液电混合直线驱动系统位置控制特性研究

提出了一种采用电-机械直线执行器和液压缸的液电混合直线驱动系统。为消除电-机械直线执行器和液压缸之间的耦合影响,液压泵和比例阀协同控制液压缸输出力和运行方向,满足系统负载力需求,电-机械直线执行器用于运动控制,并补偿液压缸输出力波动和外部干扰力。为实现上述目标,设计了基于扩张状态观测器的电-机械直线执行器自适应滑模控制方法,以估计的负载力调节泵压力和比例阀开度,对液压缸输出力进行调控。比例阀在系统运行中主要用于控制液压缸运动方向,阀开度较大,可显著降低节流损失。通过仿真和试验分析了系统的运行特性和能效特性。结果表明,该系统具有良好的位置控制特性,能量效率高,较传统阀控系统能耗减少51%。     

液电混合驱动电铲提升系统能效特性研究

矿用电铲作业过程中，大质量的工作装置在提升和推压电机驱动下切入物料实现挖掘，在其卸料后下降时，工作装置的重力反驱提升电机发电，发出的电能通过制动电阻以热能形式消耗掉，造成能量浪费。本文提出液电混合驱动电铲提升系统，与提升电机同轴设置液压泵/马达，液压泵/马达的进出油口分别与蓄能器和油箱连接，通过蓄能器的预充压力平衡工作装置的重力。工作装置下降时，液压泵/马达将油箱中的低压油泵入蓄能器中，存储工作装置的重力势能；工作装置提升时，蓄能器释放高压油，液压泵/马达与提升电机共同驱动提升机构，达到降低电机装机功率和能耗的目的。分析了液电混合驱动的电铲提升机构驱动方案及其工作原理，搭建了原理性试验台，对液电混合提升驱动方案进行了验证，进一步建立了电铲整机机电液联合仿真模型，对液电混合电铲提升系统进行仿真分析。结果表明，本文方案可降低提升电机装机功率、峰值功率和能耗，适用于电动机驱动的重型提升装备。