立式注塑机液压系统在工作循环中不断地变换速度和压力，是典型的多级流量－压力控制系统。目前国产设备中很多采用定量泵＋比例流量/压力复合阀的控制方式，存在较多的节流与溢流损失，功率损耗较大。针对该情况，本文研究立式注塑机用负载敏感变量泵控制系统，采用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真，探讨三种工作情况下的响应时间、调整时间、响应速度、节能效果等。

1  负载敏感变量泵控制系统工作原理

        负载敏感变量泵控制系统工作原理图。该控制系统主要由变量泵、比例节流阀、比例压力阀、负载敏感阀、加载节流阀、两个杠杆柱塞和几个阻尼孔组成。流量由串连在泵供油管路上的比例节流阀调节，节流阀压差由阀端部的可调弹簧选择。由于动力源能保持节流阀两端的压差一定，所以供油量稳定。同时，因为采用负载压力作为控制信号，所以供油压力也能适应负载要求。

        流量阀开口量、压力阀调压弹簧力变化、外负载变化都会引起杠杆运动，而引起负载敏感阀阀芯的运动，阀芯位移会引起泵偏心量改变，又引起流量和压力变化，压力、流量、阀的位移变化相互作用，构成一个负反馈过程，当它们达到平衡时，系统就会在稳定状态下工作。通过分别调节输入比例流量阀、比例压力阀的电流，可以得到相应的流量和压力。因此，这种系统具有流量、压力同时适应的功能。

2  负载敏感变量泵控制系统的仿真

        在对系统采用功率键合图建模后，采用MATLAB软件进行仿真。在本系统中，要调节的参变量有：压力阀的输入电流(相当于立式注塑机所需压力变化)、加载节流阀的过流面积(相当于立式注塑机负载所需流量变化)。

        部分仿真情况如下。

        (1)输入电流信号和加载节流阀过流面积均为恒值，相当于立式注塑机液压系统的负载没有变化的情况。

        以立式注塑机合模过程(负载所需压力和流量均为恒值)为例，压力阀输入一恒定电流值，加载节流阀过流面积为一恒定值。启动仿真系统，得到仿真曲线。可见，泵出口处的流量和压力随着负载所需的压力和流量的变化而变化，上升时间约为0.15s，调整时间约为0.5s。

        (2)输入电流信号和加载节流阀过流面积均为阶跃信号，即立式注塑机液压系统负载所需压力和流量都有瞬时变化的情况。

        以立式注塑机射台进动作完成0.5s后进行注塑(负载所需压力增大而所需流量减小)为例，压力阀输入信号为电流阶跃(正阶跃)，加载节流阀过流面积为负阶跃。设定阶跃信号开始时间为0.5s。启动仿真系统，得到仿真曲线。该种情况下，负载所需压力和流量在0.5s时均有变化，可见，泵出口处的流量和压力随负载所需压力和流量的变化在0.5s时开始变化，并且响应速度较快，适应了负载所需流量和压力均有变化的情况。

        (3)输入电流信号为恒定值，加载节流阀过流面积为阶跃信号，即负载所需压力不变而所需流量瞬时变化。

        以立式注塑机射料0.5s完成后进行保压为例。压力阀输入恒定电流值，加载节流阀过流面积为负阶跃。设定阶跃信号开始时间为0.5s，启动仿真系统，得到仿真曲线。变量泵出口处的压力随着负载所需的压力没有较大变化，泵出口处的流量随着负载所需的流量在0.5s处迅速下降，下降时间约为0.15s，响应速度较快，适应负载所需压力不变而流量迅速变化的情况。

3  系统仿真结果分析

        由三种形式输入信号的响应曲线来看，泵输出的流量和压力随着负载所需的流量和压力而变化，上升时间约为0.05～0.1s，调整时间约为0.2～0.5s。当0.5s处输入阶跃信号后，系统响应速度较快。经过计算，与PQ阀(定量泵+比例流量/压力复合阀)控制系统相比，仅注塑过程中的保压这一个环节就可以节能约30％。

4  小结

        本文中负载敏感变量泵控制系统采用流量－压力复合调节的控制方式，响应快且效率高于传统控制方式。用MATLAB/SIMULINK软件对液压系统进行控制特性仿真，组建模块时使用原始数学方程式，省去大量编程工作，并且可以清楚地观察到系统中各个元件的工作参数以及动态特性，为液压系统的设计和检验提供方便。