东莞   大朗镇、常平镇、横沥镇   升高车出租          动臂作为液压升高车的核心工作部件，实际作业过程中使用频繁      相比动臂在举升和下降过程中液压缸工况固定，由于动臂在运行过程中液压缸负载力方向会发生变化，导致动臂液压缸的工况在动臂运行过程中更为复杂，因此需要详细分析液压升高车的动臂运行特性。定义液压缸负载力为，p1、p2为液压缸无杆腔、有杆腔压力；A1、A2为液压缸无杆腔、有杆腔面积。动臂液压缸同样通过两个三位四通比例方向阀分别对其进出油口进行控制，并根据流量匹配控制方式对伺服电机转速进行控制，保证定量泵输出的流量与动臂需求相匹配。定义动臂远离升高车机身转动时为向外转出，反之为向内转回，共分为四个阶段来详细说明动臂各阶段的控制策略。

       当动臂从位置A向内转动到位置B过程中，动臂等部件重力产生的扭矩和动臂转动方向相同，动臂液压缸处于超越伸出工况，负载力作为驱动力辅助活塞杆伸出，并且负载力随着动臂的转动逐渐减小，并在位置B处减小为零。采用回路控制动臂液压缸，调节有杆腔比例方向阀开口来控制动臂液压缸的伸出速度，同时调节无杆腔比例方向阀全开，通过调节伺服电机转速使定量泵输出流量与动臂运行所需流量相匹配，保证无杆腔压力不会为负。当动臂从位置B向内转动到位置C过程中，动臂等部件重力产生的扭矩和动臂转动方向相反，动臂液压缸负载力和活塞运动方向相反，液压缸处于阻抗伸出工况。回路控制动臂液压缸，调节无杆腔比例方向阀全开，通过调节伺服电机转速使定量泵输出流量与动臂运行所需流量相匹配，来控制动臂液压缸伸出速度，但此时无杆腔压力逐渐增大；调节有杆腔比例方向阀保证有杆腔不会吸空。当动臂从位置C向外转动到位置B过程中，动臂等部件重力产生的扭矩和动臂转动方向相同，动臂液压缸负载力和活塞运动方向相同，理论上液压缸处于超越缩回工况，应该和动臂下降控制方式相同。但在动臂仿真中发现CB段很小，同时由于摩擦扭矩等因素将工作部件重力产生的扭矩相抵消，动臂液压缸没有明显处于超越缩回工况，为了考虑动臂的运行特性，将此过程按回路进行控制。当动臂从位置B向外转动到位置A过程中，动臂等部件重力产生的扭矩和动臂转动方向相反，动臂液压缸处于阻抗缩回工况，负载力作为阻力阻止活塞杆缩回，随着斗杆的转动负载力逐渐增大。

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      采用回路控制动臂液压缸，调节无杆腔比例方向阀全开来降低无杆腔压力；同时调节有杆腔比例方向阀全开，通过调节伺服电机转速使定量泵输出流量与动臂运行所需流量相匹配，来控制动臂的运行速度。利用升高车整机模型在SimulationX环境下对动臂空载运行特性进行仿真，在t=1s设定动臂液压缸的伸出速度v2=65mm/s，并在t=8s设定动臂液压缸的缩回速度v2=74mm/s，运行升高车整机模型得到的动臂运行特性曲线。当采用流量匹配方式对伺服电机转速进行控制时，可以得到的动臂运行特性。随着动臂运行整个转回—转出过程，液压缸负载力FL经历负—正—负的变换过程，在到达位置B时负载力减小为零，符合动臂液压缸四象限运行负载力方向改变的特点。动臂液压缸伸出过程中，在t=3.6s液压缸速度产生突降，在经过1.1s调节时间后才恢复稳定运行状态。这是由于当动臂在A—B区间运行，动臂液压缸通过动臂等部件重力扭矩驱动活塞杆伸出，调节有杆腔比例方向阀开口来控制活塞杆伸出的速度。随着动臂液压缸伸出速度的增加，阀开口量逐渐变大，同时液压缸两腔压力逐渐减小，定量泵提供低压油液保证无杆腔不会吸空。负载力逐渐减小使得有杆腔压力随之减小，有杆腔比例方向阀口压差Δp逐渐减小，阀口两端压差与阀芯位移x成反比关系，当Δp减小到使阀口开度到达100%，比例方向阀开口量不会随阀口压差Δp的减小而增大，失去流量调节作用，所以会产生速度突降现象。在实际使用中会造成升高车运行速度失控，是不允许出现的。

          为了避免动臂运行中的失控现象，在流量匹配控制方式的基础上，对伺服电机转速进行补偿。在动臂液压缸伸出阶段，适当增大无杆腔的压力，进而增大有杆腔压力，使有杆腔比例方向阀口压差Δp始终大于导致比例方向阀超出可控范围的临界值。补偿后伺服电机转速：212leak2cpAvqnnV，nc为电机补偿转速，A21为动臂液压缸的无杆腔面积。在SimulationX环境中对伺服电机转速进行补偿，重新对液压升高车动臂进行仿真，得到补偿后的动臂运行特性。在动臂液压缸伸出阶段，活塞杆的伸出速度在到达设定速度后迅速调整到稳定运行状态，并保持速度为63.8mm/s平稳运行，没有产生速度突降现象。负载力方向在t=6s发生变化，但液压缸速度没有明显波动，说明动臂顺利通过象限切换点；同时在动臂液压缸缩回阶段，活塞杆保持缩回速度为74.2mm/s平稳运行，动臂在整个阶段保持了良好的运动特性。在动臂液压缸伸出的初始阶段，由于随着动臂转回液压缸负载力FL逐渐减小，因此动臂液压缸两腔压力逐渐减小。为了避免有杆腔比例方向阀失去控制作用，通过对伺服电机转速进行适当补偿，适量增大无杆腔压力，根据液压缸受力平衡，有杆腔压力也随之增大，有杆腔比例方向阀口压差Δp始终保持临界值之上，可以看到有杆腔比例方向阀开口量始终没有超出可控范围。

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