CN102506031A - 一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 - Google Patents
一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102506031A CN102506031A CN2011104601028A CN201110460102A CN102506031A CN 102506031 A CN102506031 A CN 102506031A CN 2011104601028 A CN2011104601028 A CN 2011104601028A CN 201110460102 A CN201110460102 A CN 201110460102A CN 102506031 A CN102506031 A CN 102506031A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- valve
- pipe line
- hydraulic pipe
- mouth
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法。该方法利用压电陶瓷直接驱动式四通滑阀作为流体脉动主动控制的执行元件，滑阀的A、B口均连接在液压管路的同一旁支路上，P、T口均与油箱相连，在正弦控制信号驱动滑阀完成一个周期运动过程中，A、B口均依次通过P、T口实现两次溢流，即双边溢流，产生的溢流流量完全抵消源脉动流量，实现液压管路流体脉动的主动抑制。本发明的优点是：(1)滑阀的运动频率只为所要消除的液压系统流量脉动频率的一半；(2)最大的溢流流量可以达到压电陶瓷执行器最大伸长量时的滑阀流量。本发明为高速、高压、大功率密度的液压系统提供了一种更加易于实用化的流体脉动主动抑制方法。
Description
技术领域
本发明属于液压管路流体脉动主动控制领域，具体涉及一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法。
背景技术
轴向柱塞泵由于其大功率、高效率和可靠性等特点，广泛应用于液压泵源系统中。而由于自身的结构以及油液的压缩性等因素，柱塞泵必然存在着瞬时流量脉动，而流量脉动又是引起液压管路机械振动和流体噪声的根本成因。因此设法消除液压管路系统的流体脉动具有很重要的现实意义。
液压流体脉动主动控制由于其自适应能力强、消振效果好等优点，成为国内外学者的研究热点。目前液压管路流体脉动主动控制按照其执行器的类型可以分为三大类：利用作用于管壁的执行器进行的流体脉动主动控制、利用流体作动器的流体脉动主动控制和利用液压阀的流体脉动主动控制。
利用作用于管壁的执行器进行的流体脉动主动控制的原理是通过安装在管壁外的智能材料作动器对管壁产生控制力，引起管壁的弹性变形，进而在管道内产生流体脉动波，与原有的压力脉动相互抵消。有如下学者进行过此类研究：英国南安普顿大学的Brennan设计了一种磁致伸缩元件驱动非侵入式流体波作动器，安装于水管管壁路进行了主动振动控制(详见M.J.Brennan，S.J.Elliott，R.J.Pinnington于1996年《Smart Mater.Struct.》第5卷281-296页上发表的论文《A Non-intrusive Fluid-wave Actuator and Sensor Pair forthe Active Control of Fluid-borne Vibrations in a Pipe》)；瑞典卡尔斯克鲁纳/永比大学的Maillard等设计了一个由6个沿圆周对称布置的压电陶瓷堆驱动的非插入式流体波作动器，安装于液压管壁上进行主动振动控制(详见Maillard，Julien于1999年《Proceedingsof the International Modal Analysis Conference & Exhibit》第2卷1806-1812页上发表的论文《Fluid Wave Actuator for the Active Control of Hydraulic Pulsations inPiping Systems》)；美国弗吉尼亚理工大学振动与噪声实验室的Baris Kiyar等提出一种电磁管壁作动器，对PVC水管内的水流进行主动消振(详见Baris Kiyar等于2002年《ASMEInternational Mechanical Engineering Congress & Expositon》上发表的文章《Experiments on the Active Control of Multiple Wave Types in Fluid Filled PipingSystems》，文章编号：IMECE2002-33041)。
利用流体作动器的流体脉动主动控制的原理是利用智能材料驱动的流体作动器直接作用于管道中的流体，产生次级流体压力脉动波与源压力脉动波相互抵消，实现管道中流体脉动的消减。有如下学者对此类流体脉动主动控制进行了研究：日本的KOJIMA等利用电液伺服作动器作为流体作动器，产生次级流体脉动波与源脉动波相互抵消，实现流体脉动主动控制(Eiichi KOJIMA等于1991年在《The Japan Society of Mechanical Engineers》第34卷第4期466-473页上发表的论文《Development of an Active Attenuator forPressure Pulsation in Liquid Piping Systems》)；日本的YOKOTA等提出一种由双压电陶瓷驱动活塞杆的主动液压蓄能器，实现液压管路流体脉动的主动控制(详见YOKOTA等于1996年《JSME International Journal》第39卷第1期119-124页上发表的文章《Study on an Active Accumulator(Active Control of High-Frequency Pulsation ofFlow Rate in Hydraulic Systems)》)；美国弗吉尼亚理工大学的Satish C.Kartha提出两个液压流体作动器：一种是在旁支管路中加入电磁振动器，另一种是在Helmholtz反应器中置入压电陶瓷片，这两种方式均取得了一定的效果(详见Satish C.Kartha于2000年发表的硕士论文《Active，Passive and Active/Passive Control Techniques forReduction of Vibration Power Flow in Fluid Filled Pipes》)；奥地利林茨约翰.开普勒大学的Josef Mikota提出一种频率可调的固体质量块流体脉动衰减器，对液压管路流体脉动进行主动控制(详见Josef Mikota于2002发表的博士论文《Contributions to thedevelopment of compact and tunable vibration compensators for hydraulicsystems》)；北京航空航天大学的潘陆原博士在H型滤波器上添加随动装置，设计了随动液压滤波器，对飞机液压管路系统进行主动脉动控制(详见潘陆原于2000年发表的博士论文《高压液压系统的研究》)。
利用液压阀的流体脉动主动控制原理是利用液压阀产生次级流体脉动波与初级流体脉动波相互抵消，实现液压管路流体脉动的主动抑制。在此研究方面，许多学者做了研究：太原理工大学的周文教授利用常规电液伺服阀作为产生次级脉动源的主动消振元件，采用分流原理，在低频取得了一定效果(详见周文于2003年《液压气动与密封》第4期24-27页上发表的文章《主动振动控制技术的发展和应用》)；西安交通大学的刑科礼博士利用两个常规伺服阀，一个作为初级脉动源，另一个作为次级脉动源，次级脉动源产生的压力脉动波来抵消初级脉动源的压力脉动波(详见刑科礼于1998年发表的博士论文《液压系统压力脉动的衰减理论及方法研究》)；北京航空航天大学的焦宗夏教授利用压电陶瓷节流阀作为主动消振元件，通过压电陶瓷节流阀实现管路流量的溢流来实现流体脉动的主动控制，并且首次提出了“基于溢流原理的流体脉动主动控制”的概念(详见焦宗夏、陈平等于2003年在《Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part I：Journal ofSystems and Control Engineering》第217卷311-318页发表的论文《AdaptiveVibration Active Control of Fluid Pressure Pulsations》)；北京航空航天大学的李树立博士对焦宗夏教授“基于溢流原理的流体脉动主动控制”进行了发展，在管路的不同位置布置多个电液伺服阀，进行分布式流体脉动主动控制(详见李树立于2006年发表的博士论文《液压流体脉动分布式振动主动控制研究》)。
随着液压系统向高速、高压、大功率密度方向发展，对液压管路流体脉动主动控制提出了新的挑战，前人所研究的液压流体脉动主动控制方法暴露出了许多缺点，总结如下：
(1)执行器作用于管壁的流体脉动主动控制大都应用于低压的水管和液压管路系统中，对于高压液压系统不适用，因为管路中的高压流体会使管道刚度变大，这需要很大的执行力才能使管道发生弹性变形；此外，管壁作动器的位移会被安装间隙及管道的弹性所抵消，使得实际作用到流体上的作用力很小。
(2)流体作动器大都采用压电陶瓷或磁滞伸缩材料作为驱动材料，由于流体作动器要产生与泵的脉动流量相等的流量以完成脉动主动控制，这就使得流体作动器的体积较大；此外，在高压液压系统中，流体作动器要承受很大的负载，这就使驱动其运动的电压或磁场强度非常大，会引起作动器发热等一系列问题。
(3)基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制适用于高压液压系统的脉动主动控制，因为液压阀滑阀阀芯的智能材料只需要输出很小的力来克服摩擦、滑阀阀芯惯性和液动力即可，不需要承载高压油引起的大负载；此外，由于节流公式可知，经过大的压力放大之后，在液压阀开口很小的情况下即可产生与液压泵脉动流量相等的溢流流量。因此，与其他两种液压管路流体脉动主动控制方法相比，基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制方法能耗更低、体积更小。
但是传统的基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制方法，要求消振阀的频率要能跟得上液压管路流体脉动频率才能产生与液压泵脉动流量相互抵消的溢流流量。随着液压系统(特别是飞机液压系统)的柱塞泵转速越来越快，流体脉动频率也越来越高(例如9柱塞的飞机液压泵的转速一般在4000r/min以上，根据流体脉动基频公式f＝nZ/60可知，流体脉动基频在600Hz以上)，而智能材料消振阀由于摩擦、负载及其自身的发热等问题使其在600～700Hz时的性能已经到达极限，不足以用来完成高速、高压、大功率密度液压系统基频上的流体脉动主动控制任务，对于液压流体脉动的二倍频及更高倍频的流体脉动更是无能为力。这就成为基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制在高速、高压、大功率密度液压系统中应用的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前液压系统向高速、高压、大功率方向发展引起的液压管路流体脉动主动控制所需的智能材料执行器能耗高、体积大、频率不能满足流体脉动频率要求的缺点，提出了一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法。
本发明一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，具体实现步骤如下：
第一步、采用压电陶瓷直接驱动式四通滑阀作为流体脉动主动抑制的执行部件，其中压电陶瓷直接驱动式四通滑阀采用压电陶瓷执行器推动滑阀阀芯向左运动，复位弹簧使滑阀阀芯向右运动，压电陶瓷执行器与滑阀阀芯不固连；
第二步、压电陶瓷直接驱动式四通滑阀连接在溢流阀下游的液压管路的旁支路上，其四个油口的具体连接方式为：压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B口均与液压管路的同一个旁支路相连，P、T口均与油箱相连；
第三步、调节压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯处于零开口位置，具体的调节方法为：通过压电驱动器给压电陶瓷执行器施加驱动电压满量程(一般为100V)一半的电压，此时压电陶瓷执行器位于其总伸长量的一半(ΔL/2)处；调节滑阀阀芯的位置，使压电陶瓷直接驱动式四通滑阀刚好处于零开口状态；
第四步，压力传感器采集压电陶瓷直接驱动式四通滑阀安装位置下游的液压管路中压力信号p，经过AD进入控制器；液压管路的压力信号p包含多个正弦谐波分量，其中第一谐波分量(即基频分量)中脉动能量最大，我们选取基频分量为流体脉动抑制的对象；控制器的作用是获得能够驱动压电陶瓷直接驱动式四通滑阀来消除液压管路流体脉动中基频正弦分量的正弦控制信号u；控制器的具体计算流程为：一方面，将压力信号p做快速傅里叶变换(FFT)，获取液压管路中压力脉动的基频f(此频率也是液压管路源流量脉动QS中脉动能量最大的正弦分量的频率)，然后将频率f取半为f/2，此频率f/2即为正弦控制信号u的频率；另一方面，通过最优控制算法(例如旋转矢量最优算法)，以压力信号p的均方值为目标函数，获取正弦控制信号u的幅值A和相位
；这样就获得了正弦控制信号
第五步，控制器通过DA将正弦控制信号u送给压电驱动器，压电驱动器驱动压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯相对于第三步中的零开口位置左右做正弦运动；根据第二步的连接方式，在滑阀阀芯一个运动周期内，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B两个口都依次与P口和T口相通，实现双边溢流。双边溢流的原理为：当滑阀阀芯从零开口位置向左运动再到回到零开口位置的前半个正弦运动周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过P口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过T口溢流；当滑阀阀芯从零开口位置向右运动再到回到零开口位置的后半个正弦周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过T口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过P口溢流。基于双边溢流的原理，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯在正弦控制信号的控制下滑阀阀芯完成一个周期(滑阀阀芯运动周期为2/f)的正弦运动滑阀阀芯，A口和B口均产生两个溢流流量波峰(前后两个半周期各产生一个溢流流量的波峰)，这样经过A、B口的总溢流流量QV也形成两个溢流流量波峰，因此QV可以抵消两个源流量脉动周期(源流量脉动周期为1/f)的源脉动流量QS；这样压电陶瓷直接驱动式四通滑阀在正弦控制信号
的控制下做频率为f/2的正弦运动，产生的溢流流量QV就完全抵消了频率为f的源脉动流量QS，实现了液压管路流量脉动的完全抑制。
需要对第五步做如下补充说明：(1)源脉动流量QS是柱塞泵的脉动流量QP经过油滤和蓄能器的容积作用后的流量，QP和QS频率相同，只是QS中不包含QP中的高频分量；(2)液压管路系统通过压电陶瓷直接驱动四通滑阀的A、B口同时溢流，这样虽然压电陶瓷直接驱动式四通滑阀做幅值ΔL/2的正弦运动，通过A口和B口的最大的总溢流流量可以达到压电陶瓷执行器全部伸长量ΔL时对应的流量，总溢流流量最大值为其中Cd为压电陶瓷直接驱动式四通滑阀阀口的流量系数，d为滑阀阀芯直径，ΔL为压电陶瓷执行器的总伸长量，p为液压管路中的油液压力，ρ为油液密度。
本发明的优点是：
(1)压电陶瓷直接驱动式四通滑阀在液压管路流体脉动频率一半的频率控制信号作用下，即可以产生与源脉动流量频率相同的溢流流量，实现源脉动流量脉动的完全抑制，这就降低了对压电陶瓷直接驱动式四通滑阀频响的要求；
(2)液压管路系统通过压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B口同时溢流，最大溢流流量可以达到压电陶瓷执行器全部伸长量时对应的流量，保证了基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动控制的抑制能力；
(3)适应于高压、高速、大功率密度液压系统的流体脉动主动控制；
(4)具有能耗低、体积小、更易于实用化的特点。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制系统原理图；
图3是本发明液压管路流体压力信号作FFT后频谱图；
图4是本发明压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯双边溢流原理示意图；
图5(a)是压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯一个周期的运动曲线；
图5(b)是在滑阀阀芯一个运动周期内产生的溢流流量曲线；
图5(c)是需要消除的源脉动流量曲线；其中QP为柱塞泵的脉动流量曲线，QS是QP经过油滤和蓄能器的容积效应后的源脉动流量；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其控制对象是基本的液压管路系统，如图2所示，由油箱、电机、柱塞泵、蓄能器、油滤、溢流阀、液压管路和可调节流阀组成的。具体的连接关系为：电机带动柱塞泵从油箱中吸取低压油液，产生流量为QP的高压流体，流体经过蓄能器、油滤和溢流阀后，进入液压管路中，在液压管路的末端是作为负载的可调节流阀，油液经过可调节流阀回到油箱中；其中蓄能器起到吸收脉动和稳压的作用，油滤过滤掉油液中的杂质，溢流阀控制液压管路中压力不超过设定值，起到安全保护作用。
本发明是一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：
第一步、如图2所示，基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法采用压电陶瓷直接驱动式四通滑阀作为流体脉动主动抑制的执行部件；其中压电陶瓷直接驱动式四通滑阀采用压电陶瓷执行器推动滑阀阀芯向左运动，复位弹簧使滑阀阀芯向右运动，压电陶瓷执行器与滑阀阀芯不固连；
第二步、压电陶瓷直接驱动式四通滑阀连接在溢流阀下游的液压管路的旁支路上，如图2所示，其四个油口的具体连接方式为：压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B口均与液压管路的同一个旁支路相连，P、T口均与油箱相连；
第三步、调节压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯处于零开口位置，具体的调节方法为：通过压电驱动器给压电陶瓷执行器施加驱动电压满量程(一般为100V)一半的电压，此时压电陶瓷执行器位于其总伸长量的一半(ΔL/2)处；调节滑阀阀芯的位置，使压电陶瓷直接驱动式四通滑阀刚好处于零开口状态(如图2所示的位置)；
第四步，如图2所示，安装在旁支路与可调节流阀之间的压力传感器采集压电陶瓷直接驱动式四通滑阀安装位置下游的液压管路中压力信号p，经过AD进入控制器；如图3所示，液压管路中的压力信号p作FFT后，可以看出压力信号p包含多个正弦谐波分量，其中第一谐波分量(即基频分量)的FFT幅值比例最大，即基频分量中的脉动能量最大，我们选取基频分量为流体脉动抑制的对象；控制器的作用是获得能够驱动压电陶瓷直接驱动式四通滑阀来消除液压管路流体脉动中基频正弦分量的正弦控制信号u；如图2所示，控制器的具体计算流程为：一方面，将压力信号p做FFT变换，获取液压管路中压力脉动的基频f(此频率也是液压管路源流量脉动QS中脉动能量最大的正弦分量的频率，即f＝1/TQ，如图5(c)所示)，然后将频率f取半为f/2，此频率f/2即为正弦控制信号u的频率；另一方面，通过最优控制算法(例如旋转矢量最优算法)，以压力信号p的均方值为目标函数，获取正弦控制信号u的幅值A和相位
；这样就获得了正弦控制信号
第五步，如图2所示，控制器通过DA将正弦控制信号u送给压电驱动器，压电驱动器驱动压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯相对于第三步中的零开口位置左右做正弦运动；根据第二步的连接方式，在滑阀阀芯一个运动周期内，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B两个口都依次与P口和T口相通，实现双边溢流。如图4所示，双边溢流的原理为：当滑阀阀芯沿零开口位置向左运动再到回到零开口位置的前半个正弦运动周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过P口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过T口溢流；当滑阀阀芯沿零开口位置向右运动再到回到零开口位置的后半个正弦运动周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过T口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过P口溢流。基于双边溢流的原理，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯在正弦控制信号
的控制下滑阀阀芯完成一个正弦运动周期(如图5(a)所示，滑阀阀芯运动周期为TV＝2/f)，A口和B口均产生两个溢流流量波峰(前后两个正弦半周期各产生一个溢流流量的波峰)，这样经过A、B口的总溢流流量QV也形成两个溢流流量波峰(如图5(b)所示)，因此QV可以抵消两个源流量脉动周期(如图5(c)所示，源流量脉动周期为TQ＝1/f)的源脉动流量QS；这样压电陶瓷直接驱动式四通滑阀在正弦控制信号
的控制下做频率为f/2的正弦运动，产生的溢流流量QV就完全抵消了频率为f的源脉动流量QS，实现了液压管路流量脉动的完全抑制。
需要对第五步做如下补充说明：(1)如图5(c)所示，源脉动流量QS是柱塞泵的脉动流量QP经过油滤和蓄能器的容积作用后的流量，QP和QS频率相同，只是QS中不包含QP中的高频分量；(2)如图4所示，液压管路系统通过压电陶瓷直接驱动四通滑阀的A、B口同时溢流，这样虽然压电陶瓷直接驱动式四通滑阀做幅值ΔL/2的正弦运动(如图5(a))，通过A口和B口的最大的总溢流流量可以达到压电陶瓷执行器全部伸长量ΔL时对应的流量，总溢流流量最大值为其中Cd为压电陶瓷直接驱动式四通滑阀阀口的流量系数，d为滑阀阀芯直径，ΔL为压电陶瓷执行器的总伸长量，p为液压管路中的油液压力，ρ为油液密度。
Claims (8)
1.一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
第一步、采用压电陶瓷直接驱动式四通滑阀作为流体脉动主动抑制的执行部件；
第二步、压电陶瓷直接驱动式四通滑阀连接在溢流阀下游的液压管路的旁支路上，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B口均与液压管路的同一个旁支路相连，P、T口均与油箱相连；
第三步、调节压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯处于零开口位置；
第四步、安装在旁支路与可调节流阀之间的压力传感器采集压电陶瓷直接驱动式四通滑阀安装位置下游的液压管路中压力信号p，经过AD进入控制器，一方面控制器将压力信号p做FFT变换，获取液压管路中压力脉动的基频f，然后将频率f取半为f/2，此频率即为正弦控制信号u的频率；另一方面，控制器通过最优控制算法，以压力信号p的均方值为目标函数，获取正弦控制信号u的幅值A和相位
最后，得到正弦控制信号
第五步，控制器通过DA将正弦控制信号u送给压电驱动器，压电驱动器驱动压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的滑阀阀芯相对于第三步中的零开口位置左右做正弦运动；根据第二步的连接方式，在滑阀阀芯一个运动周期内，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀的A、B两个口都依次与P口和T口相通，实现双边溢流；双边溢流的原理为：当滑阀阀芯从零开口位置向左运动再到回到零开口位置的前半个正弦运动周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过P口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的右侧通过T口溢流；当滑阀阀芯从零开口位置向右运动再到回到零开口位置的后半个正弦运动周期内，A口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过T口溢流，B口从滑阀阀芯轴肩的左侧通过P口溢流；基于双边溢流的原理，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀在正弦控制信号
的控制下滑阀阀芯完成一个正弦运动周期，滑阀阀芯运动周期为TV＝2/f，A口和B口均产生两个溢流流量波峰，即前后两个正弦半周期各产生一个溢流流量的波峰，这样经过A、B口的总溢流流量QV也形成两个溢流流量波峰，因此QV抵消两个流量脉动周期的源脉动流量QS，源流量脉动周期为TQ＝1/f，最终压电陶瓷直接驱动式四通滑阀在正弦控制信号
的控制下做频率为f/2的正弦运动，产生的溢流流量QV就完全抵消了频率为f的源脉动流量QS，实现了液压管路流量脉动的完全抑制。
2.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述主动抑制方法的控制对象是基本的液压管路系统，由油箱、电机、柱塞泵、蓄能器、油滤、溢流阀、液压管路和可调节流阀组成，具体的连接关系为：电机带动柱塞泵从油箱中吸取低压油液，产生流量为QP的高压流体，流体经过蓄能器、油滤和溢流阀后，进入液压管路中，在液压管路的末端是作为负载的可调节流阀，油液经过可调节流阀回到油箱中；其中蓄能器起到吸收脉动和稳压的作用，油滤过滤掉油液中的杂质，溢流阀控制液压管路中压力不超过设定值，起到安全保护作用。
3.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第一步中，压电陶瓷直接驱动式四通滑阀采用压电陶瓷执行器推动滑阀阀芯向左运动，复位弹簧使滑阀阀芯向右运动，压电陶瓷执行器与滑阀阀芯不固连。
4.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第三步中，具体的调节方法为：通过压电驱动器给压电陶瓷执行器施加驱动电压满量程一半的电压，此时压电陶瓷执行器位于其总伸长量的一半，即ΔL/2处，调节滑阀阀芯的位置，使压电陶瓷直接驱动式四通滑阀刚好处于零开口状态。
5.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第四步中的基频f为液压管路源脉动流量QS中脉动能量最大的正弦分量的频率，即f＝1/TQ。
6.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第四步中的最优控制算法为旋转矢量最优算法。
7.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第五步中，源脉动流量QS是柱塞泵的脉动流量QP经过油滤和蓄能器的容积作用后的流量，QP和QS频率相同，QS中不包含QP中的高频分量。
8.根据权力要求1所述的一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法，其特征在于，所述的第五步中，通过A口和B口的最大的总溢流流量达到压电陶瓷执行器全部伸长量ΔL时对应的流量，总溢流流量最大值为
其中Cd为压电陶瓷直接驱动式四通滑阀阀口的流量系数，d为滑阀阀芯直径，ΔL为压电陶瓷执行器的总伸长量，p为液压管路中的油液压力，ρ为油液密度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110460102.8A CN102506031B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110460102.8A CN102506031B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102506031A true CN102506031A (zh) | 2012-06-20 |
| CN102506031B CN102506031B (zh) | 2015-07-01 |
Family
ID=46218155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110460102.8A Expired - Fee Related CN102506031B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102506031B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257943A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-20 | 西南交通大学 | 一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置 |
| CN105351285A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-02-24 | 西南交通大学 | 基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动主被动一体化控制方法 |
| CN105465080A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 北京航空航天大学 | 多边溢流系统 |
| CN105508334A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 北京航空航天大学 | 电驱多边溢流脉动衰减控制系统和多边溢流系统 |
| CN105546264A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 北京航空航天大学 | 多边溢流阀和多边溢流系统 |
| CN105673623A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 北京航空航天大学 | 多边溢流系统 |
| CN107228103A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-10-03 | 同济大学 | 一种降低轴向柱塞泵压力脉动的控制装置 |
| CN107461378A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-12-12 | 西南交通大学 | 一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法 |
| CN110273867A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-24 | 燕山大学 | 一种主被动结合的稳压装置 |
| CN110488605A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-22 | 南京航空航天大学 | 一种用于直升机机体振动主动控制的压电作动器迟滞神经网络补偿方法 |
| CN112879385A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 南京航空航天大学 | 基于柔性腔组及压峰分流单活塞泵的一体化作动装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136697A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-07-20 | 株式会社日立製作所 | 液体配管用圧力脈動低減装置 |
| JP2649091B2 (ja) * | 1989-09-05 | 1997-09-03 | 株式会社 豊田中央研究所 | 高圧液体供給装置 |
| JP2008274841A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Tokyo Electron Ltd | 処理液供給システム |
| KR20090037214A (ko) * | 2007-10-11 | 2009-04-15 | 현대자동차주식회사 | 맥동저감 유로 |
| CN101354030B (zh) * | 2008-02-20 | 2010-09-15 | 重庆大学 | 具有主动控制能力的微流体泵 |
| EP2352603A2 (de) * | 2008-12-05 | 2011-08-10 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Verfahren und vorrichtung zur aktiven unterdrückung von druckschwingungen in einem hydrauliksystem |
-
2011
- 2011-12-31 CN CN201110460102.8A patent/CN102506031B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136697A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-07-20 | 株式会社日立製作所 | 液体配管用圧力脈動低減装置 |
| JP2649091B2 (ja) * | 1989-09-05 | 1997-09-03 | 株式会社 豊田中央研究所 | 高圧液体供給装置 |
| JP2008274841A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Tokyo Electron Ltd | 処理液供給システム |
| KR20090037214A (ko) * | 2007-10-11 | 2009-04-15 | 현대자동차주식회사 | 맥동저감 유로 |
| CN101354030B (zh) * | 2008-02-20 | 2010-09-15 | 重庆大学 | 具有主动控制能力的微流体泵 |
| EP2352603A2 (de) * | 2008-12-05 | 2011-08-10 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Verfahren und vorrichtung zur aktiven unterdrückung von druckschwingungen in einem hydrauliksystem |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| YOKOTA S等: "Study on an active accumlator", 《JSME INTERNATIONAL JOURNAL》, 21 September 1996 (1996-09-21), pages 119 - 124 * |
| 李树立等: "液压流体脉动主动控制研究现状与展望", 《机床与液压》, 9 November 2006 (2006-11-09), pages 243 - 246 * |
| 欧阳平超等: "基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制", 《航空学报》, 30 November 2007 (2007-11-30), pages 1302 - 1306 * |
| 焦宗夏: "液压能源管路系统振动主动控制的理论研究", 《北京航空航天大学学报》, 30 August 2002 (2002-08-30), pages 465 - 469 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257943B (zh) * | 2015-11-09 | 2017-10-24 | 西南交通大学 | 一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置 |
| CN105351285A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-02-24 | 西南交通大学 | 基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动主被动一体化控制方法 |
| CN105257943A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-20 | 西南交通大学 | 一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置 |
| CN105673623B (zh) * | 2015-12-31 | 2017-10-31 | 北京航空航天大学 | 多边溢流系统 |
| CN105546264A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 北京航空航天大学 | 多边溢流阀和多边溢流系统 |
| CN105673623A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 北京航空航天大学 | 多边溢流系统 |
| CN105508334A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 北京航空航天大学 | 电驱多边溢流脉动衰减控制系统和多边溢流系统 |
| CN105465080A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 北京航空航天大学 | 多边溢流系统 |
| CN105546264B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-09-07 | 北京航空航天大学 | 多边溢流阀和多边溢流系统 |
| CN107461378A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-12-12 | 西南交通大学 | 一种基于分入流复合的流体脉动衰减主动控制方法 |
| CN107228103A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-10-03 | 同济大学 | 一种降低轴向柱塞泵压力脉动的控制装置 |
| CN110273867A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-24 | 燕山大学 | 一种主被动结合的稳压装置 |
| CN110273867B (zh) * | 2019-07-19 | 2020-07-28 | 燕山大学 | 一种主被动结合的稳压装置 |
| CN110488605A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-22 | 南京航空航天大学 | 一种用于直升机机体振动主动控制的压电作动器迟滞神经网络补偿方法 |
| CN110488605B (zh) * | 2019-07-22 | 2021-06-22 | 南京航空航天大学 | 一种用于直升机机体振动主动控制的压电作动器迟滞神经网络补偿方法 |
| CN112879385A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 南京航空航天大学 | 基于柔性腔组及压峰分流单活塞泵的一体化作动装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102506031B (zh) | 2015-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102506031B (zh) | 一种基于双边溢流原理的液压管路流体脉动主动抑制方法 | |
| CN105351285A (zh) | 基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动主被动一体化控制方法 | |
| Pan et al. | Experimental investigation of a switched inertance hydraulic system with a high-speed rotary valve | |
| Johnston | A switched inertance device for efficient control of pressure and flow | |
| Kogler et al. | Energy efficient linear drive axis using a hydraulic switching converter | |
| Yu et al. | Energy regeneration and reuse of excavator swing system with hydraulic accumulator | |
| CN205478676U (zh) | 入流式流体脉动主动控制支路 | |
| Wang et al. | Research status, critical technologies, and development trends of hydraulic pressure pulsation attenuator | |
| Du et al. | Performance analysis of an energy-efficient variable supply pressure electro-hydraulic motion control system | |
| Li et al. | Conceptual design and composition principles analysis of a novel collaborative rectification structure pump | |
| CN105508334B (zh) | 电驱多边溢流脉动衰减控制系统和多边溢流系统 | |
| Ali et al. | A review of flow control methods | |
| Yan et al. | Analysis of a novel energy-efficient system with 3-D vertical structure for hydraulic press | |
| Lee et al. | Passivity based backstepping control for trajectory tracking using a hydraulic transformer | |
| Wisch et al. | Dynamic characteristics of a pressure-compensated inlet-metered pump | |
| Jiao et al. | Adaptive vibration active control of fluid pressure pulsations | |
| Li et al. | Impedance analysis and clamp locations optimization of hydraulic pipeline system in aircraft | |
| Pingchao et al. | Active control on fluid borne pulsation using piezoelectric valve as absorber | |
| Lee et al. | Trajectory tracking control using a hydraulic transformer | |
| US11731081B2 (en) | Fluid power circuit having switch-mode power transformer and methods | |
| Yuan et al. | Efficient control of a switched inertance hydraulic converter with a time-varying load | |
| Filatov et al. | Adaptive control for direct-driven hydraulic drive | |
| Gaspar et al. | Pump and gas accumulator based phase control of wave energy converters | |
| Li et al. | Variants of secondary control with power recovery for loading hydraulic driving device | |
| Simmons et al. | Switch-mode power transformer in a wave-powered, reverse osmosis desalination plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150701 Termination date: 20181231 |