一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置，屬于液壓控制領(lǐng)域，具體涉及 一種電液力控制系統(tǒng)的動態(tài)補(bǔ)償加載裝置，旨在提高電液加載系統(tǒng)控制性能，主要應(yīng)用于 負(fù)載模擬裝置等需要考慮精確加載的場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 電液力控制系統(tǒng)是以力作為被控制量，檢測并反饋力信號的閉環(huán)控制系統(tǒng)，按照 其在工程實(shí)際中的應(yīng)用分為施力系統(tǒng)和加載系統(tǒng)兩類。加載系統(tǒng)是對某些構(gòu)件施以一定規(guī) 律的載荷，并且所加載荷與構(gòu)件的運(yùn)動量有關(guān)。加載系統(tǒng)跟隨承載對象運(yùn)動的同時，準(zhǔn)確跟 蹤加載指令信號，而承載對象的運(yùn)動必然產(chǎn)生擾動作用于加載系統(tǒng)，使加載系統(tǒng)受到嚴(yán)重 影響。該類擾動的大小和方向與被加載對象的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，并且在系統(tǒng)啟動和換向時更 為嚴(yán)重，被加載對象的運(yùn)動嚴(yán)重影響加載系統(tǒng)的加載精度。
[0003] 克服該類擾動方法主要分兩類：一是結(jié)構(gòu)補(bǔ)償，如安裝連通孔法、蓄能器校正法、 緩沖彈簧校正法等，是通過增大液壓或機(jī)械結(jié)構(gòu)的濾波作用，減小擾動的影響程度；二是控 制補(bǔ)償，如結(jié)構(gòu)不變性原理等，是通過預(yù)測強(qiáng)迫流量的變化，然后依靠控制策略對強(qiáng)迫流量 實(shí)現(xiàn)主動補(bǔ)償。分析可知，結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方法是從硬件結(jié)構(gòu)角度抗干擾，需要從結(jié)構(gòu)上改變，并 且加載力控制精度低。相比較而言，控制補(bǔ)償方法不改變原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但存在加載系統(tǒng)位置 擾動、非線性特性以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩腔流量不對稱造成往復(fù)運(yùn)動時速度特性差異大等特點(diǎn)， 因此，依靠補(bǔ)償算法控制執(zhí)行器件進(jìn)行補(bǔ)償，但實(shí)際中均是在對液壓伺服系統(tǒng)參數(shù)特性建 模與分析的基礎(chǔ)上，針對非對稱缸的特性設(shè)置對應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)補(bǔ)償，補(bǔ)償器的近 似處理和加載過程中補(bǔ)償強(qiáng)度的不變性使得系統(tǒng)無法做到最佳補(bǔ)償，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度 降低，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。也有采用先進(jìn)控制策略進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，但一般采用被加載 載荷的速度進(jìn)行前饋的方法，對整個系統(tǒng)的參數(shù)變化及非線性影響的補(bǔ)償性能仍然需要提 高。現(xiàn)有的加載補(bǔ)償裝置存在的問題：
[0004] 1.結(jié)構(gòu)補(bǔ)償需要改變原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且加載力控制精度低。
[0005] 2.傳統(tǒng)控制補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)補(bǔ)償處理不能實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償。
[0006] 3.傳統(tǒng)控制補(bǔ)償不能根據(jù)承載機(jī)構(gòu)運(yùn)動變化及加載缸兩腔流量變化實(shí)現(xiàn)實(shí)時動 態(tài)補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置，其目的在于解決現(xiàn)有補(bǔ)償裝置 存在的弊端，從而公開一種根據(jù)非對稱液壓缸運(yùn)動過程中伺服閥壓力和流量的非線性特 性、液壓缸兩腔面積的非對稱性以及負(fù)載參數(shù)變化，對擾動進(jìn)行實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償?shù)募虞d控制 裝置。適用于對力控制精度要求高的負(fù)載模擬裝置等場合。
[0008] 本發(fā)明一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置，是一種電液力控制系統(tǒng)，由加 載控制非對稱液壓缸15、I號伺服比例閥19和加載控制器組成，其特征在于加載控制器由 多路傳感器采集、加載力給定7、力校正裝置8、動態(tài)補(bǔ)償器10、功率放大器11組成，其中所 述多路傳感器采集由力模數(shù)轉(zhuǎn)換器1、位移與速度模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、II號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、II 號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、I號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器5、I號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器6、系統(tǒng)供油壓力模數(shù)轉(zhuǎn) 換器9、I號流量傳感器12、I號壓力傳感器13、I號位置速度傳感器14、力傳感器16、II號 壓力傳感器17、II號流量傳感器18和系統(tǒng)供油壓力傳感器20組成，其中所述加載力給定 7可以是恒定的值也可以是變化的值，加載力給定7輸出作為力校正裝置8的給定輸入；力 傳感器16輸出信號經(jīng)力模數(shù)轉(zhuǎn)換器1輸出作為力校正裝置8的反饋輸入；力校正裝置8為 比例積分校正器，實(shí)現(xiàn)加載力給定7與力模數(shù)轉(zhuǎn)換器1輸出的偏差信號調(diào)節(jié)控制，力校正裝 置8的輸出作為動態(tài)補(bǔ)償器10的信號輸入；I號位置速度傳感器14、II號壓力傳感器17、 II號流量傳感器18、I號壓力傳感器13、I號流量傳感器12和系統(tǒng)供油壓力傳感器20分 別經(jīng)位移與速度模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、II號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、II號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、I號壓力模 數(shù)轉(zhuǎn)換器5、I號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器6和系統(tǒng)供油壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器9的輸出信號，也作為動態(tài) 補(bǔ)償器10的信號輸入；所述的動態(tài)補(bǔ)償器10通過動態(tài)補(bǔ)償函數(shù)進(jìn)行位置、流量和壓力三參 數(shù)融合補(bǔ)償，并根據(jù)力校正裝置8的輸出輔助進(jìn)行加載力控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)加載；動態(tài)補(bǔ) 償器10信號輸出經(jīng)功率放大器11控制I號伺服比例閥19的閥芯位移，驅(qū)動I號伺服比例 閥19產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)加載控制非對稱液壓缸15的加載力高精度控制，
[0009] 其中所述的動態(tài)補(bǔ)償函數(shù)表達(dá)式匕為：
[0011]f(x，t)是加載控制非對稱液壓缸15在一個運(yùn)動周期內(nèi)的位置曲線；Gsv(s)是I號伺服比例閥19的傳遞函數(shù)；\是I號伺服比例閥19的閥芯位移；V是I號位置速度傳感 器14實(shí)時采集經(jīng)位移與速度模數(shù)轉(zhuǎn)換器2輸出的加載控制非對稱液壓缸15的速度信號； ^是I號流量傳感器12實(shí)時采集加載控制非對稱液壓缸15無桿腔的流量經(jīng)I號流量模數(shù) 轉(zhuǎn)換器6輸出的信號；92是II號流量傳感器18實(shí)時米集加載控制非對稱液壓缸15有桿腔 的流量經(jīng)II號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器4輸出的信號；KJPK2分別是I號伺服比例閥19閥芯位移 xv>0和xv〈0時的補(bǔ)償強(qiáng)度；MPK。2分別是I號伺服比例閥19閥芯位移Xv>0和xv〈0時的 流量增益；？1是I號壓力傳感器13實(shí)時采集加載控制非對稱液壓缸15無桿腔的壓力經(jīng)I 號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器5輸出的信號；?2是II號壓力傳感器17實(shí)時采集加載控制非對稱液壓缸 15有桿腔的壓力經(jīng)II號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器3輸出的信號；psl是系統(tǒng)供油壓力傳感器20經(jīng)系 統(tǒng)供油壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器9輸出的信號。
[0012] 本發(fā)明一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置與傳統(tǒng)加載裝置比較，優(yōu)點(diǎn)在 于：
[0013] 1.采用位置、流量和壓力三參數(shù)融合實(shí)時計算補(bǔ)償，能實(shí)時判斷液壓缸運(yùn)動方向， 實(shí)現(xiàn)非對稱液壓缸有桿腔和無桿腔的切換補(bǔ)償，減小或消除非線性因素對加載性能的影 響，有效提尚加載控制精度。
[0014] 2.采用位置、流量和壓力三參數(shù)融合補(bǔ)償，能根據(jù)承載機(jī)構(gòu)運(yùn)動變化、伺服比例閥 流量特性與加載缸兩腔流量變化實(shí)現(xiàn)非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載。
【附圖說明】
[0015] 圖1非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載原理圖
[0016] 1.力模數(shù)轉(zhuǎn)換器2?位移與速度模數(shù)轉(zhuǎn)換器3.II號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器4.II號流 量模數(shù)轉(zhuǎn)換器5.I號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器6.I號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器7?加載力給定8?力校 正裝置9.系統(tǒng)供油壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器10.動態(tài)補(bǔ)償器11.功率放大器12.I號流量傳感 器13.I號壓力傳感器14.I號位置速度傳感器15.加載控制非對稱液壓缸16.力傳感 器17.II號壓力傳感器18.II號流量傳感器19.I號伺服比例閥20.系統(tǒng)供油壓力傳感 器21.質(zhì)量塊22.III號壓力傳感器23.位置控制非對稱液壓缸24.II號位置速度傳感器 25.IV號壓力傳感器26.位置控制器27.II號伺服比例閥 具體實(shí)施方案
[0017] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明一種非對稱液壓缸實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償加載裝置的特 征和原理做出進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)施例是對本發(fā)明的詳細(xì)說明，并不對本發(fā)明做出任 何限制。
[0018] 實(shí)施方式1 :
[0019] 按照附圖1將I號流量傳感器12和I號壓力傳感器13裝設(shè)在加載控制非對稱液 壓缸15無桿腔的油路中，將II號壓力傳感器17和II號流量傳感器18裝設(shè)在加載控制非對 稱液壓缸15有桿腔的油路中，系統(tǒng)供油壓力傳感器20裝設(shè)在加載控制系統(tǒng)供油輸入油路 中，I號位置速度傳感器14裝設(shè)在加載控制非對稱液壓缸15無桿腔側(cè)，力傳感器16裝設(shè) 在加載控制非對稱液壓缸15和質(zhì)量塊21的連接處。按照附圖1力模數(shù)轉(zhuǎn)換器1、位移與速 度模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、II號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、II號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、I號壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器5、I 號流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器6、加載力給定7、力校正裝置8、系統(tǒng)供油壓力模數(shù)轉(zhuǎn)換器9、動態(tài)補(bǔ)償器 10、功率放大器11、I號流量傳感器12、I號壓力傳感器13、I號位置速度傳感器14、加載 控制非對稱液壓缸15、力傳感器16、II號壓