專利名稱：高精度液壓伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓控制系統(tǒng)及控制方法，特別涉及一種高精度液壓伺服控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
液壓系統(tǒng)以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動(dòng)液壓油，通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動(dòng)液壓缸做出不同行程、不同方向的動(dòng)作，完成各種設(shè)備不同的動(dòng)作需要，因此為達(dá)到平穩(wěn)操作則需要采用較好的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的各種液壓伺服控制系統(tǒng)通常采用單個(gè)伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，控制電腦根據(jù)油缸進(jìn)油口反饋回來的壓力信號(hào)來控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵輸出一定的壓力和流量至油缸進(jìn)油口，油缸出油口的油則直通油箱，油缸兩端的壓差控制著油缸的整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制。由于現(xiàn)有的液壓控制系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)油缸過程中，出油口的油直接回油箱，使得負(fù)載在減速過程中所受的阻尼非常小，當(dāng)油缸連接負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載的慣性力使油缸難以在短距離內(nèi)制動(dòng)，容易導(dǎo)致過沖，定位精度低。而為了使油缸運(yùn)動(dòng)達(dá)到一定的定位精度，必須提前較大距離減速，這又增加了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)周期，降低了效率。又如中國專利文獻(xiàn)CN1104728A公開的一種高精度大慣性液壓伺服控制系統(tǒng)，包括油箱、液壓泵、至少一臺(tái)伺服閥，至少一臺(tái)用于移動(dòng)大慣性負(fù)載的工作油缸和一個(gè)具有計(jì)算機(jī)的控制裝置，所述的伺服閥可響應(yīng)于電控制信號(hào)來改變輸往工作油缸的液壓油的流量和方向；所述的油缸上設(shè)置有位置傳感器， 以檢測(cè)油缸的實(shí)際位置；所述工作油缸的有桿腔和無桿腔分別設(shè)置有壓力傳感器以檢測(cè)油缸兩腔的油壓；所測(cè)得的位置信號(hào)經(jīng)A/D (模似/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器反饋給比較器與設(shè)定值進(jìn)行比較；所測(cè)得的油缸兩腔油壓信號(hào)分別經(jīng)各自A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并由計(jì)算機(jī)計(jì)算并判別由那一腔進(jìn)行動(dòng)壓反饋補(bǔ)償；動(dòng)壓補(bǔ)償信號(hào)反饋至加法器，與來自比較器的已經(jīng)經(jīng)過計(jì)算機(jī)判別是否進(jìn)行零漂補(bǔ)償并放大后的信號(hào)疊加，經(jīng)D/A (數(shù)字/模似)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模似信號(hào)(電壓)，然后經(jīng)功率放大器放大得到電流信號(hào)以控制伺服閥的閥芯開度從而控制工作油缸穩(wěn)定在目標(biāo)設(shè)定的位置上。這種液壓伺服控制系統(tǒng)由于仍采用單個(gè)伺服電機(jī)，因此依然存在上述提到的控制效率低、穩(wěn)定性不理想，控制精度達(dá)不到更高的要求的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供伺服高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，使其控制精度得到大幅度提高。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器，所述的控制電機(jī)的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機(jī)相連的伺服控制器和控制電腦，所述的油缸上連接位置傳感器，以檢測(cè)油缸的實(shí)際位置，所述油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測(cè)出油口和進(jìn)油口的油壓并反饋給控制電腦，所述的控制電腦通過對(duì)無桿腔反饋來的壓力信號(hào)做計(jì)算處理來控制主伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，所述的控制電腦對(duì)有桿腔反饋來的壓力信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器控制從伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出一定的壓力和流量，當(dāng)油缸處于加速過程時(shí)從伺服電機(jī)對(duì)出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口一定的背壓。上述伺服電機(jī)為永磁同步伺服電機(jī)，并且其軸與油泵軸直接連接在一起。上述主伺服電機(jī)為功率大的伺服電機(jī)，從伺服電機(jī)為功率小的伺服電機(jī)。上述液壓泵為齒輪泵。上述永磁同步伺服電機(jī)軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、液壓伺服控制系統(tǒng)通過增加一個(gè)伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器來提高運(yùn)動(dòng)的速度、功率、精度及穩(wěn)定性，系統(tǒng)整體成本較低。2、在大慣量負(fù)載的液壓驅(qū)動(dòng)控制中，提高精度效果尤為明顯，實(shí)際應(yīng)用中(如大型注塑機(jī)注射)獲得了非常好的控制效果，系統(tǒng)定位精度高，穩(wěn)定且無超調(diào)。3、當(dāng)油缸處于加速過程時(shí)從電機(jī)對(duì)出油口吸油，提高油缸的運(yùn)動(dòng)速度，在油缸減速過程中，使油缸運(yùn)動(dòng)過程中伴有一定的阻尼，加快油缸的減速制動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)控制的定位精度、重復(fù)精度及穩(wěn)定性，提高了工作效率，整個(gè)過程中系統(tǒng)保持較低的能耗。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的液壓控制原理圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的的電路控制框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，液壓缸10的活塞12與位置傳感器5的滑動(dòng)塊固定連接。位置傳感器將油缸活塞12的位置實(shí)時(shí)反饋給控制電腦。壓力傳感器2與液壓缸10的無桿腔相連通， 反饋無桿腔的壓力信號(hào)給控制電腦。壓力傳感器7與液壓缸10的有桿腔相連通，反饋有桿腔的壓力信號(hào)給控制電腦。主電機(jī)9與液壓泵3相連，通過正反轉(zhuǎn)可使液壓泵3可從油箱 4吸油，輸出一定的壓力流量的液壓油給油缸10，也可從油缸10吸油回油箱。從電機(jī)8與液壓泵11相連，通過輸出一定的壓力流量對(duì)液壓缸10活塞運(yùn)動(dòng)的加速和減速進(jìn)行控制，達(dá)到較高的控制精度。如圖2所示，液壓油缸的無桿腔連接壓力傳感器2，有桿腔連接壓力傳感器7，兩個(gè)壓力傳感器實(shí)時(shí)將油缸兩端的壓力信號(hào)反饋至控制電腦。當(dāng)負(fù)載需要做加速或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力傳感器2將液壓缸無桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運(yùn)算處理，計(jì)算出當(dāng)前主伺服電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器1，控制主伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵10輸出所需的壓力和流量至液壓缸無桿腔，使活塞受力運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，壓力傳感器7將液壓缸有桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運(yùn)算處理，計(jì)算出當(dāng)前從伺服電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器2，控制從伺服電機(jī)按一定的轉(zhuǎn)速和扭矩反轉(zhuǎn)，使液壓泵 2對(duì)液壓缸有桿腔吸油到油箱，加大活塞兩端的壓差，加大活塞的運(yùn)動(dòng)速度。[0021] 當(dāng)負(fù)載需要做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力傳感器2將液壓缸無桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運(yùn)算處理，計(jì)算出當(dāng)前主伺服電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器1，控制主伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵1輸出所需的壓力和流量至液壓缸無桿腔，使活塞減速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，壓力傳感器7將液壓缸有桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運(yùn)算處理，計(jì)算出當(dāng)前從伺服電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器2，控制從伺服電機(jī)按一定的轉(zhuǎn)速和扭矩正轉(zhuǎn)，使液壓泵2輸出一定的油壓至液壓缸有桿腔，使活塞減速中受到一定的阻尼，克服慣性力，提高減速度，使運(yùn)動(dòng)過程中的定位精度得到大幅提高。
權(quán)利要求1.高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器，所述的控制電機(jī)的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機(jī)相連的伺服控制器和控制電腦，所述的油缸上連接位置傳感器，以檢測(cè)油缸的實(shí)際位置，所述油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測(cè)出油口和進(jìn)油口的油壓并反饋給控制電腦，所述的控制電腦通過對(duì)無桿腔反饋來的壓力信號(hào)做計(jì)算處理來控制主伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，所述的控制電腦對(duì)有桿腔反饋來的壓力信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器控制從伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出一定的壓力和流量，當(dāng)油缸處于加速過程時(shí)從伺服電機(jī)對(duì)出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口一定的背壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的伺服電機(jī)為永磁同步伺服電機(jī)，并且其軸與油泵軸直接連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主伺服電機(jī)為功率大的伺服電機(jī)，從伺服電機(jī)為功率小的伺服電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓泵為齒輪泵。
5.如權(quán)利要求4所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的永磁同步伺服電機(jī)軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵。
專利摘要高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機(jī)相連的伺服控制器和控制電腦，油缸上連接位置傳感器，以檢測(cè)油缸的實(shí)際位置，油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測(cè)出油口和進(jìn)油口的油壓并反饋給控制電腦，控制電腦通過對(duì)無桿腔反饋來的壓力信號(hào)做計(jì)算處理來控制主伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，控制電腦對(duì)有桿腔反饋來的壓力信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器控制從伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出的壓力和流量，當(dāng)油缸處于加速過程時(shí)從伺服電機(jī)對(duì)出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口背壓。
文檔編號(hào)F15B21/08GK202165353SQ20112008738
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者李大寅, 謝子方 申請(qǐng)人:寧波安信數(shù)控技術(shù)有限公司