[發明專利]一種基于蓄能器供能的液壓兩級油源分析方法

在審

• 申請號: 202010741798.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111810492A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 晁智強;劉相波;靳瑩;韓壽松;李華瑩;薛大兵;寧初明;譚永營;李勛;王飛;郭浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院;軍事科學院系統工程研究院軍需工程技術研究所;浙江省軌道交通運營管理集團有限公司
• 主分類號: F15B19/00
• 分類號: F15B19/00;F15B1/02
• 代理公司: 濟南光啟專利代理事務所(普通合伙) 37292
• 代理人: 鄒文婷

本發明涉及機器人液壓系統技術領域，且公開了一種基于蓄能器供能的液壓兩級油源分析方法，包括建立油源模型；蓄能器根據性能選擇為皮囊式蓄能器；對皮囊式蓄能器的性能設立兩種假設；對皮囊式蓄能器依據其工作狀態和假設建立數學模型；對建立好的數學模型進行參數匹配，參數匹配包括蓄能器預充氣壓力和容積；對低壓蓄能器采用最低壓力進行仿真驗證。本發明通過采用兩級蓄能器供能的液壓兩級油源并結合其分析，可獲取液壓兩級油源中關鍵元件蓄能器的參數匹配，便于確定高壓供油壓力和低壓供油壓力，以使得符合四足機器人液壓系統供能要求，解決了四足機器人單泵多執行器液壓系統中伺服閥的節流損失而造成系統能耗較高的問題。

技術領域

本發明涉及機器人液壓系統技術領域，具體為一種基于蓄能器供能的液壓兩級油源分析方法。

背景技術

四足機器人相較于輪式、蠕動式等機器人具有機體結構穩定、運動靈活、受地形限制少等優勢，在航空航天、搶險救災等領域具有廣泛的應用前景。液壓驅動是四足機器人常用的驅動形式之一，相較于電驅動具有輸出力矩大、功率密度高、響應迅速等優勢，能夠為機器人運動提供強勁的動力。四足機器人液壓系統多采用單泵多執行器液壓系統，泵源流量、壓力輸出與執行器需求嚴重不匹配，而單泵多執行器液壓系統屬于節流調速系統，為兼顧多執行器多工況的運動需求，只能通過節流作用實現流量、壓力匹配，液壓驅動單元中伺服閥的節流損失是造成系統能耗較高的主要原因。本申請提出了兩級油源分析方法，旨在解決液壓系統的能耗問題。

發明內容

針對背景技術中提出的現有單泵多執行器液壓系統存在的不足，本發明提供了一種基于蓄能器供能的液壓兩級油源分析方法，具備提供液壓兩級油源的參數匹配確認方法、便于確定高壓供油壓力和低壓供油壓力以降低液壓系統能耗的優點，解決了上述背景技術中提出的問題。

本發明提供如下技術方案：一種基于蓄能器供能的液壓兩級油源分析方法，包括以下步驟：

S1、建立油源模型，所述油源模型為基于蓄能器供能的液壓兩級油源，所述液壓兩級油源包括低壓蓄能器、高壓蓄能器、用于向兩級蓄能器補油的定量泵、連通于定量泵與油源間的溢流閥、用于系統主動泄流的開關閥Ⅰ和用于控制所述低壓蓄能器補油的開關閥Ⅱ；

S2、所述蓄能器根據性能選擇為皮囊式蓄能器；

S3、對所述皮囊式蓄能器的性能設立兩種假設：

1)油液壓縮性忽略不計；

2)油液在蓄能器中的流動可認為是層流；

S4、對所述皮囊式蓄能器依據其工作狀態和所述假設建立數學模型；

S5、對建立好的所述數學模型進行參數匹配，所述參數匹配包括蓄能器預充氣壓力和容積；

S6、對所述低壓蓄能器采用最低壓力進行仿真驗證。

優選的，步驟S1中，所述液壓兩級油源的控制邏輯為：

所述高壓蓄能器的補油優先級高于所述低壓蓄能器，首先檢測高壓蓄能器中容量是否處于預設范圍，如不在預設范圍，則開關閥Ⅰ和開關閥Ⅱ均斷開，定量泵向高壓蓄能器補油；

當高壓蓄能器不需定量泵補油且低壓蓄能器壓力不處于預設范圍內時，定量泵向低壓蓄能器補油，同時，在低壓蓄能器補油過程中任何時刻系統檢測到高壓蓄能器需要補油，則中斷低壓蓄能器補油進程，首先響應高壓蓄能器補油進程；

當兩級蓄能器均不需要補油時，開關閥Ⅰ打開，系統主動泄油。

優選的，在步驟S4中，建立所述數學模型包括：

根據步驟S3中所述假設獲取蓄能器的力平衡方程；將蓄能器中氣體的狀態方程在蓄能器的工作點附近進行泰勒展開并忽略二次及以上高階項，結合流體流量連續性方程并進行拉普拉斯變換獲得蓄能器的數學模型。