随着液压控制技术不断发展，液压系统的节能问题越来越引起人们的重视。功率匹配泵就是一种新型的高效、节能的液压控制系统，它能够有效地把常规液压传动系统的功率从30升高至80左右。本文就泵系统的工作原理、数学模型进行了论述和推导，并基于德国力士乐（Rexroth）公司生产的A4V型轴向柱塞变量泵进行了大量的计算机动态数字仿真，得到了泵系统的主要结构参数对系统动态特性的影响规律。

　　1工作原理功率匹配斜盘式轴向柱塞泵的工作原理如所示。

　　直至节流阀2上的压降使阀芯4重新平衡。这样就实现了泵流量的比例控制，使泵输出流量的稳定，不受外负载变化的影响。

　　数字溢流阀11控制主泵1的输出压力。当负载压力达到或超过数字溢流阀11的调定压力时，压力补偿阀B的阀芯7右移打开控制开口8使变量缸卸荷，泵的输出流量迅速减小到仅能够维持各处的内、外泄漏，处于小流量保压状态。

　　这样通过指令程序对数字阀的比例控制可以方便灵‘活地使泵的工作流量和压力’连续可调，从而与负载要求的功率匹配。为功率匹配泵的理论压力量特性曲线。

　　2数学模型该泵主要由主泵1、数字节流阀2、数字溢流阀11、变量活塞12、负载敏感阀A以及压力补偿阀B等组成。主泵1的输出流量除一少部分流入变量缸的活塞腔外，其余全部通过节流阀2，节流阀的压降作用于负载敏感阀芯4的两端。当阀芯4上的控制台肩a与阀体环形槽b之间形成的控制开口5的溢流量等于节流孔3的流量时，系统处于稳定工作状态。当数字节流阀2的阀口关小（或开大），则负载敏感阀芯4将克服弹簧6的弹簧力右移（或左移），从而导致变量缸的控制活塞12上所受液压力减小（或增大），推动主合图如所示。图中半箭头线表示功率键，半箭泵变量斜盘14移云力使泵的输出流量减小（或增大头方向表示功率流向，线上标明构成功率的两个变量，即力变量户（或F）和流变量Q（或V）。全箭头表示控制关系。1结点表示键周围的流变量相等，力变量之和为零。0结点表示键周围的力变量相等，流变量之和为零。TF转换器表示能量转换关系，其转换比值写在TF下边。此外，有三种对动态特性起影响作用的元：阻尼元R（液阻、机械阻尼等）、惯性元液流惯性、机械惯性等）、容性元C（液容、机械弹簧等）键合图中各符号定义如下：Su：电动机，此处看作功率源，为恒值；013：通过数字节流阀的流量；Ql4：流入负载敏感腔的流量；015：通过负载敏感阀体内阻尼孔流量；：流入变量调节缸的流量；R节、户11：数字节流阀液阻、两端压差；户1：数字节流阀出口压力；：节流阀至系统出口间液容、压缩流量；022：系统输出至负载的流量；024：流入压力补偿阀腔的流量；Q，：负载敏感阀芯运动而排出的流量；户2：通过阻尼Rs后油液压力，即数字溢流阀的调定压力；03：通过数字溢流阀流回油箱的流量；Qq压力补偿阀芯运动而排出的流量；R/4、户3：泵出口负载液阻、液阻两端压差；ft：系统输出至负载压力；Ai：变量缸活塞有杆腔的面积；Fi、V1活塞所受有杆腔油压力、运动速度；F14、Ki：活塞所受弹簧预紧力、预紧系数；Fl5、Ckl：活塞所受弹簧变形力、弹簧刚度系数；内、04：变量缸无杆腔油压力、流量；Rb、户41：负载敏感阀阻尼孔总阻尼、压差；A3：负载敏感阀左腔活塞面积；F2、V2：负载敏感阀芯所受左腔油压力阀芯速度；F21：阀芯所受右腔油压力；A4：负载敏感阀右腔阀芯面积；F22、K2：阀芯所受弹簧预紧力、预紧系数；F3、V3：阀芯所受左腔油液压力、运动速度；：阀芯所受惯性力、阀芯质量；F33、K3：阀芯所受弹簧预紧力、预紧系数；041：通过负载敏感阀阀芯开口回油箱流量；R1、仍：阀芯开口量形成的液阻、压差；051：通过压力补偿阀芯开口回油箱的流量；R2、押：阀芯开口量形成的液阻、压差；SB、SPc：系统向负载供油符号、油箱符号；由于在键合图的诸元中，只有惯性元1和容性元C各自的两个变量之间才有微积分关系，因此取1元和C元上的自变量的积分状态变量，这些变量共有八的积分则是八个状态变量X2，X3，Vu，V21，H11，H23，H32.其含义分别为：偿阀芯的位移；Vu，V21因油液压缩而在泵压油腔和管道中所补充的油液容积；调节阀的动量。

　　根据键合图反映的泵系统特性，将各状态变量的微分写成各状态变量及输入变量的函数关系，经推导整理后，可得下列八阶非线性变系数状态方程：*、舌塞面私~的仿真结果是在泵系统现有的结构参数下进行的。是压力阶跃响应曲线，其瞬态响应时间（达到峰值的时间，以下同）为70ms表明响应快速性好，但压力超调量比较大，约为23.8.是升流量阶跃响应曲线和降流量阶跃响应曲线升流量瞬态响应时间为140ms超调量约为5 ；降流量瞬态响应时间为35ms超调量约为45.由以上数据可知，泵的动态特性基本上是满意的，为了寻求泵系统结构参数对其动态性的影响规律，我们改变泵的下列主要结构参数；负载敏感阀弹簧刚度K；负载敏感阀阀芯直径d；变量活塞直径D等，进行了深入的仿真研究，发现改变弹簧刚度K、阀芯直径d和和活塞直径D将对泵系统的动态特性产生重大影响。

　　归纳起来仿真结果如下：（）随着弹簧刚度K的增大，泵系统升流量、降流量瞬态响应时间明显降低，超调量明显增大，泵系统的响应由稳定的减幅振荡逐渐向逼近于不稳定的等幅振荡，且振幅逐渐增大。升、降流量仿真曲线族如、所示。由仿真曲线族表明，增大弹簧刚度K将有利于提高泵系统的动态响应频率，但不利于系统刘勇。非数值并行算法（2）6王益群。控制工程基础。北京：机械工业出版社，1989 0技术内幕（第5版）。北京希望电子出版社中国机械工程学会流体传动及控制分会副主任。主要研究方向为流体传动及控制，主编教材《控制工程基础〉发表论文100余篇，获国家科技进步二等奖，机械部一、二、三等奖。

　　2徐霖等。数字阀控变量变压叶片泵的研究。机床与液收稿时间：2002―