΔP₅₈是经过排量控制阀58的压力梯度。

排出系数C_d可以用于近似计值流体流的粘度和湍流效应，并且可以在约.5-.9的范围内，且更具体地在一种实施方式中可以为约.62。因为排出系数C_d、经过排量控制阀58的压力梯度ΔP₅₈和流体密度ρ均可以是基本恒定的，所以A_valve可以容易地计算。但是应当注意，虽然在本例中可以假设ΔP₅₈和ρ基本恒定，但是可以想到，如果需要可以使用测量和/或可变值来增加阀控制的准确度。

一旦已经计算A_valve，控制器34可以确定螺线管66克服弹簧64的偏置力将阀元件62运动距离x以形成A_valve所需要的力f_k。具体来说，控制器34可以将涉及已知的A_valve与x的值的映射(例如距离-面积的曲线)存储在存储器中。并且，根据下文的普遍已知的弹簧力公式(公式3)，控制器34可以被配置成计算f_k：

公式3：f_k＝x·k

其中，f_k是螺线管66克服弹簧64的偏置力将阀元件62运动距离x所需要的力；

x是产生A_valve所需要的距离；且

k是弹簧64的弹簧常数。

随着流体运动经过排量控制阀58，流体自身的惯性、湍流和/或粘度可以对阀元件62产生作用力，应当考虑所述作用力以改进对A_valve的控制的准确性。作用在阀元件62上的流动力可以使用下文提供的公式4来估计：

公式4

其中，f_f是流动力；

C_d是排出系数；

A_valve是排量控制阀58的有效面积；

ΔP₅₈是经过排量控制阀58的压力梯度；且

是流体从A_valve的流出角。

虽然流出角

可以改变，在一个例子中，基于实验室测试可以假设

是恒定的，并且用于接近离开A_valve的流动力的轨迹。因为ΔP₅₈、A_valve、

和C_d可以是已知值，所以可以计算f_f并且在排量控制阀58的运动期间对其进行补偿。特别地，螺线管66必须提供的作用在阀元件62上的所有力可以通过以下公式5的求和来确定：

公式5 F_s＝f_k+f_f

其中，F_s是螺线管66需要的总的力；

f_k是螺线管66克服弹簧64的偏置力将阀元件62运动距离x所需要的力；

f_f是流动力。

由此，控制器34响应于具有不希望的值的ΔP₆₈发送至螺线管66的负载感测响应信号可以包含与F_s相关联的指令分量。在一种实施方式中，控制器34可以根据参照存储在存储器中的映射(例如螺线管66的力-电流曲线)确定向螺线管66供电以足以产生F_s所需要的电流。并且，控制器34可以被配置成响应于ΔP₆₈将该电流引导至螺线管66。

工业实用性

本发明的液压控制系统可能适用于考虑成本和对泵输出的精确调节的任何机械中。本发明的技术方案特别地适用于液压工具系统，特别是用于在移动机械上机载使用的液压工具系统。但是本领域技术人员将理解，本发明的液压控制系统可以用于与液压操作工具相关联或不相关联的其它机械中。

在液压控制系统28的操作期间，机械操作者可以操纵操作者界面装置24(参照图1)以指令工作工具14运动。当机械操作者操纵操作者界面装置24时，可以产生与操作者界面装置24的位移位置成比例的信号。该信号可以被控制器34接收并且可以被转化成一个或多个响应指令，响应指令被发送至工具控制阀68以使得阀元件82在三个位置之间运动。

当受压流体流过工具控制阀68流入第一室70和第二室72之一时，相应的第一室通道76和第二室通道78的压力可以变化。控制器34可以通过利用来自压力传感器90至94的信号确定经过工具控制阀68的压力梯度(ΔP₆₈)。控制器34可以将ΔP₆₈与预定的值(即与希望的压力梯度)进行比较并且产生相应的负载感测响应信号。

负载感测响应信号可以导致泵38的排量进行需要的调整以改变输出。例如，如果压力梯度ΔP₆₈过低，负载感测响应信号可以导致泵38的排量增大。相反，如果压力梯度ΔP₆₈被确定过高，负载感测响应信号可以导致泵38的排量减小。

如上所述，控制器34可以根据公式1至5计算/估计/确定/产生负载感测响应信号。特别地，控制器34可以首先将ΔP₆₈与泵38(即泵38的排量)的流动的希望的变化速率相关联。然后泵排量的希望的变化速率可以与倾斜致动器46的希望的速度(V)相关联，由此可以根据公式1计算经过排量控制阀58的流体的希望的流动速率(Q)。基于Q和假设恒定的经过排量控制阀58的压力梯度(ΔP₅₈)，可以根据公式2计算排量控制阀58的相应的有效面积(A_valve)。在将A_valve与阀元件62的直线平移(x)相关联之后，可以根据公式3计算由x引起的螺线管66克服弹簧64的偏置力所需要的力(f_k)。此外，可以根据公式4基于A_valve、ΔP₅₈和假设恒定的在A_valve处的流体流出角

来计算螺线管66克服与经过排量控制阀58的流体流相关联的力所需要的力(f_f)。然后螺线管66所需要的总的力(F_s)可以根据公式5计算，并且负载感测响应信号的相应的指令分量可以被发送以向螺线管66供能。

应当清楚，这里说明的方法和设备可以通过对运动流体的流动力进行补偿来提供泵排量控制中的精确性。流动力补偿可以帮助在恒定压力液压系统中实现响应性和可预测的工作工具致动。此外，流动力补偿可以帮助消除对于其他系统中使用的位置纠正伺服机构的需要。通过减少对于伺服机构的需要，所说明的系统可以降低与位置纠正相关联的错误，改进泵的响应，并且降低不稳定性和成本。

本领域技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的液压控制系统进行多种修正和变型。考虑这里所公开的说明书和实践，本领域技术人员将清楚所公开的液压控制系统的其他实施方式。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 (10)

1.一种液压控制系统(28)，包括：

泵(38)，其能够将流体加压；

排量控制阀(58)，其能够影响所述泵的排量；

工具控制阀(68)，其能够从所述泵接收受压流体并且选择性地将所述受压流体引导至液压致动器；以及

控制器(34)，其与所述排量控制阀通信，所述控制器能够：

确定经过所述工具控制阀的压力梯度与希望压力梯度基本不同；

根据所述压力梯度确定所述排量控制阀的希望的状况；

根据所述希望的状况确定施加于所述排量控制阀的流动力；以及

根据所述希望的状况和所述流动力产生被发送至所述排量控制阀的负载感测响应信号。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其中，所述希望的状况是提供经过所述排量控制阀的希望的流体流的有效面积，且所述流体力是经过所述有效面积的所述希望的流体流的结果。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其中：

所述排量控制阀包括阀元件(62)、以及能够偏置所述阀元件的弹簧(64)；且

所述控制器还能够确定所述阀元件的提供所述有效面积的直线平移，并且确定由于所述直线平移而使所述弹簧施加于所述阀元件的力。

4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其中：

所述排量控制阀还包括能够运动所述阀元件的螺线管(66)；且

所述负载感测响应信号表示所述螺线管克服所述弹簧施加的力和所述流动力所需要的力的量。

5.根据权利要求2所述的液压控制系统，其中，所述有效面积是基于假设为恒定的经过所述排量控制阀的压力梯度来计算的。

6.根据权利要求5所述的液压控制系统，还包括与所述工具控制阀相联的用于测量经过所述工具控制阀的压力梯度的至少一个压力传感器(90-94)。

7.根据权利要求1所述的液压控制系统，还包括：

排量控制装置(40)，其能够运动以改变所述泵的排量；以及

倾斜致动器(46)，其能够运动所述排量控制装置，

其中，所述排量控制阀流体连接以激活所述倾斜致动器，且所述希望的状况与经过所述排量控制阀的希望的流体流相关联，所述希望的流体流导致所述倾斜致动器的希望的速度。

8.一种控制来自泵(38)的流体流的方法，包括：

感测由于液压工具致动导致的不希望的压力梯度；

根据所述不希望的压力梯度确定所述泵的排量的希望的变化速率；

确定流动力，所述流动力影响所述泵的排量的希望的变化速率的执行；以及

产生负载感测响应信号以执行适应所述流动力的所述泵的排量的希望的变化速率。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述泵的排量的希望的变化速率与提供希望的流体流以调整所述泵的排量的有效阀面积相关联；

所述流动力是经过所述有效阀面积的所述希望的流体流的结果；且

确定所述流动力包括根据所述有效阀面积和流体从所述有效阀面积流出的角度来确定所述流动力。

10.一种机械(10)，包括：

功率源(16)；

工具(14)；

液压致动器(26)，其能够运动所述工具；以及

根据权利要求1至7中的任意一项所述的液压控制系统(28)，其被所述功率源驱动以激活所述液压致动器。

Images