[發明專利]抵消波動注入方法和裝置以及泵的控制系統

有效

• 申請號: 201310268767.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104251202B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 程小猛;陳亦倫
• 申請（專利權）人: 伊頓公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 張亞非,楊曉光

技術領域

本發明涉及泵，具體涉及一種抵消波動注入方法和裝置，以及泵的控制系統。

背景技術

由液壓泵產生的流速波動或壓力波動（脈動）是液壓系統中的系統振動和噪聲的來源。壓力波動也是對運動控制的擾動，其影響到運動的精度和可重復性。

圖1示意性地示出了幾種不同類型的液壓泵的結構及流速波動模式。如圖所示，對于外齒輪泵、軸向柱塞泵和葉輪泵來說，盡管所要求的流速是恒定的，但實際流速卻是隨著泵的轉動而波動的。這是由于泵的機械結構造成的。

噪聲影響到人類的聽覺健康；振動降低了整個系統的可靠性；且降低的精度直接影響到液壓機械生產的產品的質量。從各方面來看，壓力波動減少了向客戶提供的價值。因此，減少壓力波動已成為學術界和工業界試圖解決的核心問題之一。

目前用于減少流速和壓力波動的大多數方法基于新穎的機械設計或者額外的諸如消聲器或蓄能器等波動補償器。這些方法通常不得不在成本、能量效率和系統動態響應之間進行權衡。例如，修改閥板設計的方法降低了能量效率；增加預壓縮室增加了制造和部件成本，且降低了效率；在泵出口處增加蓄能器或消聲器增加了部件成本和空間，降低了泵的動態性能。

可見，本領域中需要一種能夠更有效和低成本地降低泵的噪聲和振動的解決方案。

發明內容

在本發明的一個方面，提供了一種抵消波動注入方法，其用于向泵的控制系統注入抵消波動信號，該控制系統通過電機驅動器控制電機，該電機驅動泵，該抵消波動信號使得泵輸出中的壓力波動至少部分地被抵消，該抵消波動注入方法包括：向控制系統注入任意波形的抵消波動信號，該抵消波動信號由下式表示：

f(θ)＝∑_mA_mcos(mθ+θ_m)，

其中，θ為電機軸的轉角，m為抵消波動信號中的信號諧波的次數，A_m和θ_m為針對m次信號諧波的參數。

在本發明的另一個方面，提供了一種抵消波動注入裝置，其用于向泵的控制系統注入抵消波動信號，該控制系統通過電機驅動器控制電機，該電機驅動泵，該抵消波動信號使得泵輸出中的壓力波動至少部分地被抵消，該抵消波動注入裝置包括：注入模塊，被配置為向控制系統注入任意波形的抵消波動信號，該抵消波動信號由下式表示：

f(θ)＝∑_mA_mcos(mθ+θ_m)，

其中，θ為電機軸的轉角，m為抵消波動信號中的信號諧波的次數，A_m和θ_m為針對m次信號諧波的參數。

在本發明的又一個方面，提供了一種泵的控制系統，包括：上述抵消波動注入裝置。

在本發明的再一個方面，提供了一種泵系統，包括：電機驅動器；電機；以及泵，其中，所述電機驅動器包括上述控制系統。

本發明的實施例的優點包括以下各項中的至少一項：有效地降低泵系統的噪聲和振動，增加了系統的控制精度、穩定性、可重復性和工作壽命，提升了客戶價值；是一種低成本的解決方案；不會損害系統的動態性能；不需要附加的部件和額外的空間。

附圖說明

圖1示意性地示出了不同類型的液壓泵的結構及流速波動模式；

圖2示意性地示出了本發明的通過向液壓泵的控制系統注入抵消波動信號而使液壓泵輸出的流速和壓力波動被抵消的基本思想；

圖3示出了根據本發明的實施例的液壓泵系統的示意圖；

圖4示出了根據本發明的一個實施例的控制系統的示意圖；

圖5示出了根據本發明的另一個實施例的控制系統的示意圖；

圖6示出了在測試演示液壓泵系統中來自壓力傳感器的測量數據的圖示；以及

圖7示出了根據本發明的實施例的抵消波動注入裝置的示意性結構框圖。

具體實施方式

下面參照附圖描述本發明的實施例。在下面的描述中，闡述了許多具體細節以便使所屬技術領域的技術人員更全面地了解和實現本發明。但是，對所屬技術領域的技術人員明顯的是，本發明的實現可不具有這些具體細節中的一些。此外，應當理解的是，本發明并不局限于所介紹的特定實施例。相反，可以考慮用下面所述的特征和要素的任意組合來實施本發明，而無論它們是否涉及不同的實施例。因此，下面的方面、特征、實施例和優點僅作說明之用，而不應看作是權利要求的要素或限定，除非在權利要求中明確提出。