本发明提出一种容积/节流调速模式切换的电液转向系统及控制方法,该系统包括泵控系统、回油口阀控系统、信号采集系统、电子控制系统;该方法采用容积调速/节流调速二模式切换的复合控制策略,在容积调速模式下根据转角的偏差信号对伺服电机进行反馈控制,进而控制系统压力,并根据回油口压力控制伺服比例阀从而达到所设定的背腔压力;在节流调速模式下根据目标转角速度前馈及阀口压差反馈对伺服电机进行控制,并根据转角的偏差信号调节伺服比例阀的阀口开度,进而控制系统流量;本发明可满足电液伺服转向系统的高精度动态转向需求,在动力匹配上做到按需供给、节能降耗,同时还避免了系统容腔产生负压,提高系统整体刚度与稳定性。

一种容积/节流调速模式切换的电液转向系统，用于车辆转向，包括开式变转速泵控系统、回油口阀控系统、信号采集系统、电子控制系统；所述开式变转速泵控系统通过伺服电机泵单元和电磁换向阀对左车轮、右车轮的转向助力缸进行控制；所述回油口阀控系统用于调节回油口背腔压力以及对系统进行流量控制；所述信号采集系统用于采集转向车轮转向角度和各指定回路位置压力；所述电子控制系统根据其输入的目标转角信号、车轮转角传感器信号以及各指定回路位置的压力传感器信号，输出控制指令实时控制车辆的转向系统。

重型多轴车辆被广泛应用于大型风电设备安装过程中超长叶片转运、大型桥梁施工中的超重预制梁运输、洲际导弹野外全路面高效转移就位等众多领域，是国民经济建设和军事重工领域不可或缺的核心工程装备。随着“双碳”战略的深入推进，工程机械行业绿色发展理念已经成为广泛共识，为设计具备行车安全稳定性、越野灵活性、节能高效性的重型多轴车辆，其关键核心又是多轴转向系统的设计。电液伺服转向系统具有动态响应快、输出功率大、范围广等特点，且具备高精度转向及跟踪的良好性能，是重型车辆转向的首选方案。现有的关于重型车辆电液伺服转向系统及其控制，如参考专利CN202210398702.4所述的负载口独立控制式电液伺服转向系统，以阀控系统为基础，引入负载口独立控制技术并用积分滑模控制器提高了系统响应速度、流量匹配精度和节能效果。如参考专利CN202210398704.3所述的闭式伺服泵控系统，使得泵输出流量根据实际工况进行负载匹配，规避了阀控系统不可避免的节流损失，进一步降低了转向系统的能耗。

发明人：林谢昭 徐浚 杜恒 李苏 俞建超 丁凯毅 张志忠 郑于蓝 章小龙福州大学（Fuzhou University），简称福大，位于福建省福州市，创建于1958年，是国家“双一流”建设高校，国家“211工程”建设高校，国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校，福建省三所重点建设的高水平大学之一，福建省一流大学建设高校，入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

(1)针对传统集中式阀控系统能量损失较大、能效较低等问题，且为避免闭式泵控中伺服电机的频繁正反转所带来的换向冲击，提出了泵源压力可调、按需供给的开式回路的变转速泵控系统，整体结构较为简单、散热效果好、节能效果明显，从供源匹配处入手，从源头控制损耗，且无需考虑系统流量补偿问题，降低了系统对油液杂质的敏感度，且伺服电机单向运行，无换向冲击问题，故伺服电机的寿命得以保障。

(2)针对重型车辆泵控转向系统低驱动刚度的限制，设计在转向系统回油口处加装背压阀，并提出了最优背压参数选取原理和二输入二输出非线性滑模控制方法，通过转向助力缸回油口压力反馈调节伺服比例阀阀芯位移，实现背腔压力可控，根据实际工况选取合理的背腔压力值，使系统在极低能耗下保持优良动态特性，有效提高转向控制系统的鲁棒性和控制精度，动态补偿系统负压，增加系统阻尼与驱动刚度。

(3)针对转向系统回油口压力下降时压力值波动较大、抖振现象明显等问题，提出一种基于泵控容积调速/回油节流调速模式切换的新型转向系统及控制方案。通过采用容积调速模式与节流调速模式的二模式切换策略，避免了在回油口压力下降的过程中的波动较大的情况，消除了明显的压力抖振现象，大幅提升了转向系统的稳定性。

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