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   香洲区登高车出租,  斗门区登高车出租,   中山登高车出租     由于斗杆伸出和缩回过程中负载的方向会改变，因此不能采用与动臂相同的控制方法，应采用四象限工作机构的控制方式，即伸出和缩回过程都采用出口节流的方式。斗杆伸出时，无杆腔阀全开，通过控制有杆腔阀的开口量控制运行速度，斗杆缩回时，有杆腔阀全开，通过无杆腔阀来控制速度。根据预期速度计算泵的摆角实现流量匹配，以保证进油腔保持较低压力，防止进油腔吸空。为便于比较，同样给出VF开环控制和VFPB+PC控制方式的结果作为对比。斗杆VF控制方式的试验结果，（a）为运行位移特性，（b）为相应的泵摆角和两阀开度的控制信号。由（a）可知，实际位移与期望位移偏差始终较大，该过程的平均位置偏差为55.2mm，而在8s至12s内，实际位置与目标位置差值达91.9mm。由（b）可知，斗杆伸出时有杆腔阀节流调速，缩回时无杆腔阀节流调速，由于斗杆运行过程负载变化范围较大，故阀口开度随着负载的改变逐渐变化，根据期望速度计算得到泵摆角信号，静止时两阀口完全关闭，泵摆角保持较小的值以实现压力控制。由于泵的响应时间、泵的泄漏和负载快速变化等影响，实际运行特性与期望值差别较大且无法进行调节。

      （a）为运行位移特性，（b）为相应的泵摆角和两阀开度的控制信号。由（a）可知，相对于VF控制方式，其位移特性有了明显改善，全程位移偏差均值为7.6mm，20s至30s内定位偏差均值为2.6mm。由（b）中控制信号可知，伸出和缩回过程两阀芯都逐渐改变以调节流量适应速度要求，14s和36s时，系统切换为PC控制方式，泵处于压力控制，两阀均有较小的开口以实现联动调节定位作用。相对于动臂的试验结果，其运行精度有所降低，是由于在运行过程中对泵摆角的控制采用了前馈计算，即实现流量匹配以降低无杆腔的压力，为了补偿泵的泄漏和响应时间，在试验中给泵的摆角增加了一个较小的常数补偿值。斗杆在刚开始超越伸出过程中由其重力的分力驱动，处于“拉着走”的状态，无杆腔压力较高，可以实现运行速度。但随着斗杆运行位移的增加，重力的分力对活塞杆的拉力越来越小，无杆腔压力减小至不足以保持运行速度，运行速度就会有所减缓，而两腔压力的建立需要一定的响应时间，所以出现了图（a）中实际位移与期望位移偏差增大的现象。如果在试验中对泵摆角的补偿值不设置为常数，而是通过位置反馈乘以一定的系数来调节，当位置偏差增大时，增加泵的输出流量，提高两腔压力，使斗杆从“拉着走”缓慢变成“推着走”，则可以平稳度过有杆腔压力降低的阶段，避免此现象。定位精度的降低是由于此处试验仅采用了比例调节来定位，若在定位过程加入积分调节，则其定位精度可提高至1mm左右。

      运行过程中的特性与当VFPB+PC控制方式基本相同，当速度前馈信号减小为零以后，实际位移与目标位置存在一定偏差，之后仍保持进油路阀全开，回油路阀保持调节作用。但由于在运行过程中，速度前馈信号起主要作用，位置反馈信号起调节作用，其增益和限幅值都比较小，因此通过其作用定位至目标位置需要较长的调节时间，且17s至21s内的定位平均偏差为5.4mm，相对于PC方式的定位精度有所降低。因此，在目标位置附近切换为PC定位控制是必要的，其调节的比例和积分参数与运行过程中的参数设置相互独立，能够迅速弥补运行过程中的偏差，实现快速定位并提高定位精度。（a）是斗杆以相同的速度运行至不同目标位置，最大运行速度为100mm/s，（b）是斗杆以不同速度运行至相同位置，其中最大运行速度分别为100mm/s、120mm/s、150mm/s。由图知对于不同的运行目标，采用提出的控制策略基本都能够实现按照预期轨迹运行并实现高精度定位。其中运行过程中速度逐渐减小的原因与泵摆角设置的补偿值有关，与前述的原因分析相同。

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    斗杆运行过程中的位移和两腔压力，（a）和（b）的区别是运行过程中对泵摆角的补偿值不同，前者补偿值为0.02，后者补偿值为0.025，且前者为两象限运行，后者为四象限运行。斗杆伸出时，泵摆角实现流量匹配，故无杆腔压力保持较低，随着斗杆重力分力的减小，有杆腔压力逐渐减小。当控制方式转换为定位控制时，会产生压力波动，压力波动幅度为2MPa左右，控制方式切换处压力波动的原因是因为两阀的开口量都突然有较大变化，导致压力产生波动。在斗杆运行至目标位置后，通过定位调节，两腔压力达到新的平衡，其中图（a）所示伸出的目标位置处于超越伸出象限，而（b）中目标位置则处于阻抗伸出象限，这可以通过达到平衡后两腔压力的大小得到，前者的负载仍为拉力负载，后者则变为阻力负载。

     由于两组曲线对应的泵摆角的补偿值不同，因此运行时（b）中压力均高于（a）中压力，则无杆腔压力保持较高，虽然带来的节流损失增大，但是斗杆运行速度降低的现象会减弱，能够更加平稳的度过象限切换阶段，这可以由两图中模式切换处的位置偏差看出。若再增大泵摆角的补偿值，可消除此现象，但可能导致斗杆伸出全程都是处于“推着走”的状态，与现有挖掘机斗杆的实际控制方式类似，两腔压力较高，节流损失严重，试验中很难通过调节合适的补偿值以取得两者之间的综合效果。为此，考虑将泵摆角的补偿值不设置为常数，而是设置成与位置偏差相关的调节量，当位置偏差加大时，泵输出流量也增大，提高两腔压力，应该能够使得斗杆平稳的度过象限切换点，运行特性进一步改善，且不会有较大的节流损失。根据以上试验结果及分析可得，对于四象限执行机构挖掘机斗杆，采用出口节流和流量匹配的方式，能够避免不同工作象限的切换，并降低运行时两腔压力和系统节流损失。而采用提出的速度位置复合控制策略，能够改善斗杆的运行特性，控制斗杆按照期望轨迹平稳运行具有较高的定位精度。但仍存在需要改进的地方，如工作模式的切换会导致一定的压力波动，且由于试验中对泵泄漏量的补偿采用的是常数，不能够适应负载大范围的变化，若采用与位置反馈有关的系数来进行实时调节补偿，其运行特性应该会进一步提高。

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