CN102575697A - 可配置的主动震颤控制 - Google Patents

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Abstract

一种限制机器(20)的液压系统(22)中的震颤的方法包括限定最大压力率。连续测量来自液压阀(28)的工作端口(32)的液压流体随时间推移的输出压力，以确定输出压力率。将测定的输出压力率与最大压力率进行比较。当测定的输出压力率大于最大压力率时调节请求流率，以减少响应于改变通过阀(28)的液压流体的流率而生成的压差，从而限制液压系统(22)的加速度或减速度的变化，以限制机器(20)中感觉到的震颤。

Description

可配置的主动震颤控制
技术领域
本发明总的涉及一种限制机器中的震颤(突振，急动，jerk)的方法，且更具体地涉及限制越野车辆中的液压致动系统中的震颤。
背景技术
重负荷设备和/或机械且尤其是重负荷越野车辆例如前悬式装载机、反铲装载机、挖掘机、推土机等典型地包括液压系统。所述液压系统利用液压流体来致动液压马达和/或液压活塞。液压流体往来于液压马达和/或液压活塞的流动通常由液压阀控制。
所述液压阀包括从泵接收液压流体的供应端口，和将液压流体从液压阀引导到液压马达和/或液压活塞的工作端口。在液压系统操作期间，操作人员例如通过致动控制杆等来输入命令。输入的命令致动液压阀骤然在多个位置之间移动而重新引导液压流体的流动，以改变液压系统的运动。例如，控制杆在第一位置与第二位置之间的移动可致使液压系统提升或降低前悬式装载机上的铲斗。
重负荷设备上多个位置之间的骤然移动产生该设备上的各种构件的快速变化率，即加速或减速。液压系统的快速加速或减速导致的机器的合成运动普遍称为震颤。当伴以重负荷设备的这些部件共同操纵的重负荷时，可发生使设备和操作人员受压的过度震颤。
发明内容
提供了一种限制机器的液压系统中的震颤的方法。该方法包括：连续测量来自液压系统的阀的液压流体随时间推移的输出压力，以确定输出压力率；输入命令以将通过所述阀的液压流体的流从初始流率调节为请求流率；将测定的输出压力率与最大压力率进行比较；和当测定的液压流体的输出压力率大于最大压力率时将液压流体的流从初始流率调节为与请求流率不同的允许流率，以限制液压系统中的震颤。
在本发明的另一方面，还提供了一种限制机器的液压系统中的震颤的方法。该方法包括：连续测量来自液压系统的阀的液压流体随时间推移的输出压力，以确定输出压力率；输入命令以将通过所述阀的液压流体的流从初始流率调节为请求流率；将测定的输出压力率与最大压力率进行比较；和当测定的液压流体的输出压力率大于最大压力率时将液压流体的流从初始流率调节为与请求流率不同的允许流率，以限制液压系统中的震颤。该允许流率要么小于请求流率以使来自所述阀的液压流体的流率相对于请求流率减速，要么大于请求流率以使来自所述阀的液压流体的流率相对于请求流率加速。
因此，所公开的方法仅在测定的输出压力率(即，液压流体的输出压力的变化率)大于最大压力率时减少或增加通过所述阀的液压流体的流率，以限制液压流体的压力的变化率，从而限制液压系统的加速或减速和响应于液压系统的快速运动而生成的震颤。测定的来自所述阀的液压流体的输出压力率对应于液压系统上的当前负荷。最大压力率对应于系统上的最大负荷。仅在测定的液压流体的输出压力大于最大压力率时将允许流率限制为与请求流率不同的值，这允许液压系统在承受轻负荷时全速操作，并且在承受较高负荷时限制对机器和操作人员的震颤。
本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点易于从下文结合附图对用于实施本发明的最佳模式的详细描述而显而易见。
附图说明
图1是包括液压系统的机器的示意性框图。
图2是示出了限制机器的液压系统中的震颤的方法的流程图。
具体实施方式
参见图1，机器总体上以20示出。机器20可包括但不限于重负荷越野车辆，例如前悬式装载机、反铲装载机、挖掘机、推土机等。应了解，机器20可包括本文所述以外的机器20，并且可包括静止机器20，即，机器20无需包括车辆。
机器20包括液压系统22。液压系统22致动一装置24，该装置包括但不限于液压活塞和/或液压马达。液压系统22能够在两个或更多位置之间快速移动以便移动机器20的构件26。机器20的构件26可包括但不限于前悬式装载机的铲斗、反铲装载机或挖掘机的动臂、或推土机的刀片。应了解，液压系统22可包括本文所述以外的某种其它装置24，并且也可移动本文所述以外的某种其它构件26。
液压系统22利用液压流体来致动液压装置24，正如本领域中众所周知的那样。液压流体往来于液压装置24的流动通常由一个或多个液压阀控制。
液压阀28可包括适合于每一具体应用的液压阀28的任何合适的形状和构型。典型地，液压阀28包括限定一孔的壳体。阀芯设置在所述孔内并且可在至少第一位置和第二位置之间移动。所述壳体还限定供应端口30、至少一个工作端口32和至少一个返回端口34。供应端口30、工作端口32和返回端口34各者与所述孔流体连通。供应端口30供应来自泵36的液压流体。工作端口32将液压流体引导至液压装置24和从液压装置24引导液压流体。返回端口34使来自液压装置24的液压流体返回罐38，该罐38转而供应泵36。阀芯在所述孔内的运动开启和关闭各种端口之间的流体连通，以控制通过液压系统22的液压流体的流动，正如众所周知的那样。虽然本文描述了基本液压系统22，但应了解，液压系统22可构造成与本文所述不同，并且可包括其它各种构件。
在液压系统22操作期间，操作人员通过输入装置40输入命令。输入装置40可包括联接到控制阀的杆，所述控制阀与液压阀28流体连通。或者，输入装置40可包括配置成用于向液压阀28发送电信号以控制液压阀28的电子控制器42。输入装置40可包括适合于控制和操作液压阀28的某种其它合适类型的输入和/或控制装置24。
输入的命令致动液压阀28在多个位置之间移动而重新引导液压流体的流动，以改变液压系统22的运动。例如，控制装置24在第一位置与第二位置之间的移动可致使液压系统22提升或降低前悬式装载机上的铲斗。当液压系统22承受低负荷时，例如当前悬式装载机的铲斗空时，液压系统22的加速度的快速变化产生小的震颤。然而，当液压系统22承受高负荷时，例如当前悬式装载机的铲斗被装满时，液压系统22的加速度的快速变化产生显著的震颤。
机器20还可包括控制器42和联接到液压阀28的至少一个压力传感器44。控制器42可包括计算机等，具有处理器、存储器、控制软件以及操作和控制机器20所需的任何其它构件。压力传感器44联接到工作端口32，并且配置成用于感测在工作端口32与液压装置24之间流动的液压流体的输出压力。
参照图2，示出了限制机器20的液压系统22中的震颤的方法。限制机器20的液压系统22中的震颤的方法包括连续测量来自液压系统22的阀28的液压流体的输出压力(方框46)。连续监控液压流体的输出压力，以确定来自阀28的液压流体随时间推移的输出压力率，即，输出压力的变化率。压力传感器44测量从液压阀28的工作端口32流动的液压流体随时间推移的输出压力。由此，压力传感器44连续感测来自液压阀28的工作端口32的液压流体的压力。压力传感器44将测定的输出压力传输到控制器42，该控制器42如下文所述利用控制软件中与测定的输出压力有关的数据。
该方法还包括计算液压流体的输出压力的变化率(方框48)。输出压力的变化率指示液压系统22如何快速加速或减速。液压阀28的输出压力的高变化率指示可引起过度震颤的高加速度或减速度。控制器42可使用软件计算输出压力的变化率，并且将输出压力的变化率存储在存储器中。
该方法还包括限定最大压力率(方框50)。最大压力率是液压系统22内的液压流体随时间推移的上限操作压力变化率。最大压力率还可被限定为包括可变的最大压力率，其取决于在工作端口32处测量的来自液压阀28的液压流体的输出压力。优选地，最大压力率与来自阀28的液压流体的输出压力成反比。如上所述，阀28的工作端口32处的输出压力率对应于施加至液压系统22的负荷。因此，较高的输出压力率与施加至液压系统22的较高负荷相关。类似地，较低的输出压力率与施加至液压系统22的较低负荷相关。由此，在低输出压力率(即，低负荷)下，最大压力率最大。类似地，在高输出压力率(即，高负荷)下，最大压力率最小。最大压力率在与最低输出压力率相关联的最高水平和与最高输出压力率相关联的最低水平之间变化。最大压力率可例如作为对于给定的输出压力率的最大压力率的表格被存储在控制器42中。
该方法还包括将命令输入液压系统22内，以请求通过阀28的液压流体的流从初始流率变成请求流率(方框52)。请求流率是在给定速度下执行给定输入所需的流体的期望流率。由此，请求液压系统22的运动的快速变化的输入将要求所请求的液压流体的流率显著高于或低于初始流率以便执行输入的命令。该命令可由任何合适的装置24并以如上所述的任何合适的方式输入。
该方法还包括将测定的输出压力率与最大压力率相比较，以确定测定的输出压力率和最大压力率中哪一者最大(方框54)。控制器42的控制软件将测定的输出压力率与最大压力率进行比较，以判断测定的输出压力率是否大于在测定的输出压力下的最大压力率。如果测定的输出压力率大于该最大压力率，则控制器42修改请求流率以服从最大压力率。如果测定的输出压力率小于该最大压力率，则控制器42不修改请求流率。
因此，该方法包括当测定的液压流体的输出压力率大于最大压力率时将液压流体的流速从初始流率调节为允许流率，该允许流率如上所述不同于请求流率(方框56)。调节流率限制了液压系统22的加速度或减速度的变化，从而限制了液压系统22中的震颤。如上所述，通过调节阀28的位置以控制通过阀28的液压流体的流来调节所述流率。
将液压流体的流率从初始流率调节为允许流率包括判断通过阀28的液压流体的流的变化是正在增加还是正在减少(方框58)。如果通过阀28的液压流体的流率增加，则液压系统22正在加速。如果通过阀28的液压流体的流率减少，则液压系统22正在减速。
如果判定液压流体的流率正在增加，则将液压流体的流从初始流率调节为允许流率还可被限定为将液压流体的流从初始流率调节为小于请求流率的允许流率，即，减少液压流体的流率直到液压流体的输出压力的变化率小于最大压力率(方框60)。减少流率使来自阀28的液压流体的流率相对于请求流率减速，从而降低液压流体的压力。
控制器42监控液压流体的输出压力的变化率，以确保输出压力的变化率不会上升到最大压力率以上(方框62)。如果输出压力的变化率确实上升到最大压力率以上，则进一步减少液压流体的流率。如果输出压力的变化率保持在最大压力率以下，则增加液压流体的流直到液压流体的流率等于请求流率(方框64)。控制器42继续对照最大压力率监控输出压力的变化率，以确保输出压力的变化率保持低于最大压力率(方框66)。因此，控制器42继续减少或增加通过阀28的液压流体的流率直到液压系统22达到平衡。
如果判定通过阀28的液压流体的流率正在减少，则将液压流体的流从初始流率调节为允许流率还可被限定为将液压流体的流从初始流率调节为大于请求流率的允许流率，即，增加通过阀28的液压流体的流率直到液压流体的输出压力的变化率小于最大压力率(方框68)。增加流率使来自阀28的液压流体的流率相对于请求流率加速，从而提高流体的压力。
控制器42监控输出压力的变化率，以确保输出压力的变化率不会上升到最大压力率以上(方框70)。如果输出压力的变化率确实上升到最大压力率以上，则进一步增加液压流体的流率。如果输出压力的变化率保持在最大压力率以下，则减少液压流体的流直到液压流体的流率等于请求流率(方框72)。控制器42继续对照最大压力率监控输出压力的变化率，以确保输出压力的变化率保持低于最大压力率(方框74)。因此，控制器42继续增加或减少通过阀28的液压流体的流率直到液压系统22达到平衡。
如上文指出，该方法还包括当测定的液压流体的输出压力小于最大压力率时将液压流体的流从初始流率调节为请求流率(方框76)。由此，当来自阀28的工作端口32的输出压力小于最大压力率时，不需要调节为请求流率。换言之，当输出压力小于最大压力率时，请求流率不产生液压系统22中的显著加速度变化，因此不产生显著的震颤水平。
虽然已详细描述用于实施本发明的最佳模式，但熟悉本发明相关领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实施本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (9)

1.一种限制机器(20)的液压系统(22)中的震颤的方法，所述方法包括：
连续测量来自所述液压系统(22)的阀(28)的液压流体随时间推移的输出压力，以确定输出压力率；
输入命令以请求通过所述阀(28)的液压流体的流从初始流率变成请求流率；
将测定的输出压力率与最大压力率进行比较；和
当所述测定的液压流体的输出压力率大于所述最大压力率时，将所述液压流体的流从所述初始流率调节为与所述请求流率不同的允许流率，以限制所述液压系统(22)中的震颤。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将所述液压流体的流从所述初始流率调节为与所述请求流率不同的允许流率被进一步限定为将所述液压流体的流从所述初始流率调节为小于所述请求流率的允许流率，以使来自所述阀(28)的液压流体的流率相对于所述请求流率减速。
3.如权利要求1所述的方法，其中，将所述液压流体的流从所述初始流率调节为与所述请求流率不同的允许流率被进一步限定为将所述液压流体的流从所述初始流率调节为大于所述请求流率的允许流率，以使来自所述阀(28)的液压流体的流率相对于所述请求流率加速。
4.如权利要求1所述的方法，还包括限定最大压力率。
5.如权利要求4所述的方法，其中，限定所述最大压力率还被限定为限定所述最大压力率包括取决于来自所述阀(28)的液压流体的输出压力的可变最大压力率。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述最大压力率与来自所述阀(28)的液压流体的输出压力成反比。
7.如权利要求1所述的方法，其中，将所述液压流体的流从所述初始流率调节为允许流率被进一步限定为调节所述阀(28)的位置，以控制所述液压流体的流。
8.如权利要求1所述的方法，还包括当所述测定的液压流体的输出压力率小于所述最大压力率时将所述液压流体的流从所述初始流率调节为所述请求流率。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述机器(20)包括联接到所述阀(28)的工作端口(32)的压力传感器(44)，并且其中连续测量液压流体的输出压力还被限定为感测来自所述阀(28)的所述工作端口(32)的液压流体的压力。
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