基于模拟电流闭环控制的智能液压策略研究

孙晓鹏，徐 静，孟建平，李传友，刘 彦

（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061）

压路机结构示意如图1所示。对于压路机、装载机等应用液压泵的工程机械，要保证其工作稳定性，需精确控制液压泵电流维持在一个合适的范围内。然而，由于环境变化以及系统运行等因素，液压泵电磁阀电阻随温度会不断变化，引起液压泵实际电流波动，从而导致液压马达转速波动，影响液压机械的稳定性。

图1 压路机结构示意图

通常液压泵电磁阀常采用电流闭环控制，随着电磁阀电阻变化，闭环调节电磁阀设定占空比，但多数控制器硬件无PWM电流反馈通道或通道数量不足，无法采集液压泵实际电流，不能直接采用电流闭环控制技术。因此，对于无PWM测流电阻的控制器，如何克服电磁阀电阻随温度变化的影响，使得实际电流跟随设定电流，已经成为液压机械控制的一个关键点。

1 控制策略开发

驾驶员通过振动模式开关确定压路机振动系统工作模式，进而确定液压马达需求转速。由于振动马达为定量马达，振动泵由发动机带动，故根据传动公式（1），通过发动机需求转速可获得振动泵的需求转速；再根据流量守恒公式（2），通过振动马达需求转速和振动泵需求转速可计算获得振动液压泵设定排量。

式中：nPump——振动液压泵转速；nEng——发动机转速；RE2P——发动机到振动液压泵的传动比。

式中：nMot——振动马达转速；qMot——振动马达排量；qPump——振动液压泵排量。

以通过流量守恒公式（2）计算获得的振动液压泵设定排量为前馈，对振动液压马达需求转速和实际转速进行PID闭环控制，修正振动液压泵设定排量，得到最终用于实际控制的振动液压泵设定排量，再根据振动液压泵电磁阀排量与电流特性曲线，可得振动液压泵设定电流。

同样地，利用传动公式（1）和流量守恒公式（2），通过振动马达转速传感器采集马达实际转速，发动机转速传感器采集发动机实际转速，可计算出振动液压泵实际排量，再根据振动液压泵电磁阀排量与电流特性曲线得到液压泵实际电流。如此，便可对液压泵设定电流和实际电流利用PID方法进行闭环，实现对无实际反馈电流通道的被控对象的精确控制。

控制策略流程如图2所示，其中排量的单位为cc，转速单位为r/min，电流单位为mA，占空比单位为%。

图2 控制策略流程图

2 试验验证

对该技术进行实车验证，从图3可以看出，在振动使能之后，振动马达存在需求转速，为了保证系统的平稳变化，设定电流逐渐增大，电磁阀控制占空比逐渐增大，由发动机和振动马达实际转速计算得到的模拟实际电流与设定电流的跟随性较好，且在电流设定值稳定之后，模拟实际电流与设定电流基本一致，对应的控制占空比值稳定，振动马达的设定转速与实际转速也基本吻合，克服了无PWM电流反馈或电磁阀电阻变化对实际控制的影响，实现了对被控对象的精确控制。

图3 模拟电流闭环控制实车验证数据图

3 结论

1）根据振动模式，求得振动马达需求转速与振动液压泵设定排量。以振动液压泵设定排量为前馈，振动马达需求转速与振动马达实际转速PID转速闭环调节，修正液压泵设定排量，求得振动液压泵需求排量和设定电流。

2）利用振动马达转速传感器采集马达实际转速，根据流量守恒定律，计算出来模拟振动液压泵实际电流，解决了控制器无PWM实际电流采集通道的问题。

3）对模拟实际电流和设定电流进行电流闭环，使得实际电流跟随需求电流，在温度变化时也可以调节电流，保证振动马达转速稳定，提高了压路机的环境适应性。与实际压力的差值、积分差值，能够对当前离合器P2C匹配度及电磁阀工作状态进行判断。