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　　液压控制系统具有功率密度高ღ★◈、动力分配灵活的优势九游会登录ღ★◈，工程机械普遍液压多执行器系统分配动力和控制执行器动作ღ★◈。然而ღ★◈，液压系统存在能效低的问题ღ★◈，造成严重的能量浪费和废气排放ღ★◈。随着中国“双碳”目标的推进ღ★◈，电动化成为工程机械的最新发展方向agღ★◈，ღ★◈。目前ღ★◈，纯电动工程机械仅采用电动机和电池代替内燃机ღ★◈。受低能效液压控制系统限制ღ★◈，现存纯电动工程机械存在作业时长短ღ★◈、成本高的问题ღ★◈，严重制约了工程机械电动化的推广和应用ღ★◈。考虑到短期内无法突破电池储能技术ღ★◈，开发高能效ღ★◈、高功率密度的液压多执行器系统是工程机械实现电动化的关键所在ღ★◈。

　　为此ღ★◈，本文提出了开闭融合泵阀协同驱动多执行器系统ღ★◈，通过分布式泵控系统控制执行器运动ღ★◈，集中式阀控系统补偿负载功率ღ★◈，有效集成了闭式泵控技术高能效和集中式阀控技术高功率的优点ღ★◈，旨在为我国自主研发纯电动工程机械提供新的电液驱动与传动方法ღ★◈。

　　根据创新系统原理ღ★◈，在试验室环境下构建了开闭融合泵阀协同驱动系统原理试验台ღ★◈。泵控单元由伺服电机驱动定量泵/马达组成九游会官方网站ღ★◈，ღ★◈，伺服电机选用效率高ღ★◈、过载能力强的永磁同步电机(PMSM)ღ★◈，同时定量泵/马达选用柱塞液压泵/马达ღ★◈。阀控单元采用主电机驱动电比例泵作为动力源ღ★◈，比例阀作为液压控制阀ღ★◈。试验过程中ღ★◈，使用三通比例减压阀和电机械执行器分别为两个测试液压缸加载ღ★◈，整个系统采用德国dSPACE公司生产的硬件在环控制系统MicroAutoBox进行信号采集和控制ღ★◈。通过Sick拉线式位移传感器采集液压缸的运行速度和位移ღ★◈，Atos压力传感器采集系统压力ღ★◈，并通过Yokogawa功率分析采集伺服电机和主电机的功率ღ★◈。

　　为了充分研究所提系统的工作特性ღ★◈，利用上述试验平台ღ★◈，首先研究了单执行的四象限工作特性ღ★◈。在此基础上对双执行器复合动作特性进行研究ღ★◈，以传统负载敏感系统为基准ღ★◈，全面试验研究了创新系统在不同速度和负载下的运行特性和能量特性九游会登录ღ★◈。

　　采用上述试验平台分别对单执行器动作和双执行器复合动作进行试验研究ღ★◈，试验结果表明九游会ღ★◈，ღ★◈，在单执行器动作过程中ღ★◈，采用所设计四象限控制策略对执行器流量和压力进行复合调控ღ★◈，有效改善了泵控单元和阀控单元的协同控制特性ღ★◈，并且所提系统在不同速度控制指令下均能够保持平稳运行九游会登录ღ★◈，稳态速度控制误差仅约0.7 mm/sღ★◈。在双执行器复合动作过程中ღ★◈，通过泵控单元对轻载执行器速度和非驱动腔压力进行复合调控ღ★◈，能够控制重载液压缸和轻载液压缸的驱动腔压力相等ღ★◈，从而有效消除了载荷差异造成的节流损失ღ★◈。与传统负载敏感系统相比成人台直播ღ★◈，所提系统节流损失和系统能耗分别降低了90.4%−94.4%和45.9%−50.0%ღ★◈，同时提升系统效率26.6%−29.8%ღ★◈。此外ღ★◈，泵控单元的输出能量仅占系统总能耗的22.8%ღ★◈，其余均由集中式阀控系统提供ღ★◈。与传统分布式泵控系统相比九游会官方网站ღ★◈！ღ★◈，所提系统装机功率降低24.9%ღ★◈。

　　面对工程机械电动化对高能效电液控制系统的需求ღ★◈，本文提出一种开闭融合泵阀协同驱动系统ღ★◈。结合了阀控系统高功率密度和泵控系统高能效的优点ღ★◈，能够有效降低系统节流损失ღ★◈。针对单执行器动作和多执行器动作分别设计四象限控制策略和极低压损控制策略ღ★◈。并开展一系列试验验证了所提方案和控制策略的有效性和可行性ღ★◈。主要结论如下ღ★◈：

　　（1）采用四象限控制策略控制单执行器动作时ღ★◈，所提系统在不同象限均能够按照设定速度平稳运行ღ★◈，并且通过压力流量复合控制方式ღ★◈，有效提升了泵控系统和阀控系统协同控制特性ღ★◈。

　　（2）采用极低压损控制策略控制多执行器复合动作时九游会登录ღ★◈，通过泵控单元控制各执行器驱动腔压力相等ღ★◈，所提系统能够将原本载荷差异造成的节流损失通过泵控单元直接转化利用ღ★◈。与传统负载敏感系统相比ღ★◈，所提系统低节流损失和能耗分别降低约为90.4%-94.4%和45.9%-50.0%ღ★◈。

　　（3）采用闭式泵控系统控制执行器运动ღ★◈，阀控系统补偿负载功率和不对称流量ღ★◈。与传统分布式泵控系统相比ღ★◈，所提系统装机功率降低24.9%ღ★◈，有效降低系统装机功率和成本ღ★◈。

　　本研究所提出的开闭融合泵阀协同驱动多执行器系统可广泛应用于纯电动工程机械或其他多执行器重型装备ღ★◈。

　　权龙ღ★◈，博士ღ★◈，教授ღ★◈，博士生导师ღ★◈，中国机械工程学会流体传动与控制分会常务委员ღ★◈，中国机械工程学会高级会员九游会登录ღ★◈，享受国务院特殊津贴专家ღ★◈。研究方向主要为电液控制元件及系统基础理论ღ★◈、关键基础及其在机电装备中的创新应用ღ★◈。

　　近年来主持国家自然科学基金重点项目1项ღ★◈、主持和完成国家自然科学基金面上项目6项ღ★◈，参加国家自然科学基金重点项目1项成人台直播ღ★◈，负责国家科技支撑计划ღ★◈、重点研发计划课题3项成人台直播ღ★◈，与企业合作共同承担国家国际合作重点项目1项ღ★◈，合作承担国家重大科技成果转化项目2项ღ★◈；作为首席专家成人台直播ღ★◈，承担山西省煤机重点攻关项目1项ღ★◈、参加1项ღ★◈，是山西省科技重大专项“矿山应急救援生命通道建造技术与装备”项目负责人ღ★◈；参加了国家863重点项目“新型混合动力工程机械关键技术及系统开发与示范应用”的研究工作ღ★◈。主持并完成教育部博士点基金成人台直播ag九游会登录j9入口ღ★◈！ღ★◈，山西省科技攻关等省部级项目及与企业合作的研究课题30余项ღ★◈；发表论文200余篇ღ★◈，其中SCIღ★◈、EI收录150多篇ღ★◈，获国家科技进步二等奖1项成人台直播ღ★◈，省科技进步一等奖1ღ★◈，省科技进步二等奖6项ღ★◈，申请发明专利160余项ღ★◈，已获授权发明专利140余项ღ★◈。

　　梁涛ღ★◈，博士ღ★◈，太原理工大学电气工程博士后九游会,agღ★◈。ღ★◈，参与国家重点研发计划项目课题ღ★◈、国家自然科学基金面上项目多项ღ★◈。总计发表期刊论文9篇ღ★◈，其中SCI/EI收录期刊论文5篇ღ★◈，授权美国专利1件ღ★◈，国家发明专利5件成人台直播ღ★◈。获中国国际大学生创新大赛全国金奖1项ღ★◈、银奖2项ღ★◈、铜奖6项ღ★◈。主要研究方向为电动化工程机械ღ★◈，旨在解决电池容量不足九游会登录ღ★◈、制约工程机械电动化发展的重大难题ღ★◈。

　　[1]王波,赵星宇,权龙,等.基于主动压差调控的变增益流量控制原理[J/OL].机械工程学报,1-9[2024-04-02].

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