Implementation and Control of Low-Power Auxiliary Functions in Electro-Hydraulic Variable-Speed Drive Networks
Authors
Krähenbühl, Marcus Brynmor ; Lehmann, Esben Kaasgaard Lillie
Term
4. term
Education
Publication year
2025
Submitted on
2025-05-28
Pages
91
Abstract
Mange moderne kraner bruger elektrohydrauliske drevnetværk med variabel hastighed, som kan øge effektiviteten og sænke omkostningerne sammenlignet med traditionelle hydrauliksystemer. Dette projekt undersøger, om lav-effekt hjælpefunktioner kan integreres uden at forstyrre bevægelsesstyringen. Vi ser på en kran med to led, der følger en planlagt bane, og som har en gribeklo med et krav om forsyningstryk på 300 bar. En reference etableres i en model med etablerede styringsmetoder ved at måle banesporing og det maksimale moment (drejekraft) på motorernes aksler. For at vurdere direkte integration forsynes gribekloen på skift fra hver af tre kontrolvolumener (separate trykzoner), og to metoder udvikles til at holde trykket konstant i det valgte kontrolvolumen. Begge metoder holder 300 bar, hvor det er nødvendigt, og følger banen præcist, uden nævneværdig følsomhed over for forstyrrelser fra gribekloen. Når gribekloen forsynes fra kontrolvolumen 3, opnås den bedste sporing og de laveste momenter på motorakslerne. Forsyning fra kontrolvolumen 1 eller 2 giver høje tryk og dermed større momenter. Derfor indføres en lastfølende styring, der sænker trykket i det ikke-last-holdende kontrolvolumen til 20 bar, når gribekloen er inaktiv; dette reducerer systemtryk, men ikke momentet på motorakslerne. Samlet set forstyrrer integrationen af lav-effekt hjælpefunktioner ikke netværket væsentligt og understøtter potentialet for højere effektivitet og lavere omkostninger i hydrauliske systemer.
Many modern cranes use electro-hydraulic variable-speed drive networks, which can improve efficiency and reduce costs compared with traditional hydraulics. This project examines whether low-power auxiliary functions can be integrated without disrupting motion control. We study a two-link crane (an arm with two joints) that follows a planned path and includes a grabber requiring a supply pressure of 300 bar. A baseline is established in a model using established control strategies by measuring path tracking and the maximum torque (twisting force) on motor shafts. To assess direct integration, the grabber is supplied in turn from each of three control volumes (separate pressure zones), and two methods are developed to hold the chosen control volume at constant pressure. Both methods maintain 300 bar where needed and track the path accurately, showing little sensitivity to pressure disturbances from the grabber. Supplying the grabber from control volume 3 yields the best tracking and the lowest motor shaft torques. When supplied from control volumes 1 or 2, high pressures lead to larger torques. A load-sensing control is therefore introduced that lowers the non load-holding control volume pressure to 20 bar when the grabber is inactive; this reduces system pressures but not motor shaft torques. Overall, integrating low-power auxiliaries does not significantly disturb the electro-hydraulic variable-speed drive network, supporting its potential to improve efficiency and reduce costs in hydraulic systems.
[This summary has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords
Documents