曾小華　劉持林　李文遠　宋大鳳　李立鑫　陳存福

摘? ?要：針對閉式液壓回路中變量泵排量控制方法精度較低的問題展開研究，基于泵控系統(tǒng)中伺服閥的脈寬調(diào)制（PWM）控制，推導(dǎo)出占空比信號與變量泵排量的線性關(guān)系，在AMESim軟件平臺上搭建了泵控系統(tǒng)仿真模型，并基于試驗測試數(shù)據(jù)對模型進行校核，基于泵控系統(tǒng)模型提出了PID反饋控制、前饋+反饋控制和三步法控制的泵排量控制方法，并進行測試對比分析.仿真結(jié)果表明，三步法控制在動態(tài)響應(yīng)及快速穩(wěn)定方面優(yōu)于PID反饋控制，相比于前饋+反饋控制，采用三步法控制的泵排量動態(tài)響應(yīng)誤差減少了35.5%.

關(guān)鍵詞：占空比信號;泵控系統(tǒng);PID控制;前饋+反饋控制;三步法控制

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

Research on Pump Displacement Control of Hydraulic Hybrid System

ZENG Xiaohua1，LIU Chilin1，LI Wenyuan1，SONG Dafeng1，LI Lixin1，CHEN Cunfu2

（1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun 130025，China;

2. FAWJiefang，Automotive Co? Ltd，Qingdao 266043，China）

Abstract： This paper studied the problem of low precision for variable pump displacement control method of closed hydraulic circuit. The linear relationship between the duty cycle signal and displacement of pump was derived based on the pulse width modulation（PWM） control of the servo valve for the pump control system. The simulation model of the pump control system was built on the AMESim software platform，and the model was verified by comparing with the test data. Based on the pump control system model，the PID feedback control，feedforward + feedback control， and three-step control of pump displacement were proposed，and an analysis was performed. Simulation result shows that the three-step control is superior to PID feedback control in dynamic response and rapid stability. When compared with the feedforward + feedback control，the dynamic response error of the pump displacement controlled by the three-step method is reduced by 35.5%.

Key words： duty cycle signal;pump control systems;PID control;feedforward + feedback control;three-step control

液壓傳動具有控制方式靈活、布局方便、過載能力強的優(yōu)點[1].同時，液壓系統(tǒng)能量傳遞介質(zhì)具有潤滑、冷卻等功能，使得液壓系統(tǒng)可以克服機械傳動裝置部件易磨損和腐蝕生銹的問題，具有更好的通用性[2].

采用變量泵的液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于多種機構(gòu)中，為保證系統(tǒng)對各種復(fù)雜工況和不同工作輸出要求的適應(yīng)性，常需要對液壓泵排量進行及時調(diào)節(jié).潛艇舵機液壓操縱裝置通過泵排量控制實現(xiàn)運動方向、運動姿態(tài)等基本性能的穩(wěn)定控制[3];汽車液壓啟停能量回收系統(tǒng)，通過泵排量控制的優(yōu)化實現(xiàn)更加優(yōu)良的節(jié)能減排效果[4];電液混合動力軌道車中泵源排量的控制是提高軌道車行駛效率的關(guān)鍵[5].可知作為液壓系統(tǒng)的核心能源元件，液壓變量泵的排量特性直接影響了整機的工作性能和能耗，因此變量泵排量控制成為液壓系統(tǒng)核心技術(shù)之一，同時也是當前研究的重點.黃新磊[6]針對轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制基于匹配發(fā)動機的應(yīng)用問題，提出了雙段轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制、全程轉(zhuǎn)速感應(yīng)的復(fù)合柱塞變量泵控制方法，改善了扭矩匹配效果，但模型采用的PID控制算法魯棒性較差. Bergada等[7]為確定柱塞泵的動態(tài)特性參數(shù)，通過建立精確的柱塞間隙數(shù)學(xué)模型，研究流量泄漏及由此產(chǎn)生的流量、壓力的動態(tài)變化，但沒有提出具體的泵排量控制方法.

本文針對閉式液壓回路中柱塞式變量泵排量控制問題展開研究.通過研究脈寬調(diào)制（PWM）控制得到占空比信號與變量泵排量（指變量泵排量比，為范圍[-1，1]之間的無量綱參數(shù)）的線性關(guān)系[8]，基于實車測試數(shù)據(jù)在AMESim軟件平臺上搭建精確的泵控系統(tǒng)仿真模型，提出了基于PID反饋控制[9-10]、前饋+反饋控制[11]和三步法控制[12]的泵排量控制方法，并進行仿真對比分析，結(jié)果表明了三步法控制的優(yōu)越性.