CN109458329B - 一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置 - Google Patents

一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置，属于恒压控制技术领域，解决了现有技术中单向齿轮泵压力闭环控制时跟踪速度慢的问题。该控制方法包括如下步骤：根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到压力跟踪误差；根据所述压力跟踪误差，得到电机转速给定；根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令；根据所述电机转速，控制所述单向齿轮泵的转动；根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力。实现了单向齿轮泵出口压力的快速跟踪。

Description

一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置
技术领域
本发明涉及恒压控制技术领域，尤其涉及一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置。
背景技术
单向齿轮泵工作时，进油腔和出油腔处的容积是突然变大和变小的，容积的突然变化会引起油路的振动。因此，在齿轮泵中一般设计有卸荷槽，以抵消容积突然变化所引起的振动。卸荷槽是根据进油、出油设置的，位置为非对称；所以，齿轮泵只能单向使用。单向泵是只能向一个方向流动，进、出口不可变的泵。这样带来的问题就是当单向泵需要降压时速度较慢。很难进行精确压力跟踪控制。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置，用以解决现有单向齿轮泵压力闭环控制时跟踪速度慢的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
在本发明的一个具体实施方式中，公开了一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法，包括如下步骤：
根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到压力跟踪误差；
根据所述压力跟踪误差，得到电机转速给定；
根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令；
根据所述电机转速，控制所述单向齿轮泵的转动；
根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步，所述根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到压力跟踪误差e(k)：
e(k)＝Pg(k)-Pf(k) (1)
其中，k为采样序号，Pf(k)为单向齿轮泵出口反馈压力，Pg(k)为单向齿轮泵出口给定压力。
进一步，所述根据所述压力跟踪误差，得到电机转速给定u(k)，通过控制器执行以下操作得到：
Figure BDA0001833685890000021
其中，kp为控制器的比例系数，ki为控制器的积分系数，kd为控制器的微分系数，T为采样时间，e(j)为采样序号0到k中第j个采样点对应的压力跟踪误差。
进一步，所述根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令，具体执行以下操作：
若电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)；
若电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)。
进一步，所述根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力，具体执行以下操作：
当所述高速开关阀状态指令为关闭高速开关阀指令时，此时执行关闭高速开关阀操作；
当所述高速开关阀状态指令为打开高速开关阀指令时，此时执行打开高速开关阀操作，控制单向齿轮泵中的油流入油箱，实现泵出口压力泄压。
在本发明的另一具体实施方式中，公开了一种单向齿轮泵出口压力恒压控制装置，所述装置包括控制器、电机转速及高速开关阀状态指令生成模块、高速开关阀、电机、单向齿轮泵；
所述控制器，用于根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到电机转速给定；
所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，用于根据电机转速给定输出电机转速及高速开关阀状态指令，并将所述电机转速发送至所述电机，将所述高速开关阀状态指令发送至所述高速开关阀控制端；
所述电机，用于根据所述电机转速驱动所述单向齿轮泵的转动；
所述高速开关阀，用于根据接收到的高速开关阀状态指令控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力。
进一步，所述装置还包括油箱，所述高速开关阀的输入端与所述单向齿轮泵的输出端相连，所述高速开关阀的输出端与所述油箱相连。
进一步，所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，执行以下操作输出电机转速：
若电机转速给定u(k)＞0，电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)；
若电机转速给定u(k)≤0，电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)。
进一步，所述高速开关阀，用于根据接收到的高速开关阀状态指令控制高速开关阀的开闭，具体执行以下操作：
若齿轮泵电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令，此时执行关闭高速开关阀操作；
若齿轮泵电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时执行打开高速开关阀操作，控制单向齿轮泵中的油流入所述油箱，实现泵出口压力泄压。
进一步，所述装置还包括压力传感器，所述压力传感器安装于所述单向齿轮泵出口处，用于测量得到单向齿轮泵出口反馈压力
本发明有益效果如下：
本发明提供的单向齿轮泵出口压力恒压控制方法及装置，主要利用高速开关阀和电机的配合实现对单向齿轮泵出口压力的控制：当u(k)＞0时，此时电机转速给定所代表的方向与单向齿轮泵转动的方向一致，利用电机控制单向齿轮泵转动即可；当u(k)≤0时，此时电机转速给定所代表的方向与单向齿轮泵转动的方向相反，由于单向齿轮泵只能单向转动，所以此时单向齿轮泵无法反转，且在单向齿轮泵内部存在较大压力，需要尽快泄压，此时，通过高速开关阀接通油箱进行泄压操作，从而加快了单向齿轮泵的压力跟踪速度，保证单向齿轮泵出口压力尽可能处于恒压状态，达到了调节单向齿轮泵出口压力的目的。能够保证单向齿轮泵在降压过程中，通过高速开关阀接通油箱来进行泄压操作，从而加快了单向齿轮泵系统的压力跟踪速度，达到了保持单向齿轮泵出口压力恒压的技术效果。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中单向齿轮泵出口压力恒压控制方法流程图；
图2为本发明实施例中单向齿轮泵出口压力恒压控制装置示意图。
附图说明：
1-单向齿轮泵；2-油箱；3-高速开关阀；4-电机；5-压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法，流程图如图1所示，步骤如下：
步骤S1：根据单向齿轮泵(1)出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到压力跟踪误差e(k)：
e(k)＝Pg(k)-Pf(k) (1)
其中，k为采样序号，Pf(k)为单向齿轮泵出口反馈压力，通过设置于单向齿轮泵出口处的压力传感器(5)采集得到，Pg(k)为单向齿轮泵出口给定压力，根据实际控制要求设置。
步骤S2：根据所述压力跟踪误差，得到电机转速给定u(k)：
Figure BDA0001833685890000061
其中，kp为控制器的比例系数，ki为控制器的积分系数，kd为控制器的微分系数，T为采样时间，e(j)为采样序号0到k中第j个采样点对应的压力跟踪误差。
步骤S3：根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令：
若电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)
其中，n为电机M转速；
若齿轮泵电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)。
步骤S4：根据所述单向齿轮泵的电机转速，控制所述单向齿轮泵的转动；根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀(3)的开闭，调节单向齿轮泵出口压力：
电机(4)接收根据所述电机转速驱动所述单向齿轮泵的转动；当u(k)＞0时，此时电机转速给定所代表的方向与单向齿轮泵转动的方向一致，利用电机控制单向齿轮泵转动即可；当u(k)≤0时，此时电机转速给定所代表的方向与单向齿轮泵转动的方向相反，由于单向齿轮泵只能单向转动，所以此时单向齿轮泵无法反转，且在单向齿轮泵内部存在较大压力，需要尽快泄压，此时，通过高速开关阀接通油箱进行快速泄压操作，从而加快了单向齿轮泵的压力跟踪速度，保证单向齿轮泵出口压力尽可能处于恒压状态，达到了调节单向齿轮泵出口压力的目的。
本发明中的恒压是指通过反馈控制来实现单向齿轮泵出口压力的恒定，由于闭环控制是一种滞后的控制，必然会有一定的超调，无法达到绝对的恒定，所以本发明所述的恒定为近似恒定，一般的恒压变量泵体积较大，而单向齿轮泵体积较小但不能实现恒压变量泵的功能，使用本控制方法可以使单向齿轮泵实现恒压变量泵的效果，能够保证单向齿轮泵在降压过程中，通过高速开关阀接通油箱来进行泄压操作，从而加快了单向齿轮泵系统的压力跟踪速度。
在本发明的另一具体实施方式中，还提供了一种单向齿轮泵出口压力恒压控制装置，如图2所示，该装置包括控制器、电机转速及高速开关阀状态指令生成模块、高速开关阀、电机、单向齿轮泵、油箱，
其中，所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块的一个输出端与高速开关阀的控制端相连，另一输出端与电机的输入端相连；电机的输出端与单向齿轮泵相连，利用电机驱动单向齿轮泵的单向转动，并驱动单向齿轮泵向泵出口处供油；所述高速开关阀的输入端与单向齿轮泵的输出端相连，所述高速开关阀的输出端与油箱相连，当高速开关阀打开时，单向齿轮泵出口处的油会经由单向齿轮泵出口与油箱入口构成的通路流入油箱，达到调节单向齿轮泵出口压力的目的。
所述控制器，用于根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到电机转速给定；
所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，用于根据电机转速给定输出电机转速及高速开关阀状态指令，并将所述电机转速发送至所述电机，将所述高速开关阀状态指令发送至所述高速开关阀控制端；
所述电机，用于根据所述电机转速驱动所述单向齿轮泵的转动；
所述高速开关阀，用于根据接收到的高速开关阀状态指令控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力；
所述单向齿轮泵出口反馈压力，利用安装于单向齿轮泵出口处的压力传感器测量得到。
优选地，所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，执行以下操作输出电机转速：
若电机转速给定u(k)＞0，电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)；
若电机转速给定u(k)≤0，电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)。
优选地，根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，进一步执行以下操作：
若齿轮泵电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令，此时执行关闭高速开关阀操作；
若齿轮泵电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时执行打开高速开关阀操作，控制单向齿轮泵中的油流入所述油箱，实现泵出口压力泄压。通过控制与油箱连接的高速开关阀的开闭，达到控制泵出口压力泄压与否。
本发明提供的单向齿轮泵出口压力恒压控制装置，能够保证单向齿轮泵在降压过程中，通过高速开关阀接通油箱来进行泄压操作，从而加快了单向齿轮泵系统的压力跟踪速度。
上述方法实施例和装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单向齿轮泵出口压力恒压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到压力跟踪误差e(k)：
e(k)＝Pg(k)-Pf(k) (1)
其中，k为采样序号，Pf(k)为单向齿轮泵出口反馈压力，Pg(k)为单向齿轮泵出口给定压力；
根据所述压力跟踪误差，得到电机转速给定u(k)：
Figure FDA0002483181050000011
其中，kp为控制器的比例系数，ki为控制器的积分系数，kd为控制器的微分系数，T为采样时间，e(j)为采样序号0到k中第j个采样点对应的压力跟踪误差；
根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令；
根据所述电机转速，控制所述单向齿轮泵的转动；
根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力；
所述根据所述电机转速给定，得到电机转速及高速开关阀状态指令，具体执行以下操作：
若电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)；
若电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)；
所述根据所述高速开关阀状态指令，控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力，具体执行以下操作：
当所述高速开关阀状态指令为关闭高速开关阀指令时，此时执行关闭高速开关阀操作；
当所述高速开关阀状态指令为打开高速开关阀指令时，此时执行打开高速开关阀操作，控制单向齿轮泵中的油流入油箱，实现泵出口压力泄压。
2.一种单向齿轮泵出口压力恒压控制装置，其特征在于，所述装置包括控制器、电机转速及高速开关阀状态指令生成模块、高速开关阀、电机、单向齿轮泵；
所述控制器，用于根据单向齿轮泵出口给定压力及单向齿轮泵出口反馈压力，得到电机转速给定；
所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，用于根据电机转速给定输出电机转速及高速开关阀状态指令，并将所述电机转速发送至所述电机，将所述高速开关阀状态指令发送至所述高速开关阀控制端；
所述电机转速及高速开关阀状态指令生成模块，执行以下操作输出电机转速：
若电机转速给定u(k)＞0，电机转速n(k)：
n(k)＝u(k) (3)；
若电机转速给定u(k)≤0，电机转速n(k)：
n(k)＝0 (4)；
所述电机，用于根据所述电机转速驱动所述单向齿轮泵的转动；
所述高速开关阀，用于根据接收到的高速开关阀状态指令控制高速开关阀的开闭，调节单向齿轮泵出口压力：
若齿轮泵电机转速给定u(k)＞0，生成关闭高速开关阀指令，此时执行关闭高速开关阀操作；
若齿轮泵电机转速给定u(k)≤0，生成打开高速开关阀指令；此时执行打开高速开关阀操作，控制单向齿轮泵中的油流入所述油箱，实现泵出口压力泄压；
所述装置还包括油箱，所述高速开关阀的输入端与所述单向齿轮泵的输出端相连，所述高速开关阀的输出端与所述油箱相连；
所述装置还包括压力传感器，所述压力传感器安装于所述单向齿轮泵出口处，用于测量得到单向齿轮泵出口反馈压力。
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