為與節(jié)流孔4@的 可變面積成正比。因為在方程（34)中出現(xiàn)4咖項，合適的輸入SAstld，使得丨& <0Astld 〇 的可能的選擇之一可以是
[0091]
[0092] 使得
[0093]
(36)
[0094] 如果方程（35)是可行的并且可實現(xiàn)的，則方程（36)確保g的負的半定性。要說 明的是，方程（35) *Astld是想要的氣缸加速度的函數(shù)。此外，在第一子系統(tǒng)中，涉及系統(tǒng)壓 力、伺服壓力以及負載動力學(xué)，并且在方程（35)中得出想要的閥面積以穩(wěn)定第一子系統(tǒng)。
[0095]因為已經(jīng)設(shè)計,此時可以用替換Pfcpe。因此，系統(tǒng)將具有可變負載檢測或 極限壓力設(shè)置，其可以通過使用負載檢測軸彈簧設(shè)置的電子控制實現(xiàn)?？勺儤O限還幫助減 小跨過閥的損失。
[0096] 為了將第二輸入控制確定為有效負載檢測軸面積，將反推技術(shù)應(yīng)用于第二子系 統(tǒng)。第二子系統(tǒng)涉及旋轉(zhuǎn)斜盤16和伺服36動力學(xué)。
[0097] 雖然對于設(shè)計控制單獨地處理這些子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)單獨地相互連接并且通過 多種狀態(tài)耦合。對于第二子系統(tǒng)，使用反推控制方法找出合適的高度h(x ls)。從方程（16) 開始
[0098]
(37)
[0099] 其中，05是第二子系統(tǒng)（16)的新的虛擬控制法則。因此，誤差變量
[0100] 被限定為z5= x 5_ 9 5(t)，類似地李雅普諾夫函數(shù)備選項被限定為
[0101]
(38)
[0102] 對方程（38)進行微分，可以得出
[0103]
[0104]即使旋轉(zhuǎn)斜盤力矩本質(zhì)上是非線性的，所用的此示例為了精確是測試分支 (branch)數(shù)據(jù)。類似地，泵泄漏流量Qleak也被計算為表格數(shù)據(jù)（tubular data)。在方程 (37)和（39)中，0jP|js被分別限定為旋轉(zhuǎn)斜盤的想要的角速度和加速度。因此，可以選 擇方程（51)中得出的控制法則的任何期望的且被導(dǎo)向的斜盤軌跡。
[0105] 如果將96限定為
[0107] 并且，如果x6= 0 6，則可以容易得出
[0108]
(41)
[0109] 此時，這不保證x6= 0 6，因此使用另一誤差變量z6= x 6_ 9 6(t)，替換方程（39) 中的x6= 26+06可以得到
[0110]
[0112] 方程（43)不是負的半定性，因為z5z6項的符號是未知的。隨后進行反推的下一步 驟，直到提出的輸入變量在李雅普諾夫校驗（proof)中出現(xiàn)。為了繼續(xù)微分變量z 6:
[0113]
[0115] 改寫方程（45)，可以得到
[0116]
[0117] 要注意的是，負載檢測軸位移&3或17是方程（46)中的主要因子之一。
[0118] 但是總是選擇成將伺服流量基于x7區(qū)分為：
[0119]
[0121] 將另一李雅普諾夫函數(shù)看做為
[0122]
(48)
[0123] 將方程（48)對時間微分，可以得到
[0124]
[0127] 第二個被提出的輸入h在方程（50)中出現(xiàn)。因此可以嘗試限定h，使得g〇 并且實現(xiàn)此的一種方法如下：
[0128]
[0129] 此外在方程（50)中使用方程（51)，可以得出
[0130]
(52)
[0131] 因此如果方程（51)中限定的h可以在實際中實現(xiàn)，則當旋轉(zhuǎn)斜盤角速度和加速度 被導(dǎo)向時，第二子系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。
[0132] 第三子系統(tǒng)包括壓力控制和軸動力學(xué)。雖然是被動式的，負載檢測軸位移確定控 制泵的旋轉(zhuǎn)斜盤子系統(tǒng)的伺服流量。
[0133] 以考慮來自方程（19)-(20)的負載檢測軸動力學(xué)開始，可以將其改寫為
[0134] (53) 、 r,Lls
[0135] 其中
通過方程[13]，下面的定律可 應(yīng)用于被動式的系統(tǒng)。
[0136] 定律1 :兩個被動式系統(tǒng)的反饋連接是被動的。
[0137] 定律2 :考慮兩個動力系統(tǒng)的反饋連接。當輸入等于零時，如果每個反饋分量是嚴 格被動的或輸出是嚴格被動的并且可以觀察零狀態(tài)，則閉合回路系統(tǒng)的原點是漸近地穩(wěn)定 的。而且，如果每個分量的存儲函數(shù)在徑向上是無界的，則原點是球形漸近地穩(wěn)定的。
[0138] 定律3:用被動無記憶函數(shù)考慮嚴格被動的動力系統(tǒng)的反饋連接。當輸入等于0 時，閉合回路系統(tǒng)的原點是均勻地漸近地穩(wěn)定的。如果動力系統(tǒng)的存儲函數(shù)在徑向上是無 界的，則原點將是總體上均勻漸近地穩(wěn)定的。
[0139] 根據(jù)定律1-3,將李雅普諾夫函數(shù)看做為
(54)
[0141]由此可以容易地證明當Vx是在徑向上無界的，則如果ui=0,則原點是總體上漸 近地穩(wěn)定的。
[0142]接下來考慮也非常類似于負載檢測軸動力學(xué)的壓力控制軸動力學(xué)。改寫方程（2)， 可以得出
[0143] (55) V …/廣

[0144] 其中 將類似的李雅普諾夫函數(shù)限 O 定為
[0145]
(5())
[0146] 可以檢驗第三子系統(tǒng)整體是被動式的。對于有界的UJPu 2，還可以容易地顯示Xl， x2, ^和X 8全部是有界的。為了檢驗U :和U 2以及整個系統(tǒng)的界限，我們將李雅普諾夫函數(shù) V5看作為：
[0147] V5=V4+V2 (57)
[0148] 此時如果方程（36)和（51)成立，則由方程（57)對乂5進行微分，得到
[0149]
(58)
[0150]因此整個負載檢測系統(tǒng)是有界的并且李雅普諾夫函數(shù)是穩(wěn)定的。
[0151] 實施模擬以驗證所提出的結(jié)果。該模擬被寫成Matlab腳本文件（script file) 以求解由方程（1)至（25)給出的嚴格（stiff)的微分方程。因此在沒有任何一般意義上 的損失的情況下，考慮簡單的示例，這更容易且更簡單實施腳本文件。
[0152] 在模擬示例中，在高頻負載振蕩條件下泵壓力的穩(wěn)定性和其他必要的泵參數(shù)被示 出，并且設(shè)定負載正從氣缸的底部移除，設(shè)定為x ld= 0。
[0153] 圖4和圖5分別示出泵和負載壓力特性以及源壓力的相位平面圖。由相位平面圖 可以看到，在圖6給出的振蕩負載條件下系統(tǒng)壓力是李雅普諾夫穩(wěn)定的。
[0154] 圖7和圖8分別示出計算的負載檢測軸面積和操作者命令作為閥節(jié)流孔面積?？?以說明的是，為了保持獲得的結(jié)果的實用性，對輸入應(yīng)用飽和度，因此可以觀察到在給定的 限制條件下是否可以實現(xiàn)李雅普諾夫穩(wěn)定性。圖9和圖10證明了系統(tǒng)的流量和可變極限 壓力。
[0155]圖11描述在振蕩負載條件下的氣缸位置。
[0156] 相應(yīng)地，考慮負載檢測泵的穩(wěn)定性分析。反推方法已經(jīng)應(yīng)用在非線性泵模型上，以 觀察在振蕩負載條件下泵的穩(wěn)定性，同時將閥節(jié)流孔面積和負載檢測軸面積計算為外部輸 入。雖然前者是一個真實的外部輸入，后者不是一個真實的輸入。期望的是找到軸面積輪 廓，以在振蕩負載情況下調(diào)節(jié)增益和阻流節(jié)流孔的尺寸。
【主權(quán)項】
1. 一種穩(wěn)定液壓負載檢測系統(tǒng)的方法，包括下列步驟： 定義與操作者命令相關(guān)的第一子系統(tǒng)，與負載檢測軸有效開口面積相關(guān)的第二子系統(tǒng) 以及與負載檢測軸位移相關(guān)的第三子系統(tǒng)； 通過用計算機應(yīng)用第一反推控制以確定第一控制輸入以使第一子系統(tǒng)穩(wěn)定； 通過用計算機應(yīng)用第二反推控制以確定第二控制輸入以使第二子系統(tǒng)穩(wěn)定； 基于第一控制輸入和第二控制輸入以及第三子系統(tǒng)計算可行的負載檢測面積；以及 基于所述可行的負載檢測面積控制液壓泵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一反推控制包括使用第一誤差變量和第二誤差 變量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一子系統(tǒng)包括氣缸加速度、系統(tǒng)壓力、伺服壓力 以及負載動力學(xué)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟：確定極限壓力設(shè)置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一子系統(tǒng)包括狀態(tài)ig, 4〇和屯τ。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第二子系統(tǒng)包括狀態(tài)χ3ι7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第三子系統(tǒng)包括狀態(tài)&:和七。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第三子系統(tǒng)是被動式的。
【專利摘要】一種用于具有三個子系統(tǒng)的軸向活塞開路的可變負載檢測彈簧設(shè)置。將反推控制應(yīng)用于第一和第二子系統(tǒng)以確定操作者控制輸入和穩(wěn)定第一和第二子系統(tǒng)的負載檢測軸有效開口面積的控制輸入。通過第三子系統(tǒng)和控制輸入計算可行的負載檢測面積。
【IPC分類】F04B51/00
【公開號】CN104895775
【申請?zhí)枴緾N201510095610
【發(fā)明人】阿比吉特·達斯
【申請人】丹佛斯動力系統(tǒng)公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年3月3日
【公告號】DE102015203792A1, US20150247496