提高液壓機(jī)械無級傳動換段品質(zhì)的方法

【摘要】早在上個世紀(jì)80年代，液壓機(jī)械無級傳動作為一種新技術(shù)在車輛無級傳動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因其具有無級調(diào)速特性好、節(jié)能、效率高等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。在現(xiàn)代化社會發(fā)展中，為了提高液壓機(jī)械無級傳動換段的品質(zhì)，本文從液壓機(jī)械無級傳動的控制原理出發(fā)，通過建立合理的控制模型、采用相應(yīng)的計(jì)算公式對其進(jìn)行深入的研究，通過研究證明，在液壓機(jī)械無級傳動在換段運(yùn)行過程中，通過合理的運(yùn)算能夠有效地提高其換段品質(zhì)，達(dá)到正常運(yùn)行的目的。本文就液壓無級傳動換段品質(zhì)的提高措施進(jìn)行全面分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】液壓機(jī)械無級傳動；換段品質(zhì)；提高；方法；控制模型

液壓機(jī)械無級傳動是上個世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，多段液壓機(jī)械無級傳動在車輛無級傳動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，達(dá)到了理想的引用效果。通過分析發(fā)現(xiàn)，多段液壓機(jī)械無級傳動在運(yùn)行中具有無極調(diào)速特性進(jìn)行合理控制、較高的運(yùn)行效率，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)小功率液壓元件傳遞大功率特性的優(yōu)點(diǎn)，因此受到了人們的廣泛重視。

一、多段液壓機(jī)械無級傳動的概述

多段液壓機(jī)械無級傳動在實(shí)際工作中可分為正相位與反相位兩個類型，在其運(yùn)行中，正、反兩個相位一般都需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成轉(zhuǎn)換，在這一轉(zhuǎn)換過程中，還要求其中的高壓油路與低壓油路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。此時(shí)，液壓機(jī)械傳動在運(yùn)行過程中，每一個工作環(huán)節(jié)的前半截都會出現(xiàn)循環(huán)功率，這就需要工作人員在實(shí)際工作中將開環(huán)機(jī)械應(yīng)用在其中，從而對液壓系統(tǒng)進(jìn)行合理的操作。在整個操作過程中，我們需要解決以下兩個方面的問題：首先，在液壓機(jī)械無級傳動過程中，由于液壓系統(tǒng)中的元件受到容積效率方面的影響，這就導(dǎo)致其在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速不合理，這就導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)速的波動與液壓系統(tǒng)的內(nèi)部元件發(fā)生沖擊，影響到整個設(shè)備的正常運(yùn)行，達(dá)不到理想的效果；其次，在整個傳動過程中，由于操作拉桿的拉動速度要比其運(yùn)行速度快很多，這就導(dǎo)致液壓機(jī)械無級傳動在運(yùn)行中品質(zhì)不高，不利于達(dá)到理想的運(yùn)行效率。因此在實(shí)際工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行全面分析，通過模型的建立以及運(yùn)算公式的合理應(yīng)用來提高其換段品質(zhì)，達(dá)到理想的傳動效果。

二、根據(jù)液壓機(jī)械無級傳動的實(shí)際情況建立電控系統(tǒng)控制模型

一直以來，工作人員都采用的是機(jī)械對液壓機(jī)械無級傳動進(jìn)行合理的操作，使其達(dá)到理想的運(yùn)行效果，但是為了建立一個完整的電控系統(tǒng)控制模型，我們也就需要將操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娨翰倏v，這樣也就形成了一個閉環(huán)控制裝置。

通過相關(guān)人員對電控系統(tǒng)控制模型及逆行那個分析發(fā)現(xiàn)，定排量液壓元件的轉(zhuǎn)速變化主要受變排量液壓元件排量的變化和外界負(fù)載的變化兩個因素影響.若變排量液壓元件排量的變化量△qpr(S)為輸入，定排量液壓元件的轉(zhuǎn)速變化量△nm(S)為輸出的傳遞函數(shù)，則

（1）

若外界負(fù)載變化量△TL(S)為輸入，定排量液壓元件的轉(zhuǎn)速變化量△ωm(s)為輸出的傳遞函數(shù)為

（2）

式中，；

系統(tǒng)的速度增益kω：

系統(tǒng)的固有頻率ωn：

系統(tǒng)的阻尼比ξ：

以上各式中：qmr為定排量液壓元件每弧度排量;ωω為輸入角速度;Im為定排量液壓元件的轉(zhuǎn)動慣量;Rfm為定排量液壓元件的摩擦阻力系數(shù);Cp為變排量液壓元件的液容;CT為高壓油路的液容;Cm為定排量液壓元件的液容;Rlp為變排量液壓元件的泄漏液阻;Rlm為定排量液壓元件的泄漏液阻.

將式(1)、式(2)兩個傳遞函數(shù)中的轉(zhuǎn)速變化量線性疊加，得到系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速在變排量元件排量變化和外界負(fù)載變化的共同作用下的響應(yīng)情況，即系統(tǒng)的動態(tài)速度特性:

由上述分析可以得到以下結(jié)論：液壓系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上屬于一個非線性系統(tǒng)，在其運(yùn)行過程中，系統(tǒng)往往受到其對階躍信號輸入的相應(yīng)而產(chǎn)生巨大的振動力，并具有一定的滯后性。因此，為了避免系統(tǒng)受到這種嚴(yán)重的影響，技術(shù)人員可以將PID控制與模糊控制方法應(yīng)用在其中，從而保證液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

二、電控系統(tǒng)的PID控制算法軟件

PID控制算法軟件中采用了位置式PID控制，并對其常常出現(xiàn)的超調(diào)和振蕩現(xiàn)象采取了以下措施:

1、積分飽和抑制

當(dāng)控制量進(jìn)入飽和區(qū)，停止進(jìn)行增大積分的運(yùn)算。具體地說，在計(jì)算第h個值時(shí)，首先判斷上一采樣時(shí)刻控制量是否己超過限制范圍，如果己超出，將根據(jù)偏差的符號，判斷系統(tǒng)的輸出是否在超調(diào)區(qū)域，由此決定是否將積分項(xiàng)計(jì)入。

2、微分振蕩抑制

為了抑制階躍輸入造成微分項(xiàng)輸出急劇增加引起的控制過程的振蕩，同時(shí)保證微分作用的有效，依照模擬調(diào)節(jié)器的力一法，采用不完全積分PID算法，即在數(shù)字調(diào)節(jié)器中串接低通濾波器抑制高頻十?dāng)_.使輸出的微分作用能在各個采樣周期里按照偏差變化的趨勢均勻輸出，改善系統(tǒng)性能。

三、電控系統(tǒng)的模糊控制算法軟件

若采用模糊控制方法對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，那么我們還需要將解析式模糊邏輯方法應(yīng)用在其中，這樣也就有利于我們對不同階段的量化因子與比例因子進(jìn)行分析，從而提高液壓機(jī)械無級傳動換段的品質(zhì)。具體可用以下公式表示：

u=-[aE+（1-a）C]

①過度段當(dāng)誤差大于閩值時(shí)，采用較大的基本論域，進(jìn)行粗量化，同時(shí)采取高增益調(diào)節(jié)，以迅速減小偏差.②穩(wěn)態(tài)段當(dāng)誤差在閩值以下，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，采用較小的基本論域，進(jìn)行細(xì)量化操作，同時(shí)采取低增益調(diào)節(jié).③極值段當(dāng)誤差超過基本論域范圍時(shí)，輸出一規(guī)定的控制量，避免出現(xiàn)大的超調(diào)和振蕩。

四、結(jié)束語

通過上述研究我們可以看出，在液壓機(jī)械無級傳動過程中，通過電控系統(tǒng)能夠有效地避免系統(tǒng)元件與系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速波動之間的沖撞，如果其運(yùn)行中所承載的負(fù)荷較大而導(dǎo)致液壓元件容積效率不高，那么我們將該系統(tǒng)應(yīng)用能夠獲得更加顯著的效果。由此可以看出，電控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠提高液壓機(jī)械無級傳動轉(zhuǎn)換品質(zhì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性以及廣闊的發(fā)展前景。

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