CN108194439B - 基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统及其控制方法，包括至少两个不同排量的液压泵/马达、至少两个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，这使其能在两种状态模式间切换，当换向阀左位工作时，液压泵马达T口经换向阀从油箱吸油，处于液压泵状态，当换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经换向阀P口进入液压泵/马达，驱动液压泵/马达，使其工作在马达状态，提升有级变量系统的动作平顺性和稳定性，使得机械元件的寿命、系统的可靠性和操作者的舒适性得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及数字液压领域，具体涉及一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统及其控制方法，特别涉及对流量控制精度要求不高，但需要高可靠性、低成本、对油液清洁度要求较低、且传统有级变量系统冲击及抖振较大、机械元件寿命和驾驶员舒适程度难以满足要求的场合。
背景技术
数字液压是通过对离散的变量液压元件进行实时控制得到系统输出的一种新兴技术，与传统液压变量控制技术相比具有低成本、高响应、易控制、高效率等优点，近年来得到了液压行业的广泛关注。
传统液压变量控制多采用柱塞式变量元件，对油液污染极为敏感，可靠性较差，成本高；在控制中存在变量响应慢、零点漂移、易受干扰等问题，采用可与数字控制形式直接对接的有级变量方式能够克服上述问题。
中国专利公布号为CN102141040B,公布日为2016年12月14日,发明名称为“多齿轮泵有级变量系统”，申请人为吉林大学。该专利采用多个定量泵/马达组成有级变量系统，利用组合序列中最低排量的泵/马达作为变量最小梯度，通过普通的开关阀逻辑控制实现泵/马达排量的有级调节。其元件采用串联液压泵/马达改制而成，具有自吸能力强、国产化技术成熟、价格低廉等优点，但是有级变量在变量过程中由于排量的阶梯性跃变会引起液压管路中的冲击和系统的抖振等现象，一方面易造成系统可靠性的降低，另一方面也可能恶化操作者的舒适性，这一缺陷是限制有级变量技术发展的一个重大问题。
液压泵/马达是一种工作模式可逆的液压元件。在有级变量数字液压泵 /马达中，利用油路的改变可以使其中的组合单元工作于泵或马达两种模式。当其工作于泵模式时，吸收机械能，输出液压能；当其工作于马达模式时，吸收液压能，输出机械能。基于上述原理，如果将机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，就可以大大增加排量的组合方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是降低现有数字泵/马达有级变量系统的变量压力冲击，改善系统抖振，提高机械元件使用寿命、系统可靠性及驾驶员的舒适度。
本发明的技术方案是：
一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口相连；所述换向阀组(4) 中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀，或是能与p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀达到相同功能效果的其他阀的组合。
本发明所述数字液压泵/马达优先采用齿轮泵/马达。
本发明数字液压泵/马达进出口都接有压力传感器。
本发明原动机输出轴与液压泵/马达组中的液压泵/马达的输入轴通过联轴器刚性连接，其余各液压泵/马达采用通轴连接。
本发明中机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，增加排量的组合方式。
本发明通过控制换向阀组中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械- 液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，实现排量有级变化：当三位四通换向阀左位工作时，与此对应的液压泵/马达的T口经三位四通换向阀从油箱吸油，工作于液压泵状态，当三位四通换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经三位四通换向阀的 P口进入对应的液压泵/马达，驱动对应液压泵/马达，使其工作在马达状态；当三位四通换向阀中位时，对应液压泵/马达排出的油液一部分经过电磁换向阀进入液压泵/马达在泵内循环使其空转，另一部分经液压泵/马达后流回油箱，便于散热，对应的液压泵/马达处于卸荷状态。
本发明所述有级变量系统有效排量的表达式为 V＝a1V1+a2V2+a3V3+LL+anVn，an的取值为-1，0或1，n为大于等于2的自然数。为使排量梯度不变，液压泵/马达排量按Vn＝V13n-1取值，则组合后的排量可在0,V1,V2-V1,V2,V1+V2,V3-V1-V2，V3-V2，……，V1+V2+……Vn范围内取值，排量以最小排量V1为步距阶梯变化，变量范围为0～(3n-1)/2，变量级数为(3n+1) /2。
本发明通过单片机、PLC或计算机控制电磁换向阀使其工作于不同状态，从而控制液压泵/马达对应工作于泵、马达或者空转状态，实现有级变量。利用数字泵/马达的双模式工作特性，可以用相同的组合单元数实现更小的变量梯度，或利用更少的组合单元数实现相同的排量调节范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统可以用相同的组合单元数实现更小的变量梯度，或利用更少的组合单元数实现相同的排量调节范围，有效减小排量梯度或拓展变量级数，对降低变量压力冲击，改善系统抖振具有很好的作用，很大程度上提升了有级变量系统的动作平顺性和稳定性，使得机械元件的寿命、系统的可靠性和操作者的舒适性都得到很大提高。
附图说明
图1是本发明n联液压泵/马达有级变量液压系统原理图；
图2是本发明泵排量变化曲线；
图3是本发明三联液压泵/马达有级变量液压系统原理图。
图中：1.原动机，2.压力传感器,3.液压泵/马达组，4.换向阀组，5.排油口，6.温度计，7，油箱。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
本发明所述液压泵/马达组3中包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个所述的换向阀 (1DT,1YA,2DT,2YA,3DT,3YA,……，nDT,nYA)，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的 A口都与总排油口5相连。数字液压泵/马达进出口分别接一个压力传感器 2。油箱7附件有温度计6。
本发明换向阀组4中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀，或是能与p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀达到相同功能效果的其他阀的组合，所述数字液压泵/马达组3 中采用的液压泵/马达是齿轮泵/马达。
本发明原动机1输出轴与液压泵/马达组3中的液压泵/马达的输入轴通过联轴器刚性连接,其余各液压泵/马达3采用通轴连接。
本发明中机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，增加排量的组合方式。
本发明通过控制换向阀组4中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，实现排量有级变化。当换向阀左位工作时，与此对应的液压泵/马达的T口经三位四通换向阀从油箱7吸油，工作于液压泵状态，当三位四通换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经三位四通换向阀的P口进入对应的液压泵/马达，驱动对应液压泵/马达，使其工作在马达状态。
当三位四通换向阀中位时，对应液压泵/马达排出的油液一部分经过电磁换向阀进入液压泵/马达在泵内循环使其空转，另一部分经液压泵/马达后流回油箱，便于散热，对应的液压泵/马达处于卸荷状态。
本发明所述有级变量系统有效排量的表达式为 V＝a1V1+a2V2+a3V3+LL+anVn，an的取值为-1，0或1，n为大于等于2的自然数。为使排量梯度不变，液压泵/马达排量按Vn＝V13n-1取值，则组合后的排量可在0,V1,V2-V1,V2,V1+V2,V3-V1-V2，V3-V2，……，V1+V2+……Vn范围内取值，排量以最小排量V1为步距阶梯变化，变量范围为0～(3n-1)/2，变量级数为(3n+1) /2。
本发明通过单片机、PLC或计算机控制换向阀使其工作于不同状态，从而控制液压泵/马达对应工作于泵、马达或者空转状态，实现有级变量。
以下结合附图对本发明做进一步说明：
n个液压泵/马达采用通轴驱动，每个液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱7，而是通过换向阀的B口接油箱7，每个换向阀的A口都与总排油口5相连。数字液压泵/马达进出口分别接一个压力传感器2。油箱7附件有温度计6。
如图1所示(V1>V2>V3……Vn)，当各换向阀的电磁铁处于断电状态时，换向阀工作于图示位置，此时各液压泵/马达排出的油液一部分经过换向阀进入液压泵/马达在泵内循环使其空转，另一部分经液压泵/马达后流回油箱7，便于散热，此时所有液压泵/马达处于卸荷状态，进入系统HP的流量为0。
当只有电磁铁1DT通电时，对应Ⅰ号换向阀工作于左位，排量为V1的Ⅰ号液压泵/马达工作于泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V1的泵接入系统。
当电磁铁2DT、1YA通电时，对应Ⅱ号换向阀和Ⅰ号换向阀分别工作于左位和右位，液压泵/马达组3中排量为V2的Ⅱ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V1的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，Ⅱ号泵排出的高压油液经Ⅰ号换向阀P口进入排量为Ⅰ号液压泵/马达中，驱动Ⅰ号液压泵/ 马达使其工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V2-V1的泵接入系统。
当只有电磁铁2DT通电时，对应Ⅱ号换向阀工作于左位，液压泵/马达组3中排量为V2的Ⅱ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V2的泵接入系统。
当电磁铁1DT、2DT通电时，对应Ⅰ号和Ⅱ号换向阀都工作于左位，液压泵/马达组3中排量为V1、V2的Ⅰ号和Ⅱ号液压泵/马达都工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V1+V2的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA、1YA通电时，对应Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅰ号和Ⅱ号换向阀在右位工作，液压泵/马达组3中排量为V3的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V1和V2的Ⅰ号和Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它液压泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3-V2-V1的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA通电时，对应Ⅲ号和Ⅱ号换向阀分别工作于左位、右位，液压泵/马达组3中排量为V3的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V2的Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3-V2的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA、1DT通电时，对应Ⅰ号和Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅱ号换向阀工作于右位，液压泵/马达组3中排量为V1和V3的Ⅰ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V2的Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3-V2+V1的泵接入系统。
当电磁铁3DT、1YA通电时，对应Ⅰ号和Ⅲ号换向阀分别工作于右位、左位，液压泵/马达组3中排量为V3的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V1的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3-V1的泵接入系统。
当只有电磁铁3DT通电时，对应Ⅲ号换向阀工作于左位，液压泵/马达组3中排量为V3的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3的泵接入系统。
当电磁铁3DT、1DT通电时，对应Ⅰ、Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V1+V3的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT、1YA通电时，对应Ⅱ号和Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅰ号换向阀在右位工作，液压泵/马达组3中排量为V2、V3的Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为V1的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3+V2-V1的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT通电时，对应Ⅱ号和Ⅲ号换向阀都工作在左位，液压泵/马达组3中排量为V2、V3的Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3+V2的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT、1DT通电时，对应Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号换向阀都工作于左位，液压泵/马达组3中排量为V1、V2、V3的Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为V3+V2+V1的泵接入系统。
以此类推，这样由n个不同排量的液压泵/马达及n个换向阀组成的系统，通过控制换向阀组中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，总共可以组合出3n种泵/马达排量，但是由于原动机1只能驱动液压泵将机械能转化为液压能而不能被液压马达反拖将液压能转为机械能，所以系统只能工作于泵状态或者卸荷状态，这样组合的排量数变为(3n+1)/2。为了保持变量梯度不变，组合单元的排量取Vn＝3n-1V1，则组合后的排量可在 0,V1,V2-V1,V2,V1+V2,V3-V1-V2，V3-V2，……，V1+V2+……Vn范围内取值，排量以最小排量V1为步距阶梯变化，变量范围为0～(3n-1)/2，变量级数为(3n+1) /2。系统的工作过程相当于对一个连续调节的排量曲线的离散化过程，如图2所示。
依据这种关系，可以采用单片机、PLC或计算机，根据系统的实际需求控制多个换向阀，来实现排量的有级调节。
下面以三个液压泵/马达组成的有级变量系统为例来说明其工作过程：
如图2及表1所示。三个液压泵/马达(排量分别为5(Ⅰ号)、15(Ⅱ号)、45mL/r(Ⅲ号))的P口分别连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱7，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口5相连。数字液压泵/马达进出口分别接一个压力传感器2。油箱7附件有温度计6。
表1
| 1DT | 1YA | 2DT | 2YA | 3DT | 3YA | 排量(mL/r) |
| ─ | ─ | ─ | ─ | ─ | ─ | 0 |
| + | ─ | ─ | ─ | ─ | ─ | 5 |
| ─ | + | + | ─ | ─ | ─ | 10 |
| ─ | ─ | + | ─ | ─ | ─ | 15 |
| + | ─ | + | ─ | ─ | ─ | 20 |
| ─ | + | ─ | + | + | ─ | 25 |
| ─ | ─ | ─ | + | + | ─ | 30 |
| + | ─ | ─ | + | + | ─ | 35 |
| ─ | + | ─ | ─ | + | ─ | 40 |
| ─ | ─ | ─ | ─ | + | ─ | 45 |
| + | ─ | ─ | ─ | + | ─ | 50 |
| + | ─ | + | ─ | + | ─ | 55 |
| ─ | ─ | + | ─ | + | ─ | 60 |
| + | ─ | + | ─ | + | ─ | 65 |
当三个换向阀的电磁铁均处于断电状态时(表1第一行)，电磁换向阀处于图示位置，此时各液压泵/马达排出的油液一部分经过换向阀进入液压泵马达在泵内循环使其空转，另一部分经液压泵/马达后流回油箱，便于散热，此时所有液压泵/马达处于卸荷状态，进入系统HP的流量为0。
当只有电磁铁1DT通电时(表1第二行)，排量为5mL/r的Ⅰ号泵/马达工作于泵状态，其它两个泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为5mL/r的泵接入系统。
当电磁铁2DT、1YA通电时(表1第三行)，对应Ⅱ号换向阀和Ⅰ号换向阀分别工作于左位和右位，液压泵/马达组3中排量为15mL/r的Ⅱ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为5mL/r的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，Ⅱ号泵排出的高压油液经Ⅰ号换向阀P口进入排量为Ⅰ号液压泵/马达中，驱动Ⅰ号液压泵/马达使其工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为15mL/r-5mL/r＝10mL/r的泵接入系统。
当只有电磁铁2DT通电时(表1第四行)，对应Ⅱ号换向阀工作于左位，液压泵/马达组3中排量为15mL/r的Ⅱ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为15mL/r的泵接入系统。
当电磁铁1DT、2DT通电时(表1第五行)，对应Ⅰ号和Ⅱ号换向阀都工作于左位，液压泵/马达组中排量为5mL/r、15mL/r的Ⅰ号和Ⅱ号液压泵 /马达都工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为15mL/r+5mL/r＝20mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA、1YA通电时(表1第六行)，对应Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅰ号和Ⅱ号换向阀在右位工作，液压泵/马达组3中排量为 45mL/r的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为5mL/r和15mL/r的Ⅰ号和Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它液压泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r-15mL/r-5mL/r＝25mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA通电时(表1第七行)，对应Ⅲ号和Ⅱ号换向阀分别工作于左位、右位，液压泵/马达组3中排量为45mL/r的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为15mL/r的Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r-15mL/r＝30mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2YA、1DT通电时(表1第八行)，对应Ⅰ号和Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅱ号换向阀工作于右位，液压泵/马达组3中排量为 5mL/r和45mL/r的Ⅰ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为15mL/r 的Ⅱ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r-15mL/r+5mL/r＝35mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、1YA通电时(表1第十行)，对应Ⅰ号和Ⅲ号换向阀分别工作于右位、左位，液压泵/马达组3中排量为45mL/r的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为5mL/r的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r-5mL/r＝40mL/r的泵接入系统。
当只有电磁铁3DT通电时(表1第十一行)，对应Ⅲ号换向阀工作于左位，液压泵/马达组3中排量为45mL/r的Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、1DT通电时(表1第十二行)，对应Ⅰ号和Ⅲ号换向阀都工作于左位，液压泵/马达组3中排量为5mL/r、45mL/r的Ⅰ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r+5mL/r＝50mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT、1YA通电时(表1第十三行)，对应Ⅱ号和Ⅲ号换向阀在左位工作，Ⅰ号换向阀在右位工作，液压泵/马达组3中排量为 15mL/r、45mL/r的Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，排量为5mL/r的Ⅰ号液压泵/马达工作在马达状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r+15mL/r-5mL/r＝55mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT通电时(表1第十四行)，对应Ⅱ号和Ⅲ号换向阀都工作在左位，液压泵/马达组3中排量为15mL/r、45mL/r的Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r+15mL/r＝60mL/r的泵接入系统。
当电磁铁3DT、2DT、1DT通电时(表1第十五行)，对应Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号换向阀都工作于左位，液压泵/马达组3中排量为45mL/r、15mL/r、 5mL/r的Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号液压泵/马达工作在泵状态，其它泵/马达处于卸荷状态，此时相当于一个排量为45mL/r+15mL/r+5mL/r＝65mL/r的泵接入系统。
通过这种组合,使用3个不同排量的液压泵/马达,可以实现以5mL/r为步距的14种排量的变化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，所述有级变量系统包括至少两个不同排量的液压泵/马达组成的液压泵/马达组、每个所述的液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口；与每个所述的液压泵/马达相对应的换向阀组成换向阀组，换向阀组中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀原动机输出轴与液压泵/马达组中的液压泵/马达的输入轴通过联轴器刚性连接,其余各液压泵/马达采用通轴连接；其特征在于：
所述液压泵/马达不直接接油箱，而是通过与之对应的换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口相连；通过控制换向阀组中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，具有泵状态和马达状态同时工作的流量分配形式，实现排量有级变化；
所述有级变量系统有效排量的表达式为V= a 1 V 1+ a 2 V 2+ a 3 V 3+ …… + a n V n，an的取值为-1，0或1，n为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，其特征在于：所述数字液压泵/马达采用齿轮泵/马达。
3.根据权利要求1所述的基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，其特征在于：所述数字液压泵/马达进出口都接有压力传感器。
4.根据权利要求1所述的基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，其特征在于：通过单片机、PLC或计算机控制换向阀的工作状态。
5.权利要求1-4任意一项所述的基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统的控制方法，其特征在于：通过控制换向阀组中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，实现排量有级变化；为使排量梯度不变，液压泵/马达排量按V n = V 13n-1取值，排量以最小排量V 1为步距阶梯变化。
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