负载感测系统之节能实验

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1、6.1负载感测系统之节能实验:本实验的目的，在实现负在载感测系统的节能控制，希望负载感测控制器能跟随负载端压力变化，及时调整变量泵的供给压力。如图6.1.1所示，给予负载感测阀(Load-sensingvalve)定电压0.3伏特讯号，使得负载感测缸(Load-sensingcylinder)往前直进。将所量测到的负载感测泵的供给压力(Ps)以及负载感测缸的负载端压力(Pa)回授回负载传感器(Load-sensingcontroller)。负载感测控制器会根据Ps与Pa间的相对关系，调整负载感测泵的

2、斜盘角度，以改变供给压力(Ps)。目的是希望负载感测泵的供给压力(Pa)能随着负载感测缸的负载端压力(Pa)的变化而调整，使着两者间的差值(Pd)保持一预设的常数，亦即希望Ps-Pa=constant。图6.1.2则为负载感测控制器在Simulink下的型态，此模糊滑动平面控制器的输出值为比例阀阀轴每次移动的相对移动量，所以需要一积分器或迭加器每一次的相对移动量累积起来。其所选取的滑动平面是σ=3e+e。本实验采用控制软件是以Matlab/Simulink搭配dSPACE之ControlDesk所建

3、立及时控制(Realtimecontrol)介绍，图6.1.3为此节能控制实验的窗口操作接口。本实验扫描频率取200Hz，油温变化约30~40度之间，最大供给压力设为160bar左右，所预设的目标压差为30bar。第一次实验(图6.1.4)时，在主缸前进行程时不加入外界干扰力。一开始因为负载感测阀突然瞬间变动，使得负载感测缸的负载力(Pa)急速累积，此时压差仍为不可控，到约0.9秒时，负载端压力(Pa)到某一平衡位置后，压差的控制才有明显的效果。约过1.4秒后，变量泵供给压力(Ps)与负载端压力(P

4、a)的差值，可维持在30bar左右的差值，达到负载感测控制器设计的目的。第二次实验(图6.1.5)时，在主缸前进行程约3到5秒之间，对负载感测缸加入一外界干扰力约20bar。当负载端遇到外界干扰使得负载端压力(Pa)急速激增时，负载感测控制器也随时偶时调整负载感测泵的供给压力(Ps)。因此两者间的压差(Pd)仍然可以维持定值30bar左右。此实验证实了此负载感测控制器的强健性。电液负载感测实验机台与控制系统介绍:液电系统实验机台如图2.0所示，本机台为一相当复杂系统，主要包括二个闭回路伺服控制系统:

5、电液负载感测系统(Electro-hydraulicload-sensingsystem)及阀控液压缸系统(Hydraulicvalvecontrolledsystem)。其主要实验目的，是在整合阀控液压系统的伺服控制（包括轨迹速度、以及速度控制）以及电液负载感测系统的节能控制。2.1电液负载感测系统:电液负载感测系统包括有负载感测泵(Load-systempump)、电动马达、导压(Pilot)动力单元;负载感测伺服机构、泄载阀‧‧‧等组成。本系统主要功能是决定阀控液压系统的供给压力。当阀控液系统

6、作伺服运动时，其负载端压力会变动，故将负载端压力回授至控制器，控制器会根据需求调整电动比例阀控制差动式液压缸，藉以改变负载感测泵之斜般盘角度，提供不同的供给压力，以达成节省能量的目的(图2.1.1)。在此负载感测泵为一可变排量柱塞泵，其作用原理如图2.1.1所示，当(a)斜盘角度在中间时，因柱塞行程在中等位置，可得到中等排量。(b)斜盘角度在零时，柱塞行程为零，故无输出排量。(c)斜盘角度在最大时，因柱塞行程最大，故可得到最大排量。模糊控制理论模糊集合在传统的明确集合(CrispSet)中，对于描述

7、不同集合间的关系是二元的，也就是”有关系”或”无关系”、”0”或”1”。而模糊集合与之最大的差异是在于将描述集合间关的方式，推广成多元值的，将集合间的关系以程度化方式表达。举个简单的例子来说，假设我们定义体重超过70公斤的是过胖，则根据传统集合的观念，便是非此即彼，不是胖就是瘦两种表示。(如下表)姓名体重(公斤)λ过胖(x)小明711小华680小英500小亚320“过胖”明确集合的函数特性从上表我们可以发现，单是0与1并不能完整表现所有人对于过胖特性的关系。很明显的，将小华的体重68公斤与小亚的体重

8、32公斤，同时归属于非过胖集合”0”时，而只乙小华多3公斤的小明却归属于过胖集合”1”，如此的表达方式并不能客观、公正的呈现现实情况。下表则是使用模糊集合表达每个人对于过胖的归属度，在此归属函数是使用成比例的方式归属。此种表达法比明确集合更能代表实际情况。下表的”过胖”模糊集合可写成:λ过胖(x)=1/小明+0.9147/小华+0.7042/小英+0.4286/小亚姓名体重(公斤)λ过胖(x)小明711小华680.9147小英500.7042小亚320.4286“过胖