專(zhuān)利名稱(chēng)：具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法，它屬 于一種液壓伺服控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，在液壓伺服控制系統(tǒng)中，特別是電液位置伺服系統(tǒng)中，負(fù)載力的變化會(huì)干擾 電液位置伺服系統(tǒng)的控制精度，在響應(yīng)速度很快、采用閉環(huán)控制的情況下，電液位置伺服系 統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整電液伺服閥的開(kāi)口變化，達(dá)到及時(shí)、準(zhǔn)確控制負(fù)載位置的目的。但是對(duì)于數(shù) 值很大、變化很快的沖擊載荷，電液位置伺服系統(tǒng)難以對(duì)其作出及時(shí)反應(yīng)，導(dǎo)致對(duì)被控制位 置量出現(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)整，給電液位置伺服系統(tǒng)所在的生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)不利影響。如圖 1所示，沖擊載荷從時(shí)間Ttl時(shí)刻開(kāi)始出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間Δ T即可達(dá)到很大的強(qiáng)度Fcitl，可 對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)的輸入位移產(chǎn)生明顯的干擾，并改變被控制負(fù)載的位置。圖4所示的是目前通用的控制位移的電液位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)由 液壓源1供油，設(shè)定的位移信號(hào)Ui在加減器2與負(fù)載的位移信號(hào)Uf相減得到誤差信號(hào)e， 控制器3計(jì)算出電液伺服閥4的輸入信號(hào)Usv，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器15和功率放大器16，送入電 液伺服閥4進(jìn)行電液轉(zhuǎn)換和液壓放大，產(chǎn)生控制液壓缸5的壓力pA和Pb，液壓缸5驅(qū)動(dòng)負(fù)載 6，負(fù)載6的位移被位移傳感器7檢測(cè)后，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換為位移反饋信號(hào)Uf。為了 提高抑制變化負(fù)載帶來(lái)的位移變化，通常采用的辦法是提高電液伺服閥4的響應(yīng)速度、優(yōu) 化液壓缸5的結(jié)構(gòu)參數(shù)、調(diào)整控制器3的控制參數(shù)。但當(dāng)負(fù)載力F。是強(qiáng)度很高、變化速度 很快的沖擊載荷時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的電液位置伺服系統(tǒng)很難滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求。當(dāng)出現(xiàn)沖擊 載荷后，這種常見(jiàn)的電液位置伺服系統(tǒng)所控制位移的變化過(guò)程見(jiàn)圖2中的沖擊抑制過(guò)程1， 其特點(diǎn)是所控制位移出現(xiàn)較大幅度的變化，達(dá)到Y(jié)lm，調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng)，達(dá)到Tsi，抑制過(guò)程完成 后所控制位移的穩(wěn)態(tài)值1相對(duì)于沖擊載荷發(fā)生前的所控制位移的穩(wěn)態(tài)值1不同，即出現(xiàn)了 靜差。圖中11為受力對(duì)象。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)外有人提出了一種快速改變液壓缸5的高壓腔體積的方 法，該方法利用負(fù)載位移傳感器檢測(cè)出的負(fù)載位移信號(hào)，控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度極高的專(zhuān)用壓 電驅(qū)動(dòng)器發(fā)生變形，壓電驅(qū)動(dòng)器的變形動(dòng)作推動(dòng)一個(gè)與液壓缸5高壓腔連接的剛性裝置運(yùn) 動(dòng)，對(duì)液壓缸5高壓腔的體積進(jìn)行微量調(diào)整，達(dá)到抑制沖擊載荷的影響的目的。由于壓電驅(qū) 動(dòng)器的輸出能力不足，這種方法的缺點(diǎn)是不僅成本高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且僅限于低壓小負(fù) 載系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的電液位置伺服系統(tǒng)存在的抑制高強(qiáng)度沖擊載荷干擾 差和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)難點(diǎn)，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可快速抑制高強(qiáng)度沖擊載荷 的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是
具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源、兩個(gè)加減器、控制 器、電液伺服閥、液壓缸、負(fù)載、位移傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功率放大器，其中 它還包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、抗沖擊補(bǔ)償器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第一壓力傳 感器設(shè)在液壓缸高壓腔的油路中，第二壓力傳感器設(shè)在液壓缸低壓腔的油路中，第一壓力 傳感器和第二壓力傳感器的信號(hào)輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn) 換器的信號(hào)輸出端與抗沖擊補(bǔ)償器的信號(hào)輸入端連接，抗沖擊補(bǔ)償器的信號(hào)輸出端與第二 加減器的一個(gè)信號(hào)加法輸入端連接，第二加減器的另一個(gè)信號(hào)加法輸入端與控制器的信號(hào) 輸出端連接，第二加減器的信號(hào)輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端連接。當(dāng)該電液位置伺服系統(tǒng)有重力平衡裝置時(shí)，所述第二壓力傳感器可以被省略，重 力平衡裝置設(shè)在液壓缸低壓腔的油路中。一種使用具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方法，其包括下列步 驟(1)首先通過(guò)第一壓力傳感器和第二壓力傳感器檢測(cè)液壓缸的高壓腔壓力值 低壓腔壓力值PB，將所檢測(cè)到的壓力值PA、PB經(jīng)過(guò)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送入抗沖擊 補(bǔ)償器中；(2)抗沖擊補(bǔ)償器依據(jù)下述方程計(jì)算出補(bǔ)償脈沖uf。，
權(quán)利要求
1.一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源(1)、兩個(gè)加減器 (2、14)、控制器(3)、電液伺服閥(4)、液壓紅(5)、負(fù)載(6)、位移傳感器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (12)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1 和功率放大器(16)，其特征是它還包括第一壓力傳感器(8)、第二 壓力傳感器(9)、抗沖擊補(bǔ)償器(10)和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，第一壓力傳感器(8)設(shè)在液 壓缸( 高壓腔的油路中，第二壓力傳感器(9)設(shè)在液壓缸( 低壓腔的油路中，第一壓力 傳感器(8)和第二壓力傳感器(9)的信號(hào)輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 的信號(hào)輸入端連 接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 的信號(hào)輸出端與抗沖擊補(bǔ)償器(10)的信號(hào)輸入端連接，抗沖擊補(bǔ) 償器(10)的信號(hào)輸出端與第二加減器(14)的一個(gè)信號(hào)加法輸入端連接，第二加減器(14) 的另一個(gè)信號(hào)加法輸入端與控制器C3)的信號(hào)輸出端連接，第二加減器(14)的信號(hào)輸出端 與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1 的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，其特征是當(dāng) 該電液位置伺服系統(tǒng)有重力平衡裝置(17)時(shí)，所述第二壓力傳感器(9)可以被省略，重力 平衡裝置(17)設(shè)在液壓缸( 低壓腔的油路中。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方 法，其特征是它包括下列步驟(1)首先通過(guò)第一壓力傳感器(8)和第二壓力傳感器(9)檢測(cè)液壓缸(5)的高壓腔壓 力值Pa和低壓腔壓力值PB，將所檢測(cè)到的壓力值PA、PB經(jīng)過(guò)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換送入抗沖擊補(bǔ)償器(10)中；(2)抗沖擊補(bǔ)償器(10)依據(jù)下述方程計(jì)算出補(bǔ)償脈沖uf。，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方 法，其特征是所述補(bǔ)償脈沖uf。的脈沖起始時(shí)間T1、脈沖持續(xù)時(shí)間TF、脈沖強(qiáng)度Ufttl的確定方法是脈沖起始時(shí)間T1的確定方法脈沖起始時(shí)間T1可與沖擊載荷發(fā)生的時(shí)間Ttl同時(shí)產(chǎn)生， 或是抗沖擊補(bǔ)償器完成計(jì)算Ufttl和Tf后的時(shí)刻；脈沖持續(xù)時(shí)間Tf的確定方法設(shè)電液伺服閥(4)對(duì)所輸入的階躍電壓信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間 為T(mén)s，沖擊載荷F。從0達(dá)到最大沖擊值Fcfl的時(shí)間為Δ Τ,則Tf的確定原則是Tf的應(yīng)滿(mǎn)足 Ts < Tf < Δ T ；脈沖強(qiáng)度Ufttl的大小確定方法脈沖強(qiáng)度Ufttl的大小應(yīng)在電液伺服閥(4)所規(guī)定輸入 范圍內(nèi)，最好選擇輸入范圍的10%到90%內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有的電液位置伺服系統(tǒng)存在的抑制高強(qiáng)度沖擊載荷干擾差和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)難點(diǎn)。具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源、加減器、控制器、電液伺服閥、液壓缸、負(fù)載、位移傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功率放大器，其中它還包括兩個(gè)壓力傳感器、抗沖擊補(bǔ)償器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兩個(gè)壓力傳感器設(shè)在液壓缸高壓腔和低壓腔的油路中，壓力傳感器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與抗沖擊補(bǔ)償器的輸入端連接，抗沖擊補(bǔ)償器的信號(hào)輸出端與加減器的輸入端連接，加減器的信號(hào)輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端連接。
文檔編號(hào)F15B21/00GK102108994SQ20111000986
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者權(quán)龍 , 許小慶 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)