專利名稱：具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法，它屬 于一種液壓伺服控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，在液壓伺服控制系統(tǒng)中，特別是電液位置伺服系統(tǒng)中，負(fù)載力的變化會干擾 電液位置伺服系統(tǒng)的控制精度，在響應(yīng)速度很快、采用閉環(huán)控制的情況下，電液位置伺服系 統(tǒng)可以自動調(diào)整電液伺服閥的開口變化，達到及時、準(zhǔn)確控制負(fù)載位置的目的。但是對于數(shù) 值很大、變化很快的沖擊載荷，電液位置伺服系統(tǒng)難以對其作出及時反應(yīng)，導(dǎo)致對被控制位 置量出現(xiàn)相對較長時間的調(diào)整，給電液位置伺服系統(tǒng)所在的生產(chǎn)過程帶來不利影響。如圖 1所示，沖擊載荷從時間Ttl時刻開始出現(xiàn)，經(jīng)過極短的時間Δ T即可達到很大的強度Fcitl，可 對電液位置伺服系統(tǒng)的輸入位移產(chǎn)生明顯的干擾，并改變被控制負(fù)載的位置。圖4所示的是目前通用的控制位移的電液位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)由 液壓源1供油，設(shè)定的位移信號Ui在加減器2與負(fù)載的位移信號Uf相減得到誤差信號e， 控制器3計算出電液伺服閥4的輸入信號Usv，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器15和功率放大器16，送入電 液伺服閥4進行電液轉(zhuǎn)換和液壓放大，產(chǎn)生控制液壓缸5的壓力pA和Pb，液壓缸5驅(qū)動負(fù)載 6，負(fù)載6的位移被位移傳感器7檢測后，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換為位移反饋信號Uf。為了 提高抑制變化負(fù)載帶來的位移變化，通常采用的辦法是提高電液伺服閥4的響應(yīng)速度、優(yōu) 化液壓缸5的結(jié)構(gòu)參數(shù)、調(diào)整控制器3的控制參數(shù)。但當(dāng)負(fù)載力F。是強度很高、變化速度 很快的沖擊載荷時，這種結(jié)構(gòu)的電液位置伺服系統(tǒng)很難滿足實際生產(chǎn)的需求。當(dāng)出現(xiàn)沖擊 載荷后，這種常見的電液位置伺服系統(tǒng)所控制位移的變化過程見圖2中的沖擊抑制過程1， 其特點是所控制位移出現(xiàn)較大幅度的變化，達到Y(jié)lm，調(diào)整時間較長，達到Tsi，抑制過程完成 后所控制位移的穩(wěn)態(tài)值1相對于沖擊載荷發(fā)生前的所控制位移的穩(wěn)態(tài)值1不同，即出現(xiàn)了 靜差。圖中11為受力對象。為了解決這一問題，國外有人提出了一種快速改變液壓缸5的高壓腔體積的方 法，該方法利用負(fù)載位移傳感器檢測出的負(fù)載位移信號，控制動態(tài)響應(yīng)速度極高的專用壓 電驅(qū)動器發(fā)生變形，壓電驅(qū)動器的變形動作推動一個與液壓缸5高壓腔連接的剛性裝置運 動，對液壓缸5高壓腔的體積進行微量調(diào)整，達到抑制沖擊載荷的影響的目的。由于壓電驅(qū) 動器的輸出能力不足，這種方法的缺點是不僅成本高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且僅限于低壓小負(fù) 載系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的電液位置伺服系統(tǒng)存在的抑制高強度沖擊載荷干擾 差和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)難點，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低和可快速抑制高強度沖擊載荷 的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明為解決上述問題而采用的技術(shù)方案是
具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源、兩個加減器、控制 器、電液伺服閥、液壓缸、負(fù)載、位移傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功率放大器，其中 它還包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、抗沖擊補償器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第一壓力傳 感器設(shè)在液壓缸高壓腔的油路中，第二壓力傳感器設(shè)在液壓缸低壓腔的油路中，第一壓力 傳感器和第二壓力傳感器的信號輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn) 換器的信號輸出端與抗沖擊補償器的信號輸入端連接，抗沖擊補償器的信號輸出端與第二 加減器的一個信號加法輸入端連接，第二加減器的另一個信號加法輸入端與控制器的信號 輸出端連接，第二加減器的信號輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接。當(dāng)該電液位置伺服系統(tǒng)有重力平衡裝置時，所述第二壓力傳感器可以被省略，重 力平衡裝置設(shè)在液壓缸低壓腔的油路中。一種使用具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方法，其包括下列步 驟(1)首先通過第一壓力傳感器和第二壓力傳感器檢測液壓缸的高壓腔壓力值 低壓腔壓力值PB，將所檢測到的壓力值PA、PB經(jīng)過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換送入抗沖擊 補償器中；(2)抗沖擊補償器依據(jù)下述方程計算出補償脈沖uf。，
權(quán)利要求
1.一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源(1)、兩個加減器 (2、14)、控制器(3)、電液伺服閥(4)、液壓紅(5)、負(fù)載(6)、位移傳感器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (12)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1 和功率放大器(16)，其特征是它還包括第一壓力傳感器(8)、第二 壓力傳感器(9)、抗沖擊補償器(10)和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(13)，第一壓力傳感器(8)設(shè)在液 壓缸( 高壓腔的油路中，第二壓力傳感器(9)設(shè)在液壓缸( 低壓腔的油路中，第一壓力 傳感器(8)和第二壓力傳感器(9)的信號輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 的信號輸入端連 接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 的信號輸出端與抗沖擊補償器(10)的信號輸入端連接，抗沖擊補 償器(10)的信號輸出端與第二加減器(14)的一個信號加法輸入端連接，第二加減器(14) 的另一個信號加法輸入端與控制器C3)的信號輸出端連接，第二加減器(14)的信號輸出端 與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1 的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，其特征是當(dāng) 該電液位置伺服系統(tǒng)有重力平衡裝置(17)時，所述第二壓力傳感器(9)可以被省略，重力 平衡裝置(17)設(shè)在液壓缸( 低壓腔的油路中。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方 法，其特征是它包括下列步驟(1)首先通過第一壓力傳感器(8)和第二壓力傳感器(9)檢測液壓缸(5)的高壓腔壓 力值Pa和低壓腔壓力值PB，將所檢測到的壓力值PA、PB經(jīng)過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1 進行A/D 轉(zhuǎn)換送入抗沖擊補償器(10)中；(2)抗沖擊補償器(10)依據(jù)下述方程計算出補償脈沖uf。，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)的控制方 法，其特征是所述補償脈沖uf。的脈沖起始時間T1、脈沖持續(xù)時間TF、脈沖強度Ufttl的確定方法是脈沖起始時間T1的確定方法脈沖起始時間T1可與沖擊載荷發(fā)生的時間Ttl同時產(chǎn)生， 或是抗沖擊補償器完成計算Ufttl和Tf后的時刻；脈沖持續(xù)時間Tf的確定方法設(shè)電液伺服閥(4)對所輸入的階躍電壓信號的響應(yīng)時間 為Ts，沖擊載荷F。從0達到最大沖擊值Fcfl的時間為Δ Τ,則Tf的確定原則是Tf的應(yīng)滿足 Ts < Tf < Δ T ；脈沖強度Ufttl的大小確定方法脈沖強度Ufttl的大小應(yīng)在電液伺服閥(4)所規(guī)定輸入 范圍內(nèi)，最好選擇輸入范圍的10%到90%內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有的電液位置伺服系統(tǒng)存在的抑制高強度沖擊載荷干擾差和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)難點。具有快速抑制沖擊載荷的電液位置伺服系統(tǒng)，它包括液壓源、加減器、控制器、電液伺服閥、液壓缸、負(fù)載、位移傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功率放大器，其中它還包括兩個壓力傳感器、抗沖擊補償器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兩個壓力傳感器設(shè)在液壓缸高壓腔和低壓腔的油路中，壓力傳感器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與抗沖擊補償器的輸入端連接，抗沖擊補償器的信號輸出端與加減器的輸入端連接，加減器的信號輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接。
文檔編號F15B21/00GK102108994SQ20111000986
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者權(quán)龍 , 許小慶 申請人:太原理工大學(xué)