本發(fā)明涉及機(jī)電液領(lǐng)域，具體涉及一種液壓伺服同步系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液壓同步系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行器以相同位移、相同力或相等速度運(yùn)動(dòng)的回路。大型設(shè)備因負(fù)載力很大或布局的關(guān)系，需設(shè)多個(gè)液壓執(zhí)行器同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如液壓機(jī)中的壓縮液壓缸、壓樁機(jī)中的機(jī)身升降液壓缸，裝載機(jī)中動(dòng)臂缸和鏟斗缸，鏟運(yùn)機(jī)機(jī)中斗門(mén)液壓缸和鏟斗升降缸、推土機(jī)中鏟刀升降缸和松土器升降缸、挖掘機(jī)中動(dòng)臂缸、挖斗缸和斗桿缸等

液壓同步運(yùn)動(dòng)包括力同步、速度同步和位置同步三類。力同步指輸出給各執(zhí)行器的力相同；速度同步指各執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)速度相同；位置同步則需保證各執(zhí)行器在運(yùn)行中和停止時(shí)位置相同。液壓同步的方式有使用機(jī)械同步，使用液壓同步閥同步、使用節(jié)流閥、調(diào)速閥液壓同步、使用齒輪分流馬達(dá)同步，以上的同步方式都用一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是都屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)于短行程的液壓缸或要求同步精度不高的系統(tǒng)可以使用，當(dāng)要求同步精度高和長(zhǎng)行程的液壓缸就不能實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，有必要設(shè)計(jì)一種使用比例閥與位移傳感器形成一個(gè)閉環(huán)的液壓伺服同步系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液壓伺服同步系統(tǒng)，通過(guò)位移、流量信號(hào)達(dá)到閉環(huán)自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)低速絕對(duì)誤差同步。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種液壓伺服同步系統(tǒng)，包括：

油箱，用于儲(chǔ)存油液；

輔助單元，具有用于輸送油液的輔助油路；

主單元，具有并聯(lián)且用于輸送油液的第一油路、第二油路以及用于換向的換向閥，所述第一油路、第二油路以及換向閥均與輔助油路連通。

本發(fā)明的有益效果是：采用主單元與輔助單元共同達(dá)到同步的目的，使得運(yùn)算準(zhǔn)，響應(yīng)快，提高了工作效率。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述輔助單元，包括與油箱連通的液壓泵以及用于驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)，所述輔助油路與液壓泵連通且在輔助油路上安裝有單向閥。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:采用單向閥，防止油泵停止時(shí)，產(chǎn)生油液倒灌現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少各個(gè)液壓元件之間的泄漏，另外可以減少各個(gè)元件工作時(shí)的能耗損失。

進(jìn)一步，所述輔助單元還包括高壓過(guò)濾器，所述高壓過(guò)濾器安裝在單向閥和主單元的油路之間。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:高壓過(guò)濾器在系統(tǒng)中起到二次過(guò)濾作用，增加油液的清潔度，保護(hù)該系統(tǒng)的精密元件，防止閥卡現(xiàn)象。

進(jìn)一步，在油箱和液壓泵之間的輔助油路上還安裝有吸油過(guò)濾器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:吸油過(guò)濾器采用粗過(guò)濾，防止大顆粒的雜質(zhì)損傷油泵，縮短油泵壽命，另外該濾油器濾油器精度不宜選用過(guò)高，防止油泵自吸油液不足，而燒泵。

進(jìn)一步，在輔助油路上安裝有壓力表和蓄能器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:壓力表通過(guò)測(cè)壓軟管相連，從而使得壓力表顯示波動(dòng)較少，更精確地顯示系統(tǒng)壓力；采用蓄能器，一是吸振作用，給波峰波谷壓力起緩沖作用，二是儲(chǔ)存壓力油，當(dāng)比例換向閥在調(diào)整時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)有瞬時(shí)壓力下降顯現(xiàn)。

進(jìn)一步，所述主單元的第一油路和第二油路為均包括相連通的比例換向閥、疊加式液控單向閥、高壓球閥和液壓缸，液壓缸內(nèi)安裝內(nèi)置式磁致位移傳感器，內(nèi)置式磁致位移傳感器與比例換向閥之間形成閉環(huán)回路。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:內(nèi)置式磁致位移傳感器檢測(cè)液壓缸位置，比例換向閥給液壓缸供油的精密工作元件，當(dāng)PLC給出一個(gè)目標(biāo)值，通過(guò)D/A和A/D模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在PLC的CPU計(jì)算下得出液壓缸精確位置，疊加式液控單向閥、高壓球閥主要是當(dāng)液壓缸停止時(shí)，防止液壓缸因液壓元件泄漏時(shí)產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。

進(jìn)一步，在所述換向閥上并聯(lián)一個(gè)疊加式溢流閥。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:能夠使伺服液壓系統(tǒng)未工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)卸油不暢而產(chǎn)生背壓。

進(jìn)一步，所述比例換向閥為二位四通電磁閥。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:加載和泄壓轉(zhuǎn)換作用。

進(jìn)一步，在油箱里安裝有液位計(jì)和空濾器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:油箱采用封閉式油箱，空濾器為了使油泵在工作時(shí)，不使油箱產(chǎn)生負(fù)壓，而對(duì)外界大顆粒雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾作用；液位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油箱液位情況。

進(jìn)一步，在油箱和主單元的輔助油路上還安裝有背壓閥。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:防止液壓缸在工作過(guò)程中，下降時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，使得液壓缸吸入空氣，而產(chǎn)生爬行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明同步液壓系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明同步液壓系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、液位計(jì)1；2、吸油過(guò)濾器；3、空濾器3；4、電動(dòng)機(jī)；5、液壓泵；6、單向閥；7、高壓過(guò)濾器；8、壓力表；9、蓄能器；10、比例換向閥；11、液壓缸；12、換向閥；13、高壓球閥；14、疊加式溢流閥；15、疊加式液控單向閥；16、背壓閥；17、油箱。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種液壓伺服同步系統(tǒng)，包括：用于儲(chǔ)存油液的油箱17；

具有用于輸送油液的輔助油路的輔助單元；以及

具有并聯(lián)且用于輸送油液的第一油路、第二油路以及用于換向的換向閥12的主單元，所述第一油路、第二油路以及換向閥12均與輔助油路連通。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，油箱17采用封閉式油箱17，在油箱17里安裝有油箱17里安裝有液位計(jì)1和空濾器3，油箱17采用封閉式油箱17，空濾器3為了使油泵在工作時(shí)，不使油箱17產(chǎn)生負(fù)壓，而對(duì)外界大顆粒雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾作用；液位計(jì)1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油箱17液位情況，以便及時(shí)補(bǔ)充油液。在油箱17和主單元的輔助油路上還安裝有背壓閥16。防止液壓缸11在工作過(guò)程中，下降時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，使得液壓缸11吸入空氣，而產(chǎn)生爬行。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輔助單元包括與油箱17連通的液壓泵5以及用于驅(qū)動(dòng)液壓泵5的電動(dòng)機(jī)4，輔助油路與液壓泵5連通且在輔助油路上安裝有單向閥6。電動(dòng)機(jī)4驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)液壓泵5從油箱17內(nèi)泵油并經(jīng)由單向閥6進(jìn)入輔助油路進(jìn)而進(jìn)入主單元。單向閥6的設(shè)置則是為了防止油液倒流至液壓泵5，避免對(duì)液壓泵5造成損傷。

輔助單元還包括高壓過(guò)濾器7，高壓過(guò)濾器7安裝在單向閥6和主單元的油路之間，高壓過(guò)濾器7在系統(tǒng)中起到二次過(guò)濾作用，增加油液的清潔度，保護(hù)該系統(tǒng)的精密元件，防止閥卡現(xiàn)象。

在油箱17和液壓泵5之間的輔助油路上還安裝有吸油過(guò)濾器2。吸油過(guò)濾器2采用粗過(guò)濾，防止大顆粒的雜質(zhì)損傷油泵，縮短油泵壽命，另外該濾油器濾油器精度不宜選用過(guò)高，防止油泵自吸油液不足，而燒泵。

在輔助油路上安裝有壓力表8和蓄能器9，壓力表8通過(guò)測(cè)壓軟管相連，從而使得壓力表8顯示波動(dòng)較少，更精確地顯示系統(tǒng)壓力；采用蓄能器9，一是吸振作用，給波峰波谷壓力起緩沖作用，二是儲(chǔ)存壓力油，當(dāng)比例換向閥10在調(diào)整時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)有瞬時(shí)壓力下降顯現(xiàn)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，主單元設(shè)置為第一油路、第二油路兩路油路進(jìn)行供油，實(shí)現(xiàn)與輔助單元同步工作的目的。主單元的第一油路和第二油路為均包括相連通的比例換向閥10、疊加式液控單向閥15、高壓球閥13和液壓缸11，液壓缸11內(nèi)安裝內(nèi)置式磁致位移傳感器，內(nèi)置式磁致位移傳感器與比例換向閥10之間形成閉環(huán)回路。內(nèi)置式磁致位移傳感器檢測(cè)需要同步的液壓缸11的實(shí)時(shí)位置，在伺服液壓系統(tǒng)上安裝兩臺(tái)比例換向閥10經(jīng)放大器放大信號(hào)，在液壓缸11上升或下降，前進(jìn)或后退時(shí)，進(jìn)行流量調(diào)整，相應(yīng)控制液壓缸11的位置，內(nèi)置式磁致位移傳感器與比例換向閥10之間形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，由A/D與D/A模塊經(jīng)PLC進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)PID運(yùn)算，調(diào)整兩支液壓缸11同步。比例換向閥1210為給液壓缸11供油的精密工作元件，當(dāng)PLC給出一個(gè)目標(biāo)值，通過(guò)D/A和A/D模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在PLC的CPU計(jì)算下得出液壓缸11精確位置，疊加式液控單向閥156、高壓球閥13主要是當(dāng)液壓缸11停止時(shí)，防止液壓缸11因液壓元件泄漏時(shí)產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。

在比例換向閥10上并聯(lián)一個(gè)疊加式溢流閥14，比例換向閥10為二位四通電磁閥，加載和泄壓轉(zhuǎn)換作用，能夠使伺服液壓系統(tǒng)未工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)卸油不暢而產(chǎn)生背壓。

在油箱17和主單元的輔助油路上還安裝有背壓閥16，防止液壓缸11在工作過(guò)程中，下降時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，使得液壓缸11吸入空氣，而產(chǎn)生爬行。

本實(shí)施例中，主單元的具體結(jié)構(gòu)不做詳細(xì)說(shuō)明，在能實(shí)現(xiàn)同步工作的前提下，主單元可以采用不同的油路模式。

如圖2所示為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖，1#比例換向閥控制輸出流量驅(qū)動(dòng)1#伺服液壓缸，經(jīng)過(guò)1#內(nèi)置式磁致位移傳感器檢測(cè)，其信號(hào)與1#位置信號(hào)進(jìn)行比較；2#比例換向閥流量控制輸出流量驅(qū)動(dòng)2#伺服液壓缸，經(jīng)過(guò)2#內(nèi)置式磁致位移傳感器檢測(cè)，其信號(hào)與2#位置信號(hào)進(jìn)行比較。再將1#位置與2#位置進(jìn)行比較，作出動(dòng)態(tài)目標(biāo)值變化，從而達(dá)到兩支伺服液壓缸動(dòng)態(tài)同步。

該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要由可編程控制器PLC、磁致位移傳感器、比例換向閥10組成。其主要工作原理：磁致位移傳感器檢測(cè)伺服液壓缸11的位置，比例換向閥10控制量開(kāi)口和運(yùn)動(dòng)方向，在可編程控制器PLC中形成一個(gè)比例、積分、微分的PID算法調(diào)整其精確位置；再在兩支比例伺服缸的動(dòng)態(tài)位置做一個(gè)二次比例、積分、微分PID算法，使其兩支伺服缸動(dòng)態(tài)同步。

同開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因(外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化)，只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對(duì)元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。但反饋回路的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且增益選擇不當(dāng)時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為提高控制精度，在擾動(dòng)變量可以測(cè)量時(shí)，也常同時(shí)采用按擾動(dòng)的控制(即前饋控制)作為反饋控制的補(bǔ)充而構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：在兩支液壓缸11各自進(jìn)行計(jì)算PID變量目標(biāo)值，再第二重進(jìn)行PID運(yùn)算，行成一個(gè)雙閉環(huán)PID運(yùn)算系統(tǒng)，使得運(yùn)算準(zhǔn)，響應(yīng)快等。

本發(fā)明也可適用于兩支或多支液壓缸11同步升降或伸縮的設(shè)備以及對(duì)于精密控制多缸實(shí)時(shí)位置。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。