[發明專利]一種基于輔助泵源配置的流體脈動抑制方法

有效

• 申請號: 201710369489.3
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107100908B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 何琳;陳宗斌;徐榮武;廖健;呂志強;趙佳錫;宣元
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F15B11/17
• 分類號: F15B11/17;F15B21/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 方可

技術領域

本發明屬于流體系統流量脈動半主動控制領域，具體涉及一種基于輔助泵源配置的流體脈動抑制方法。

背景技術

現有液壓系統大多采用容積式泵作為液壓動力源，容積式泵的吸排油都是基于密封容積的變化以及流體的可壓縮性原理工作，因此其吸排油過程的不均勻不可避免將產生流量脈動。泵源的流量脈動進入系統，表現為壓力脈動，與管路等固體元件流固耦合產生較大的振動噪聲，是液壓系統的主要噪聲源。

流量脈動的抑制是液壓系統降噪的熱點問題，目前研究主要集中在兩大方面，一種是被動式衰減技術，一種是主動式脈動衰減技術。被動式衰減技術，主要表現為各種各樣的脈動衰減器。脈動衰減器種類較多，大致可分為共振型、擴張型、干涉型三類。脈動衰減器在一定頻段內具有衰減效果，但隨運行工況的調整衰減效果將變差，且無法直接削弱系統的線譜特征。主動式衰減技術，主要通過實時監測系統中脈動幅值，動態調整相應作動器動作，以達到衰減脈動幅值的目的。因流量脈動頻率較高，相應作動器的頻響要求也較高，現有的各種閥、電機或泵都無法滿足這種高頻響需求。一種可行性做法是，采用壓電陶瓷等高頻響新材料新研作動器，例如專利CN102506031中發明的雙邊壓電陶瓷溢流閥，巴斯大學Branson等人在Piezoelectrically actuated hydraulic valve design for high bandwith and flow performance中提出的新型壓電陶瓷閥。基于主動控制的流量脈動衰減技術研究較多，但基于現有的公開資料表明，主動控制的流量脈動抑制措施，算法要求較高，僅能控制幾根線譜，無法在全頻段上控制流量脈動，甚至若算法或激振點布置不當效果還可能適得其反。同時因其系統搭建成本高，因此實際工程應用十分有限。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于輔助泵源配置的流體脈動抑制方法，旨在解決現有被動式脈動衰減，無法有效抑制線譜噪聲；主動式衰減技術配置成本高，控制穩定性差，難度大的缺陷。

本發明提供了一種基于輔助泵源配置的流體脈動抑制方法，通過配置輔助泵源，并調整運行相位差來消除流量脈動，包括如下步驟：

(1)獲得現有液壓系統的泵源參數；所述泵源參數包括轉速、流量脈動幅值、運行基頻；

(2)根據所述泵源參數在所述液壓系統中配置輔助泵源；所述輔助泵源的流量基頻與所述液壓系統中主泵源的基頻相同，所述輔助泵源的流量脈動幅值與所述主泵源的流量脈動幅值；

(3)控制所述輔助泵源與所述主泵源同步運行；

(4)當所述輔助泵源和所述主泵源以相同轉速運轉時，所述主泵源的輸出流量和所述輔助泵源的輸出流量同時進入主油路，匯合時刻主泵源處于流量脈動的波峰和輔助泵源處于流量脈動的波谷，兩張疊加使主油路油液流量趨于平穩，實現了動態消減主油路脈動。

更進一步地，通過使所述輔助泵源與所述主泵源的相位差錯開1/2個流量脈動周期來調整運行相位差。

更進一步地，在步驟(3)中，通過控制所述輔助泵源與所述主泵源的轉速使得主油路壓力脈動最小來實現所述輔助泵源與所述主泵源同步運行。

更進一步地，比較所述輔助泵源與所述主泵源出口壓力脈動曲線后找到相位相差180°的位置差，通過差動控制所述輔助泵源與所述主泵源的轉速。

更進一步地，在步驟(3)中，通過給定所述輔助泵源與所述主泵源相同的轉速信號來實現所述輔助泵源與所述主泵源同步運行。

更進一步地，在給定所述輔助泵源與所述主泵源相同的轉速信號之間，對所述輔助泵源與所述主泵源的初始相位差進行標定。

更進一步地，所述標定具體為：提取所述輔助泵源與所述主泵源出口和主油路上壓力脈動信號，調整兩泵源相位差，當主油路上壓力脈動相對最小時完成標定。

本發明中，控制對象是主油路中流量脈動，關鍵的控制元件是配置輔助泵源，其由電機、泵、連接管路以及與主油路匯流的管路接頭組成。配置的輔助泵源與主泵源基頻必須一致，且流量脈動幅值最好與主泵源一致，以配置相同泵源為最優。可以配置單獨的同步運動控制器，也可以直接引入主泵源的控制信號，控制輔助泵源，使輔助泵源與主泵源同步運動即可。

本發明的優點是：

(1)本發明配置策略簡單，且其脈動抵消主要依據同轉速下的液壓泵流量脈動基頻一致，因此其適用范圍廣，尤其適用于直驅式伺服系統(其依靠調節轉速控制液壓系統)，可隨主泵源轉速調整同步調整次級泵源，具備一定的主動控制特性；