DE10210585A1

DE10210585A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung

Info

Publication number: DE10210585A1
Application number: DE10210585A
Authority: DE
Inventors: Hongliu Du
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2002-11-21
Also published as: US6623247B2; US20020176784A1; JP2002357177A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung mit einer Taumelplatte, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist, wird offenbart. Das Verfahren und die Vorrichtung weisen die Bestimmung eines erwünschten Taumelplattenwinkels als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe auf, weiter die Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels, die Bestimmung eines Wertes eines Auslaßdruckes der Pumpe, die Bewegung eines Servoventilkolbens zu einer erwünschten Position als eine Funktion des erwünschten Taumelplattenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels und des Auslaßdruckes und die darauf ansprechende Bewegung der Taumelplatte zu der erwünschten Taumelplattenwinkelposition.

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Steuerung eines Winkels einer Taumelplatte bzw. Schrägplatte, die schwenkbar an einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung angebracht ist, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Winkels einer Taumelplatte als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe.

Hintergrund

Hydraulikpumpen mit variabler Verdrängung, wie beispielsweise Axialpum penkolben mit variabler Verdrängung werden in Hydrauliksystemen weithin verwendet, um unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel für verschie dene Anwendungen zu liefern. Beispielsweise beruhen hydraulische Erd bearbeitungs- und Baumaschinen, beispielsweise Bagger, Bulldozer, Lader usw. stark auf Hydrauliksystemen im Betrieb und verwenden daher oft Hyd raulikpumpen mit variabler Verdrängung, um das benötigte unter Druck ge setzte Strömungsmittel zu liefern.

Diese Pumpen werden durch eine mechanische Welle mit konstanter Dreh zahl angetrieben, beispielsweise durch einen Motor, und die Auslaßflußrate, und daher auch der Druck, wird durch Steuerung des Winkels einer Taumel platte geregelt, die schwenkbar an der Pumpe montiert ist.

Der Betrieb der Pumpen ist jedoch Veränderungen des Druckes und der Flußausgangsgröße unterworfen, die durch Veränderungen der Lastanforde rungen verursacht werden. Es ist schon seit langem erwünscht gewesen, die Druckausgangsgröße der Pumpen konstant zu halten, so daß der Betrieb der Hydrauliksysteme gutmütig und vorhersagbar ist. Daher sind Versuche unternommen worden, die Druckausgabe der Pumpe zu überwachen und den Pumpenbetrieb entsprechend zu steuern, um Veränderungen der Belas tung zu kompensieren.

Ein Problem, das auftritt, wenn eine Pumpe unter variierenden Lasten arbei tet, ist, daß die für die Pumpe verfügbare Leistung, d. h. vom Motor her, be grenzt ist. Daher kann es nicht durchführbar sein, die für die erwünschte Kombination aus Druck und Flußrate erforderliche Leistung zu liefern, ob wohl gewisse Anforderungen bezüglich des Hydraulikdruckes und der Hy draulikflußrate von einer Pumpe im Betrieb erreichbar wären. Es ist daher erwünscht, den Betrieb der Pumpe in einer Weise zu steuern, die mit den gesamten Leistungsanforderungen zusammenpaßt, die der gesamten hyd raulischen Maschine aufgeprägt werden.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung offenbart, die eine Taumelplatte bzw. Schrägplatte besitzt, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, einen erwünschten Taumelplattenwinkel als eine Funktion der Leistungsgrenze der Pumpe zu bestimmen, einen tatsächlichen Taumelplattenwinkel zu bestimmen, einen Wert des Auslaßdruckes der Pumpe zu bestimmen, einen Servoventilkolben auf eine erwünschte Position als eine Funktion des erwünschten Taumelplat tenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels und des Auslaßdruckes zu bewegen, und darauf ansprechend die Taumelplatte auf die erwünschte Taumelplattenwinkelposition zu bewegen.

Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Vor richtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung of fenbart. Die Vorrichtung weist eine Taumelplatte auf, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist, eine Steuerservovorrichtung, die betreibbar ist, um einen Winkel der Taumelplatte relativ zur Pumpe zu steuern, ein Servoventil mit einem Ausgangsanschluß, der mit der Steuerservovorrichtung verbunden ist, und mit einem Eingangsanschluß, der mit einem Pumpenauslaßanschluß verbunden ist, Mittel zur Bestimmung des tatsächlichen Taumelplattenwin kels, Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe und eine Steuervorrichtung, die mit dem Servoventil verbunden ist und ge eignet ist, um einen erwünschten Taumelplattenwinkel als eine Funktion der Leistungsgrenze der Pumpe zu bestimmen, und einen Servoventilkolben in dem Servoventil zu einer erwünschten Position zu bewegen, und zwar als eine Funktion des erwünschten Taumelplattenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels und des Auslaßdruckes.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine diagrammartige aufgeschnittene Seitenprofilansicht ei ner Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung, die zur Anwen dung bei der vorliegenden Erfindung geeignet ist;

Fig. 2 ist eine diagrammartige Endansicht der Pumpe der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine diagrammartige Darstellung einer Pumpe, die ein Ser voventil aufweist;

Fig. 4 ist eine diagrammartige Darstellung einer alternativen Konfigu ration einer Pumpe, die ein Servoventil aufweist;

Fig. 5 ist eine Kurvendarstellung, die einen Pumpenbetriebsbereich mit einer konstanten Leistungskurve darstellt; und

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren der vor liegenden Erfindung veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung

Mit Bezug auf die Zeichnungen wird ein Verfahren und eine Vorrichtung 100 zur Steuerung einer Hydraulikpumpe 102 mit variabler Verdrängung offen bart.

Mit spezieller Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist die Hydraulikpumpe 102 mit variabler Verdrängung, die im folgenden als Pumpe 102 bezeichnet wird, vorzugsweise eine Hydraulikpumpe 102 mit Taumelplatte in Axialkol benbauweise mit einer Vielzahl von Kolben 110, beispielsweise 9, die in ei ner kreisförmigen Anordnung innerhalb eines Zylinderblockes 108 gelegen sind. Vorzugsweise sind die Kolben 110 in gleichen Intervallen um eine Wel le 106 herum beabstandet, die in einer Längsmittelachse des Blockes 108 gelegen ist. Der Zylinderblock 108 wird eng gegen eine Ventilplatte 202 mit tels einer Zylinderblockfeder 114 gedrückt. Die Ventilplatte weist einen Ein lassanschluß 206 und einen Auslaßanschluß 206 auf.

Jeder Kolben 110 ist mit Gleitmitteln 112 verbunden, vorzugsweise durch eine Kugelgelenkverbindung 113. Jedes Gleitmittel 112 wird in Kontakt mit einer Taumelplatte bzw. Schrägplatte 104 gehalten. Die Taumelplatte 104 ist verkippbar an der Pumpe 102 montiert, wobei der Neigungswinkel α steuer bar einstellbar ist.

Mit weiterer Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 und mit Bezugnahme auf Fig. 3 wird der Betrieb der Pumpe 102 veranschaulicht. Der Zylinderblock 108 dreht sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω. Als eine Folge läuft jeder Kolben 110 periodisch über jeden der Einlass- und Ausla ßanschlüsse 204, 206 der Ventilplatte 202. Der Neigungswinkel α der Taumelplatte 104 bewirkt, daß die Kolben 110 einer oszillierenden Verschiebung in den Zylinderblock 108 hinein und aus diesem heraus unterlaufen, was somit Hydraulikströmungsmittel in den Einlassanschluß 204 zieht, der ein Niederdruckanschluß ist, und aus dem Auslaßanschluß 206 herausdrückt, der ein Hochdruckanschluß ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel neigt der Neigungswinkel α der Tau melplatte 104 sich um einen Taumelplattenschwenkpunkt 315 und wird durch ein Servoventil 302 gesteuert. Ein Servoventilkolben 308 wird steuer bar in die Position innerhalb des Servoventils 302 bewegt, um den Hydrau likströmungsmittelfluß am Auslaßanschluß 314 des Servoventils 302 zu steuern. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Servoventil 302 ein elektrohydraulisches Ventil und wird somit durch ein elektrisches Signal ge steuert, das an das Ventil 302 geliefert wird.

Eine Steuerservoanordnung 304 in Zusammenarbeit mit einer Servofeder 310 nimmt unter Druck gesetztes Strömungsmittel vom Ausgangsanschluß 312 des Servoventils 302 auf, und arbeitet darauf ansprechend dahinge hend, daß es den Neigungswinkel α der Taumelplatte 104 vergrößert, was somit den Hub der Pumpe 102 vergrößert. Die Pumpe 102 liefert unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel zum Auslaßanschluß 206 der Ventilplat te 202 mittels eines Pumpenauslaßanschlusses 314. Eine Vorspannservoa nordnung 306 nimmt unter Druck gesetztes Strömungsmittel vom Ausla ßanschluß 314 der Pumpe 102 über eine Ableitung 316 auf und arbeitet dar auf ansprechend dahingehend, den Neigungswinkel α der Taumelplatte 104 zu verringern, was somit den Hub der Pumpe 102 verringert. Vorzugsweise ist die Steuerservoanordnung 304 bezüglich der Größe und Kapazität größer als die Vorspannservoanordnung 306.

Mittel 317 zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes, die vorzugs weise am Pumpenauslaßanschluß 314 gelegen sind, sind geeignet, um den Ausgangsdruck des Hydraulikströmungsmittels aus der Pumpe 102 zu be stimmen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Mittel 317 zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes einen Pumpenauslaßdrucksensor 318 auf, der geeignet ist, um den Ausgangsdruck des Hydraulikströmungsmittels aus der Pumpe 102 abzufühlen.

Alternativ kann der Pumpenausgangsdrucksensor 318 an irgendeiner Positi on liegen, die geeignet ist, um den Druck des Strömungsmittels von der Pumpe 102 abzufühlen, wie beispielsweise am Auslaßanschluß 206 der Ventilplatte 202, an einen Punkt entlang der Hydraulikströmungsmittelleitung von der Pumpe 102 zum Hydrauliksystem, die mit unter Druck gesetztem Strömungsmittel beliefert wird, usw. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Pumpenauslaßdrucksensor 318 von einer in der Technik wohlbekannten Bauart und ist geeignet, um den Druck des Hydraulikströmungsmittels abzu fühlen.

Mittel 319 zur Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels sind geeignet, um den Winkel α der Taumelplatte 104 zu bestimmen. Im bevor zugten Ausführungsbeispiel weisen die Mittel 319 zur Bestimmung eines tat sächlichen Taumelplattenwinkels einen Taumelplattenwinkelsensor 320 auf, beispielsweise einen Resolver, einen Dehnmeßstreifen oder einen anderen geeigneten Sensor.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind Mittel 317 zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes und Mittel 319 zur Bestim mung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels für die Zwecke der Erfin dung ausreichend. Im zweiten Ausführungsbeispiel werden Mittel 321 zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes auch für die Zwecke der Er findung verwendet. Vorzugsweise sind die Mittel 321 zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes geeignet, um den Hydraulikdruck zu bestimmen, der auf die Steuerservoanordnung 304 aufgebracht wird, und kann an ir gendeiner geeigneten Stelle vom Servoventilausgangsanschluß 312 zum Steuerservo 304 gelegen sein. Zusätzlich weisen die Mittel 321 zur Bestim mung eines Wertes des Steuerdruckes vorzugsweise einen Steuerdrucksen sor 322 auf, der geeignet ist, um den Druck des Hydraulikströmungsmittels abzufühlen.

Beide oben erwähnten Ausführungsbeispiele werden genauer unten be schrieben.

Eine Steuervorrichtung 324 wird elektrisch mit dem Servoventil 302 verbun den und ist geeignet, um Informationen von den Mitteln 317 zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes aufzunehmen, weiter von den Mitteln 319 zur Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels, und von den Mit teln 321 zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes, und die Informa tionen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung zu verarbeiten, wie unten genauer beschrieben. Die Steuervorrichtung 324 ist auch geeignet, um Steuersignale an das Servoventil 302 für die Zwecke der vorliegenden Erfin dung zu liefern.

Fig. 4 veranschaulicht eine alternative Konfiguration der Pumpe 102 und des Servoventils 302 in Kombination. Insbesondere ist die Konfiguration der Fig. 4 ähnlich der Konfiguration in Fig. 3, außer daß die Vorspannservoa nordnung 306 und die Ableitung 316 nicht vorgesehen sind. Jedoch ist der Betrieb der Anordnung in Fig. 4 mit Bezug auf die vorliegende Erfindung identisch mit dem Betrieb der Anordnung in Fig. 3. Die Bezugnahme auf eine alternative strukturelle Anordnung stellt beispielhaft dar, daß die vorlie gende Erfindung effektiv mit einer Vielzahl von Hydraulikpumpenkonfigurati onen mit variabler Verdrängung verwendet werden kann.

Mit Bezug auf Fig. 5 ist eine Kurvendarstellung 502 gezeigt, die einen Be triebsbereich einer typischen Hydraulikpumpe 102 mit variabler Verdrängung veranschaulicht. Die horizontale Achse der Kurvendarstellung 502 stellt den Auslaßdruck P der Pumpe 102 dar, und die vertikale Achse stellt eine Fluß rate Q des Hydraulikströmungsmittels durch die Pumpe dar. P₀ ist der maxi male Auslaßdruck, und Q₀ ist die maximale Flußrate. Eine Kurve 504 stellt eine Aufzeichnung der konstanten Leistung dar, d. h. P×Q ist eine Konstante. Die Kurvendarstellung 502 des Betriebsbereiches einer Pumpe 102 ist eine Funktion von einzelnen Pumpen 102 und variiert mit unterschiedlichen Pum pen und mit unterschiedlichen Anwendungen der Pumpe 102.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sei bemerkt, daß es erwünscht ist, die Pumpe 102 so zu betreiben, daß die Betriebspunkte entweder auf der Kurve 504 mit konstanter Leistung für optimalen Wirkungsgrad oder in einem Gebiet 506 unter der Kurve liegen. Es ist jedoch nicht erwünscht, die Pumpe 102 unter der Kurve 504 bei den werten P₀ oder Q₀ zu betreiben, da der Auslaßdruck P oder die Flußrate Q bei einem jeweiligen maximalen Wert arbeiten bzw. laufen würden.

Mit Bezug auf Fig. 6 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

In einem ersten Steuerblock 602 wird ein erwünschter Taumelplattenwinkel α_d als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe bestimmt. Im bevor zugten Ausführungsbeispiel wird der erwünschte Taumelplattenwinkel α_d als eine Funktion der Kurve 504 mit konstanter Leistung bestimmt, die in Fig. 5 gezeigt ist, und wird durch die Steuervorrichtung 324 unter Verwendung des folgenden Ausdruckes bestimmt:

wobei P der Auslaßdruck der Pumpe 102 ist, wobei W_l die Leistungsgrenze der Pumpe 102 ist, und wobei k eine Konstante ist, die sich auf die geomet rischen Parameter der Pumpe 102 bezieht.

Gleichung 1 wird wie folgt interpretiert. Wenn Pα ≧ kW_l wird bestimmt, daß der Betrieb der Pumpe 102 innerhalb des Betriebsbereiches ist, d. h. in der Fläche 506 unter der Kurve mit konstanter Leistung, und daß keine Ein schränkungen für den Betrieb der Pumpe 102 nötig sind. Wenn jedoch gilt Pα ≧ kW_l, dann wird bestimmt, daß der Betrieb der Pumpe 102 außerhalb des Betriebsbereiches ist, d. h. außerhalb der Fläche 506 unter der Kurve mit konstanter Leistung, und der Betrieb der Pumpe 102 muß durch Reduzie rung des erwünschten Taumelplattenwinkels auf einen Wert von kW_l/p ver ringert werden.

In einem zweiten Steuerblock 604 wird ein tatsächlicher Taumelplattenwinkel α bestimmt, vorzugsweise durch die Mittel 319 zur Bestimmung eines tat sächlichen Taumelplattenwinkels, beispielsweise durch einen Taumelplat tenwinkelsensor 320, wie oben beschrieben.

In einem dritten Steuerblock 606 wird ein Wert des Auslaßdruckes P der Pumpe 102 bestimmt, vorzugsweise durch die Mittel 317 zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes, beispielsweise eines Pumpenaus laßdrucksensors 318, wie oben beschrieben.

In einem vierten Steuerblock 608 wird ein Wert des Steuerdruckes P_c des Hydraulikströmungsmittels vom Servoventil 302 zur Steuerservoanordnung 304 bestimmt, vorzugsweise durch Mittel 321 zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes, beispielsweise durch einen Steuerdrucksensor 322, wie oben beschrieben.

Es sei bemerkt, daß in einem ersten Ausführungsbeispiel der tatsächliche Taumelplattenwinkel α, der Auslaßdruck P und der Steuerdruck P_c alle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und daß in einem zweiten Ausführungsbeispiel nur der tatsächliche Taumelplat tenwinkel α und der Auslaßdruck P verwendet werden. Der Wert des Steu erdruckes P_c wird im zweiten Ausführungsbeispiel nicht verwendet, und zwar als eine Folge von einigen Vereinfachungsannahmen, die die Geschwindig keit und Vereinfachung durch die Genauigkeit der Ergebnisse austauschen. Die zwei Ausführungsbeispiele werden im Detail unten besprochen.

In einem fünften Steuerblock 610 wird der Servoventilkolben 308 zu einer erwünschten Position bewegt, und zwar als eine Funktion des erwünschten Taumelplattenwinkels α_d, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels α, des Auslaßdruckes P und im ersten Ausführungsbeispiel des Steuerdruckes P_c. Vorzugsweise nimmt die Steuervorrichtung 324 die Informationen bezüglich des erwünschten Taumelplattenwinkels α_d, des tatsächlichen Taumelplat tenwinkels α, des Auslaßdruckes P und im ersten Ausführungsbeispiel des Steuerdruckes P_c auf, und liefert darauf ansprechend ein Signal an das Ser voventil 302, welches wiederum den Servoventilkolben 308 zu der erwünsch ten Position bewegt.

Vorzugsweise wird im ersten Ausführungsbeispiel die erwünschte Position des Servoventilkolbens 308 durch folgende Gleichung bestimmt:

Wobei x_v die Position des Servoventilkolbens ist, wobei v_c ein Volumen einer Kammer in der Steuerservoanordnung 304 ist, wobei β ein Strömungsmittel- E-Modul bzw. Strömungsmittelschermodul ist, wobei _c eine Veränderungs rate des Steuerdruckes P_c ist, wobei C_l ein Leckagekoeffizient der Pumpe 102 und der Steuerservoanordnung 304 ist, wobei A_c eine Schnittfläche der Steuerservoanordnung 304 ist, wobei L_c eine Distanz von der Steuerservoa nordnung 304 zum Taumelplattenschwenkpunkt 315 ist, wobei K_d eine Steu erverstärkung ist, wobei Δα = α_d - α ist, wobei C_d ein Ventilzumeßöff nungskoeffizient ist, wobei ω eine Laufdrehzahl der Pumpe 102 ist, und wo bei g die Massendichte des Strömungsmittels ist.

Durch Verwendung von einigen nicht gezeigten vereinfachenden Annahmen kann der Steuerdruck wie folgt ausgedrückt werden:

Wobei r der Radius des Kolbenteilungskreises ist, wobei n die Anzahl der Kolben ist, wobei A_p die Schnittfläche eines Kolbens ist, und wobei γ der Druckübertragungswinkel ist.

Wenn man Gleichung 3 in Gleichung 2 einsetzt und weiter vereinfachende nicht gezeigte Annahmen macht, ist das zweite Ausführungsbeispiel zur Be stimmung der erwünschten Servoventilkolbenposition folgendes:

wobei die Position des Servoventilkolbens 308 als Annäherung bestimmt wird.

Es sei bemerkt, daß bei einer Verstärkungsplanung das in Gleichung 4 ge zeigte zweite Ausführungsbeispiel noch weiter reduziert werden kann auf:

x_ν ≈ -f(P)_d - k_p(P)Δα (Gleichung 5)

was im wesentlichen eine die Verstärkung planende PD-Steuerung ist, wobei f(P) und k_p(P) diskrete nichtlineare Karten bzw. Tabellen zwischen den Pum penauslaßdruck P sind, die durch Nachschautabellen eingerichtet werden können.

In einem sechsten Steuerblock 612 wird die Taumelplatte 104 darauf an sprechend zu der erwünschten Taumelplattenwinkelposition α_d mittels der Servoventilkolbenposition und der Steuerservoanordnung 304 bewegt.

In einem siebten Steuerblock 604 wird die erwünschte Position des Servo ventilkolbens 308 als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes kompensiert. Beispielsweise tragen in dem durch Gleichung 4 beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel gewisse Unsicherheiten zu einem Fehler anteil in der Bestimmung der erwünschten Position des Servoventilkolbens 308 bei. Der Druckübertragungswinkel γ ist nicht mit irgendeinen Ausmaß an Sicherheit bekannt. Zusätzlich variieren gewisse physikalische Abmessun gen an der Pumpe 102, beispielsweise A_c, L_c und A_p aufgrund der Herstellto leranzen und Montagetoleranzen. Weiterhin tragen andere Parameter, wie beispielsweise die Hydraulikströmungsmittelviskosität, die Temperatur und nichtlineare Verhaltensweisen des Druckes zu Ungewißheiten bei der Be stimmung der erwünschten Position des Servoventilkolbens 308 bei.

Daher kann die Gleichung 4 durch das Vorsehen eines adaptiven Online- Lernausdruckes zur Kompensation der Ungewißheiten modifiziert werden.

wobei

der adaptive Online-Lernausdruck ist, und wobei das Anpas sungs- bzw. Adaptionsgesetz von k_a folgendes ist:

wobei _a die Veränderungsrate der Konstante k_a ist, und wobei η eine Kon stante ist, die die Anpassungs- bzw. Adaptionsrate bestimmt, d. h. die Lernra te. Beispielsweise wird ein kleiner Wert von η eine langsame Lernrate zur Folge haben, die allmählich und sanft an einen genaueren Wert heranläuft, und ein hoher Wert von η wird eine schnelle Lernrate zur Folge haben, die dazu tendiert, den genauen Endwert zu übersteuern, bevor der erwünschte Ausdruck erreicht wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung ist für eine Vielzahl von physikalischen Konfigura tionen von Hydraulikpumpen mit variabler Verdrängung geeignet, in denen die Steuerung durch Programme und eine Steuervorrichtung erreicht werden kann, und zwar für nahezu irgendein System, welches ein elektrohydrauli sches Servoventil vorsieht. Daher kann die vorliegende Erfindung als eine alleinstehende Vorrichtung innerhalb der Pumpeneinheit eingerichtet wer den, oder kann in einer Systemsteuervorrichtung auf oberem Niveau vorge sehen werden.

Andere Aspekte, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrän gung mit einer Taumelplatte bzw. Schrägplatte, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bestimmung eines erwünschten Taumelplattenwinkels als eine Funk tion einer Leistungsgrenze der Pumpe;
Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels;
Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe;
Bewegung eines Servoventilkolbens in einem Servoventil zu einer er wünschten Position als eine Funktion des erwünschten Taumelplat tenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels und des Aus laßdruckes; und
darauf ansprechende Bewegung der Taumelplatte zu der erwünsch ten Taumelplattenwinkelposition.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung eines erwünsch ten Taumelplattenwinkels als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe die Schritte aufweist, einen erwünschten Taumelplattenwinkel zu bestimmen, der darauf ansprechend den Betrieb der Pumpe auf einem Wert bzw. Punkt hält, der nicht eine erwünschte Leistungskurve der Pumpe überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erwünschte Leistungskurve der Pumpe eine Funktion der Pumpenauslaßflußrate und eines Pumpen auslaßdruckes ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bestimmung eines erwünsch ten Taumelplattenwinkels den Schritt aufweist, den Betrieb der Pumpe auf der erwünschten Leistungskurve der Pumpe zu halten.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bestimmung eines erwünsch ten Taumelplattenwinkels den Schritt aufweist, den Betrieb der Pumpe auf einen geringeren Wert als der erwünschten Leistungskurve der Pumpe zu halten.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung eines tatsächli chen Taumelplattenwinkels den Schritt aufweist, einen tatsächlichen Taumelplattenwinkel abzufühlen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe den Schritt aufweist, einen Wert des Aus laßdruckes der Pumpe abzufühlen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter den Schritt aufweist, einen Wert des Steuerdruckes des Hydraulikströmungsmittels vom Servo ventil zu einer Steuerservovorrichtung zu bestimmen, wobei die Steu erservovorrichtung geeignet ist, um den tatsächlichen Taumelplatten winkel zu steuern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Bewegung eines Servoventil kolbens in einem Servoventil zu einer erwünschten Position den Schritt aufweist, den Servoventilkolben in dem Servoventil auf die er wünschte Position als eine Funktion des erwünschten Taumelplatten winkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels, des Auslaßdruckes und des Steuerdruckes zu bewegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes den Schritt aufweist, einen Wert des Steuerdruckes abzufühlen.

11. Verfahren nach Anspruch 9, das weiter den Schritt aufweist, die er wünschte Position des Servoventilkolbens als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes zu kompensieren.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Kompensation der erwünsch ten Position des Servoventilkolbens als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes den Schritt aufweist, den adaptiven Online- Lernausdruck über eine Zeitperiode zu verändern, und zwar anspre chend auf Ungewißheiten bei den Parametern, die mit der Pumpe und/oder dem Servoventil assoziiert sind.

13. Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrän gung mit einer Taumelplatte, die schwenkbar an der Pumpe ange bracht ist, das folgende Schritte aufweist:
Bestimmung eines erwünschten Taumelplattenwinkels als eine Funk tion einer Leistungsgrenze der Pumpe;
Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels;
Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe;
Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes des Hydraulikströ mungsmittels aus dem Servoventil zu einer Steuerservovorrichtung, wobei die Steuerservovorrichtung geeignet ist, um den tatsächlichen Taumelplattenwinkel zu steuern;
Bewegung eines Servoventilkolbens in dem Servoventil zu einer er wünschten Position als eine Funktion des erwünschten Taumelplat tenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels, des Auslaßdru ckes und des Steuerdruckes; und
darauf ansprechende Bewegung der Taumelplatte zu einer erwünsch ten Taumelplattenwinkelposition.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Bestimmung eines erwünsch ten Taumelplattenwinkels als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe die Schritte aufweist, einen erwünschten Taumelplattenwinkel zu bestimmen, der darauf ansprechend den Betrieb der Pumpe inner halb eines Satzes von Parametern hält, die einen Pumpenbetriebsbe reich anzeigen, wobei der Pumpenbetriebsbereich eine Funktion einer Pumpenauslaßflußrate und eines Pumpenauslaßdruckes ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, das weiter den Schritt aufweist, die er wünschte Position des Servoventilkolbens als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes zu kompensieren, wobei der adapti ve Online-Lernausdruck über eine Zeitperiode verändert wird, und zwar ansprechend auf Ungewißheiten der Parameter, die mit der Pumpe und/oder dem Servoventil assoziiert sind.

16. Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Ver drängung, die folgendes aufweist:
eine Taumelplatte, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist;
eine Steuerservovorrichtung, die betreibbar ist, um einen Winkel der Taumelplatte relativ zur Pumpe zu steuern;
ein Servoventil mit einem Auslaßanschluß, der hydraulisch mit der Steuerservoanordnung verbunden ist, und mit einem Einlaßanschluß, der hydraulisch mit einem Pumpenauslaßanschluß verbunden ist;
Mittel zur Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels;
Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe; und
eine Steuervorrichtung, die elektrisch mit dem Servoventil verbunden ist und geeignet ist, um einen erwünschten Taumelplattenwinkel als eine Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe zu bestimmen, und einen Servoventilkolben in dem Servoventil zu einer erwünschten Po sition zu bewegen, und zwar als eine Funktion des erwünschten Tau melplattenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels und des Auslaßdruckes.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuervorrichtung weiter geeignet ist, um einen erwünschten Taumelplattenwinkel zu bestim men, der darauf ansprechend den Betriebspunkt der Pumpe auf einen Wert hält, der nicht eine erwünschte Leistungskurve der Pumpe über schreitet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erwünschte Leistungskurve der Pumpe eine Funktion einer Pumpenauslaßflußrate und eines Pumpenauslaßdruckes ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mittel zur Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels einen Taumelplattenwinkelsensor aufweisen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe einen Pumpenauslaßdruck sensor aufweisen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, die weiter Mittel aufweist, um einen Wert des Steuerdruckes des Hydraulikströmungsmittels aus dem Ser voventil zur Steuerservovorrichtung zu bestimmen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes einen Steuerdrucksensor aufweisen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Steuervorrichtung weiter geeignet ist, um den Servoventilkolben in dem Servoventil zu der er wünschten Position zu bewegen, und zwar als eine Funktion des er wünschten Taumelplattenwinkels, des tatsächlichen Taumelplatten winkels, des Auslaßdruckes und des Steuerdruckes.

24. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuervorrichtung weiter geeignet ist, um die erwünschte Position des Servoventilkolbens als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes zu kompensie ren.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der adaptive Online- Lernausdruck geeignet ist, um sich über eine Zeitperiode zu verän dern, und zwar ansprechend auf Unsicherheiten bei den Parametern, die mit der Pumpe und/oder dem Servoventil assoziiert sind.

26. Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe mit variabler Ver drängung, die folgendes aufweist:
eine Taumelplatte, die schwenkbar an der Pumpe angebracht ist;
eine Steuerservovorrichtung, die betreibbar ist, um einen Winkel der Taumelplatte relativ zur Pumpe zu steuern;
ein Servoventil mit einem Auslaßanschluß, der hydraulisch mit der Steuerservoanordnung verbunden ist, und mit einem Einlaßanschluß, der hydraulisch mit einem Pumpenauslaßanschluß verbunden ist;
Mittel zur Bestimmung eines tatsächlichen Taumelplattenwinkels;
Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Auslaßdruckes der Pumpe;
Mittel zur Bestimmung eines Wertes des Steuerdruckes des Hydrau likströmungsmittels aus dem Servoventil zur Steuerservovorrichtung; und
eine Steuervorrichtung, die elektrisch mit dem Servoventil verbunden ist und geeignet ist, um den erwünschten Taumelplattenwinkel als ei ne Funktion einer Leistungsgrenze der Pumpe zu bestimmen, und ei nen Servoventilkolben in dem Servoventil zu einer erwünschten Posi tion zu bewegen, und zwar als eine Funktion des erwünschten Tau melplattenwinkels, des tatsächlichen Taumelplattenwinkels, des Aus laßdruckes und des Steuerdruckes.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Steuervorrichtung weiter geeignet ist, um einen erwünschten Taumelplattenwinkel zu bestim men, der darauf ansprechend den Betrieb der Pumpe innerhalb eines Satzes von Parametern hält, der einen Pumpenbetriebsbereich an zeigt, wobei der Pumpenbetriebsbereich eine Funktion einer Pumpe nauslaßflußrate und eines Pumpenauslaßdruckes ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Steuervorrichtung weiter geeignet ist, um die erwünschte Position des Servoventilkolbens als eine Funktion eines adaptiven Online-Lernausdruckes zu kompensie ren, wobei der adaptive Online-Lernausdruck über eine Zeitperiode verändert wird, und zwar ansprechend auf Unsicherheiten bei den Pa rametern, die mit der Pumpe und/oder dem Servoventil assoziiert sind.