專利名稱：一種液壓控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種液壓控制裝置及其控制方法，特別是一種用于使用油缸(或活塞)進(jìn)行位置控制的場(chǎng)合，由伺服液壓驅(qū)動(dòng)裝置和一套聯(lián)動(dòng)的可調(diào)液阻裝置組成的液壓控制裝置及其控制方法，屬于電液混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中液壓控制裝置及其控制方法的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
液壓技術(shù)是應(yīng)用極其廣泛的工業(yè)技術(shù)，特別適合低速、重載荷的機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。液壓技術(shù)可以通過驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)直線的位置控制，和伺服電機(jī)的機(jī)械直接傳動(dòng)的位置控制相比，液壓具有無可比擬的輸出大轉(zhuǎn)矩、承受重載、可靠耐用等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢、位置精度低。液壓驅(qū)動(dòng)油缸的位置控制常用的技術(shù)有如下幾種
1)普通的快速-慢速-停止的定位方法。具體是液壓泵站首先輸出大流量驅(qū)動(dòng)油缸快速移動(dòng)，到達(dá)減速點(diǎn)后改為小流量慢速移動(dòng)，到達(dá)停止點(diǎn)后關(guān)閉流量使油缸停止運(yùn)動(dòng)。這種方法的缺點(diǎn)如下
a、由于負(fù)載和慣量的不同，從快速移動(dòng)切換到慢速移動(dòng)這個(gè)過程的實(shí)際位移也不一樣。為了消除因此造成的定位誤差，慢速移動(dòng)的行程不能太短，導(dǎo)致總的定位時(shí)間長(zhǎng)，效率低。b、慢速移動(dòng)到停止過程的實(shí)際位移也受負(fù)載和慣量的影響，且無法消除。提高精度的方法是降低慢速移動(dòng)的速度，但這會(huì)進(jìn)一步增加定位的時(shí)間。2)伺服閥技術(shù)。伺服閥技術(shù)可以同時(shí)控制油缸的動(dòng)力和阻力，因此雙向的速度和位置都可控制，且響應(yīng)快、控制簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)是伺服閥成本昂貴、油品要求高、壽命短、故障率高、系統(tǒng)能耗高。3)雙向伺服液壓控制。該技術(shù)的核心是采用兩套伺服液壓驅(qū)動(dòng)裝置，一套提供動(dòng)力、另一套提供阻力，實(shí)現(xiàn)速度和位置雙向可控。這種技術(shù)由于采用兩套裝置，比普通的伺服液壓驅(qū)動(dòng)成本提高很多，且控制上兩套裝置有聯(lián)動(dòng)要求，技術(shù)復(fù)雜、調(diào)試也較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，定位準(zhǔn)確的液壓控制裝置。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用。本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單，控制方便的液壓控制裝置的控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的液壓控制裝置，包括有定量油泵、油缸，定量油泵的出口與油缸的進(jìn)油路連接，油缸的回油路與油箱連接，其中定量油泵的出口還并接有作為安全閥用的溢流閥，油缸的回油路上串接有作為可調(diào)液阻的比例節(jié)流閥，定量油泵與驅(qū)動(dòng)其工作的伺服電機(jī)連接。上述比例節(jié)流閥為伺服節(jié)流閥。
上述伺服電機(jī)連接有速度傳感裝置。本發(fā)明液壓控制裝置的控制方法，在定位控制的減速段進(jìn)行如下控制調(diào)節(jié)
1)當(dāng)油缸中的活塞速度偏低時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)定量油泵轉(zhuǎn)速提高，定量油泵的輸出流量A增加，油缸中的活塞快速前進(jìn)，油缸中的回油腔流量( 增加，油缸中的回油腔壓力己將增加，這時(shí)，液壓控制裝置中的控制器控制把比例節(jié)流閥的開口面積A。加大，使油缸中的回油腔壓力P2保持不變，實(shí)現(xiàn)恒阻尼控制；
2)當(dāng)油缸中的活塞速度較高時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)定量油泵降低轉(zhuǎn)速，定量油泵的輸出流量A減少，油缸中的活塞速度降低，油缸中的回油腔流量( 降低，油缸中的回油腔壓力己也將降低，這時(shí)，液壓控制裝置中的控制器控制把比例節(jié)流閥的開口面積A。減小，使油缸中的回油腔壓力P2保持不變，實(shí)現(xiàn)恒阻尼控制。本發(fā)明由于采用由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量油泵的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明根據(jù)位置-速度最優(yōu)曲線控制算法進(jìn)行油缸的位置控制，在控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回油路上比例節(jié)流閥開口面積，進(jìn)行流量控制和回油壓力控制，推動(dòng)油缸(或活塞)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度準(zhǔn)確定位。現(xiàn)有伺服液壓油缸(或活塞)在定位過程中，由于單向油泵不能提供反向壓力，所以最大的減速率由負(fù)荷慣量、外部阻力(負(fù)荷阻力、摩擦力等)和回油阻力決定。隨著速度的降低，回油腔的壓力(即回油阻力)也將降低，實(shí)際的減速率可能小于控制系統(tǒng)的指令減速率，滑塊出現(xiàn)超調(diào)，定位不準(zhǔn)確。本發(fā)明的液壓裝置由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵直接控制流量和壓力，推動(dòng)油缸或活塞進(jìn)行直線的位置控制運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明由于在油缸的出口安裝一個(gè)比例節(jié)流閥，在位置控制的減速段根據(jù)實(shí)際流量變化，自動(dòng)調(diào)整比例節(jié)流閥通流面積大小，保證在整個(gè)減速段提供比較恒定的阻尼負(fù)荷，使位置控制的精度不受實(shí)際負(fù)荷的大小影響。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)回油的阻力，保證定位全過程都能滿足最大減速率的要求，防止位置的過沖。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的液壓控制裝置及其控制方法。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例液壓控制裝置的原理圖2為本發(fā)明實(shí)施例液壓控制裝置控制方法的原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例
本發(fā)明實(shí)施例液壓控制裝置的原理如圖1所示，包括有定量油泵1、油缸3，定量油泵1 的出口與油缸3的進(jìn)油路連接，油缸3的回油路與油箱連接，其中定量油泵1的出口還并接有作為安全閥用的溢流閥2，油缸3的回油路上串接有作為可調(diào)液阻的比例節(jié)流閥4，定量油泵1與驅(qū)動(dòng)其工作的伺服電機(jī)5連接。本實(shí)施例中，上述比例節(jié)流閥4為伺服節(jié)流閥。上述伺服電機(jī)5連接有速度傳感裝置PG。上述油缸3回油路流量和壓力的關(guān)系如下 Q^nq(1. 1)
Q2 = Q1XA2A1(1.2)P2= [ρ XQ2 /(2 AcXCd ) ]2(1.3)
當(dāng)定量油泵1和油缸3確定后C^ApA1為常數(shù)，如果位置負(fù)荷慣量也確定，由位置控制參數(shù)可確定最大的減速轉(zhuǎn)矩，因此P2也是常數(shù)，因此可推出比例節(jié)流閥的控制特性函數(shù) 令 K= QXA2A1X (P/2 Y'2/ Cd 則 Ac = KXn/( P2) 1/2(1.5)
其中
η油泵轉(zhuǎn)速； q油泵排量； Q1定量油泵輸出流量； ( 油缸中的回油腔流量 A1進(jìn)油腔面積； A2回油腔面積； P液體密度； Ac節(jié)流口面積； Cd流量系數(shù)。
本發(fā)明液壓控制裝置的控制方法是使比例節(jié)流閥4的開口面積和電機(jī)轉(zhuǎn)速保持線性關(guān)系。以伺服液壓注塑機(jī)定位控制過程為例，在減速定位時(shí)，如果定量油泵1的實(shí)際轉(zhuǎn)速偏低，伺服電機(jī)5需要帶動(dòng)定量油泵1提高轉(zhuǎn)速，定量油泵1的輸出流量Ql增加，油缸3 中的回油腔流量( 增加，由公式(1.3)可知油缸3中的回油腔壓力P2將增加，這時(shí)，控制系統(tǒng)把比例節(jié)流閥4的開口面積A。加大，可使油缸3中的回油腔壓力P2保持不變；當(dāng)定量油泵1實(shí)際轉(zhuǎn)速偏高時(shí)，伺服電機(jī)5帶動(dòng)定量油泵1降低轉(zhuǎn)速，定量油泵1的輸出流量Ql減少，由公式(1.3)可知隨著速度的降低，油缸3中的回油腔的壓力P2也將降低，這時(shí)，控制系統(tǒng)把比例節(jié)流閥4的開口面積A。減小，可使油缸3中的回油腔壓力P2保持不變，實(shí)現(xiàn)恒阻尼控制。應(yīng)用上述控制裝置和控制方法，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用單向油泵驅(qū)動(dòng)負(fù)載慣性進(jìn)行定位控制時(shí)，避免出現(xiàn)超調(diào)、震蕩，造成定位不準(zhǔn)確的問題，并有效減小定位時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種液壓控制裝置，包括有定量油泵(1)、油缸(3)，定量油泵(1)的出口與油缸(3) 的進(jìn)油路連接，油缸(3)的回油路與油箱連接，其特征在于定量油泵(1)的出口還并接有作為安全閥用的溢流閥(2)，油缸(3)的回油路上串接有作為可調(diào)液阻的比例節(jié)流閥(4)，定量油泵(1)與驅(qū)動(dòng)其工作的伺服電機(jī)(5 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓控制裝置，其特征在于上述比例節(jié)流閥(4)為伺服節(jié)流閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓控制裝置，其特征在于上述伺服電機(jī)(5)連接有速度傳感裝置(PG)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓控制裝置的控制方法，其特征在于在定位控制的減速段進(jìn)行如下控制調(diào)節(jié)1)當(dāng)油缸(3)中的活塞速度偏低時(shí)，伺服電機(jī)(5)帶動(dòng)定量油泵(1)提高轉(zhuǎn)速，定量油泵(1)的輸出流量A增加，油缸(3)中的活塞快速前進(jìn)，油缸(3)中的回油腔流量( 增加， 油缸(3)中的回油腔壓力P2將增加，這時(shí)，液壓控制裝置中的控制器控制把比例節(jié)流閥(4) 的開口面積A。加大，使油缸(3)中的回油腔壓力P2保持不變，實(shí)現(xiàn)恒阻尼控制；2)當(dāng)油缸(3)中的活塞速度偏高時(shí)，伺服電機(jī)(5)帶動(dòng)定量油泵(1)降低轉(zhuǎn)速，定量油泵(1)的輸出流量A減少，油缸(3)中的活塞速度降低，油缸(3)中的回油腔流量％降低， 油缸(3)中的回油腔壓力I32也將降低，這時(shí)，液壓控制裝置中的控制器控制把比例節(jié)流閥 (4)的開口面積A。減小，使油缸(3)中的回油腔壓力P2保持不變，實(shí)現(xiàn)恒阻尼控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種液壓控制裝置及其控制方法。本發(fā)明的液壓控制裝置，包括有定量油泵(1)、油缸(3)，定量油泵(1)的出口與油缸(3)的進(jìn)油路連接，油缸(3)的回油路與油箱連接，其中定量油泵(1)的出口還并接有作為安全閥用的溢流閥(2)，油缸(3)的回油路上串接有作為可調(diào)液阻的比例節(jié)流閥(4)，定量油泵(1)與驅(qū)動(dòng)其工作的伺服電機(jī)(5)連接。本發(fā)明的控制方法是在位置控制的減速段根據(jù)實(shí)際流量變化，自動(dòng)調(diào)整比例節(jié)流閥通流面積大小，保證在整個(gè)減速段提供比較恒定的阻尼負(fù)荷，使位置控制的精度不受實(shí)際負(fù)荷的大小影響。本發(fā)明的液壓控制裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，定位準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用。本發(fā)明液壓控制裝置的控制方法操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F15B11/02GK102305223SQ20111012540
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者鄧之江 申請(qǐng)人:江門市蒙德電氣有限公司