一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法，包括以下步驟：根據(jù)液壓系統(tǒng)的控制頻率fmin和試驗(yàn)要求加荷速度vy及液壓系統(tǒng)的工作性能，設(shè)定液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間系數(shù)k，計(jì)算出液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間tc、初始加荷的最大加速度amax；再根據(jù)液壓試驗(yàn)要求加荷速度vy、最大加速度amax；液壓系統(tǒng)在液壓試驗(yàn)加荷過(guò)程中必須同時(shí)滿足實(shí)際加荷速度v等于要求加荷速度vy、實(shí)際加荷的加速度a小于等于最大加速度amax,，且最大加速度amax可采用分段遞增的方式加荷，即可預(yù)防液壓沖擊力的發(fā)生。本發(fā)明能防止混凝土試樣(構(gòu)件)由此產(chǎn)生的開(kāi)裂、報(bào)廢，還能避免對(duì)人員、環(huán)境造成二次傷害，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、效率。
【專利說(shuō)明】一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)電控制領(lǐng)域中的對(duì)于液壓系統(tǒng)的控制方法，特別是一種能夠超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和液壓油6個(gè)部分組成。動(dòng)力系統(tǒng)將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)輸入指令信號(hào)、測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，指令控制系統(tǒng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向；執(zhí)行系統(tǒng)將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；輔助系統(tǒng)則主要指液壓系統(tǒng)中的油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭等；液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。液壓系統(tǒng)的最低頻率fmin即控制頻率，一般是由控制系統(tǒng)的電液伺服閥頻率特性所決定，而液壓系統(tǒng)中的檢測(cè)頻率、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理頻率可以高于系統(tǒng)控制頻率fmin。控制系統(tǒng)中的閥門按開(kāi)度是否連續(xù)可分為只有兩點(diǎn)(全開(kāi)、全關(guān))狀態(tài)和有連續(xù)開(kāi)度兩類，其閥門開(kāi)度的大小描述有相對(duì)值和絕對(duì)值兩種方式，如全關(guān)狀態(tài)的閥門開(kāi)度用相對(duì)值、絕對(duì)值描述均為0，全開(kāi)狀態(tài)的閥門開(kāi)度用相對(duì)值描述為100%、用絕對(duì)值描述為I或100或?yàn)榇笥?00的其它正整數(shù)。
[0003]液壓系統(tǒng)在突然啟動(dòng)、停機(jī)、變速或換向時(shí)，閥口突然關(guān)閉或動(dòng)作突然停止，由于流動(dòng)液體和運(yùn)動(dòng)部件慣性的作用，使系統(tǒng)內(nèi)瞬時(shí)形成很高的峰值壓力，這種現(xiàn)象就稱之為液壓沖擊。發(fā)生液壓沖擊時(shí)系統(tǒng)內(nèi)局部壓力變化的峰值可達(dá)正常工作壓力的幾倍，不僅極易引起系統(tǒng)震動(dòng)，而且有可能使密封破損、管道爆裂、焊縫開(kāi)裂，造成系統(tǒng)漏油，還可能使壓力計(jì)、流量計(jì)失靈，壓力繼電器和順序閥誤發(fā)信號(hào)，調(diào)壓閥、流量閥損壞等，甚至有可能使混凝土試樣(構(gòu)件)的荷載直接達(dá)到極限荷載而致使試樣(構(gòu)件)報(bào)廢。液壓沖擊既影響液壓系統(tǒng)自身的可靠性，又可能致使混凝土試樣(構(gòu)件)開(kāi)裂、報(bào)廢，還可能對(duì)人員、環(huán)境造成二次傷害。
[0004]現(xiàn)有的防止液壓沖擊技術(shù)的局限是:大多是針對(duì)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和液壓油進(jìn)行物理改進(jìn)，控制方法的改進(jìn)仍存在不足，液壓沖擊的弊端未能根除。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法，根據(jù)液壓試驗(yàn)要求加載載荷(以下簡(jiǎn)稱為加荷)速度、實(shí)際測(cè)得液壓系統(tǒng)加荷速度及加速度和新增的最大加速度進(jìn)行控制，且最大加速度amax可采用分段遞增的方式加荷，即可預(yù)防液壓沖擊力的發(fā)生。既提高液壓系統(tǒng)自身的可靠性，又能防止混凝土試樣(構(gòu)件)由此產(chǎn)生的開(kāi)裂、報(bào)廢，還能避免對(duì)人員、環(huán)境造成二次傷害，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、效率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法，包括下述步驟:
[0007](I)根據(jù)液壓系統(tǒng)的控制頻率fmin和試驗(yàn)要求加荷速度Vy及液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的工作性能，設(shè)定液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間系數(shù)k,計(jì)算出液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間t。,;其中，k為大于等于2的正整數(shù)；
[0008](2)根據(jù)步驟⑴所述試驗(yàn)要求加荷速度Vy、液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間t。，計(jì)算出初始加荷的最大加速度a_ ;其中，所述液壓試驗(yàn)要求加荷速度vy、最大加速度a_，液壓系統(tǒng)在液壓試驗(yàn)加荷過(guò)程中同時(shí)滿足實(shí)際加荷速度V等于試驗(yàn)要求加荷速度Vy、實(shí)際加荷的加速度a小于等于最大加速度a_ ；
[0009](3)對(duì)液壓系統(tǒng)在初始加荷階段的最大加速度amax采用分段遞增方式加荷，所述分段數(shù)i是為2或3的正整數(shù)；液壓系統(tǒng)在初始加荷階段過(guò)程中亦應(yīng)同時(shí)滿足各階段的實(shí)際加荷速度Vi等于該階段的要求加荷速度Vy1、實(shí)際加荷加速度％小于等于該階段的最大加速度amaxi。
[0010]本發(fā)明所述一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法主要是針對(duì)液壓系統(tǒng)在突然變速或換向時(shí)瞬時(shí)形成的液壓沖擊力，其控制對(duì)象可以是載荷，也可以是應(yīng)變、位移。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是充分運(yùn)用現(xiàn)有的控制技術(shù)和性能，根據(jù)液壓試驗(yàn)要求的加荷速度Vy、實(shí)際測(cè)得液壓系統(tǒng)加荷速度V及加速度a和新增的最大加速度amax進(jìn)行控制，且最大加速度amax可采用分段遞增的方式加荷，即可防止液壓沖擊力的發(fā)生，既提高液壓系統(tǒng)自身的可靠性，又能減少對(duì)混凝土試樣(構(gòu)件)造成二次傷害，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率和品質(zhì)。

【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例一:
[0013]一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法的控制對(duì)象是荷載:
[0014]一臺(tái)500噸的電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，系統(tǒng)控制頻率fnin為150Hz，試驗(yàn)要求加荷速度Vy為18.0kN/s,最大閥門開(kāi)度為30000，試驗(yàn)機(jī)啟動(dòng)后油缸運(yùn)行至試件距離試驗(yàn)機(jī)上壓板2mm處暫停并將荷載清零。一般液壓試驗(yàn)在開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)，都將首先執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序一為保證油缸的緩慢加荷，計(jì)算機(jī)控制初始加荷的閥門開(kāi)度為1000，當(dāng)其荷載為1000N時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為實(shí)際加荷速度V等于要求加荷速度vy，并同時(shí)滿足實(shí)際加荷的加速度a小于等于最大加速度amax，且設(shè)定油缸的初速度Vtl = 0，液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間系數(shù)k為30000，液壓系統(tǒng)最大加速度amax采用3段式二三五開(kāi)遞增控制。
[0015]根據(jù)以上所述液壓試驗(yàn)的條件，因?yàn)榭刂祁l率周期Tmin為:
[0016]Tmin = l/fmin(s) (I)
[0017]液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間:
[0018]tc = kX Tmin = kX (l/fmin) = k/fmin = 30000/150 = 200 (s) (2)
[0019]假定液壓系統(tǒng)的勻速加速，設(shè)初始第1、2、3段的時(shí)間分別為、、、、、，則:
[0020]tcl = tc X 5/10 = 200X5/10 = lOO(s) (3)
[0021]tc2 = tc X 3/10 = 200X3/10 = 60 (s) (4)
[0022]tc3 = tc X 2/10 = 200X2/10 = 40 (s) (5)
[0023]設(shè)初始第1、2、3段的末速度分別為Vl、V2、V3，且:
[0024]V3 = vy = 18.0kN/s (6)
[0025]V1 = 2Xv3/10 = 3.6 (kN/s) (7)
[0026]V2 = (2+3) Xv3/10 = 9.0 (kN/s) (8)
[0027]設(shè)初始第1、2、3段的最大加速度分別為amaxl、amax2、amax3，則有:
[0028]V1 = v0+amaxl X tcl (9)
[0029]V2 = V^amax2Xtc2 (10)
[0030]V3 = v2+amax3Xtc3 (11)
[0031]將V。= 0及上述I式代入7式，整理后有:
[0032]

【權(quán)利要求】
1.一種超前預(yù)防液壓沖擊力的控制方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)根據(jù)液壓系統(tǒng)的控制頻率fmin和試驗(yàn)要求加荷速度Vy及液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的工作性能，設(shè)定液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間系數(shù)k，計(jì)算出液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間t。,;其中，k為大于等于2的正整數(shù)； (2)根據(jù)步驟(I)所述試驗(yàn)要求加荷速度Vy、液壓系統(tǒng)初始加荷時(shí)間t。，計(jì)算出初始加荷的最大加速度amax ;其中，所述液壓試驗(yàn)要求加荷速度Vy、最大加速度amax，液壓系統(tǒng)在液壓試驗(yàn)加荷過(guò)程中同時(shí)滿足實(shí)際加荷速度V等于試驗(yàn)要求加荷速度Vy、實(shí)際加荷的加速度a小于等于最大加速度amax ； (3)對(duì)液壓系統(tǒng)在初始加荷階段的最大加速度amax采用分段遞增方式加荷，所述分段數(shù)i是為2或3的正整數(shù)；液壓系統(tǒng)在初始加荷階段過(guò)程中亦應(yīng)同時(shí)滿足各階段的實(shí)際加荷速度Vi等于該階段的要求加荷速度Vy1、實(shí)際加荷加速度％小于等于該階段的最大加速度 amaxi。
【文檔編號(hào)】F15B11/02GK104074813SQ201410322980
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】陳俐丹 申請(qǐng)人:陳俐丹