本發(fā)明屬于液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)射車(chē)起豎負(fù)載質(zhì)量不斷增加，其起豎裝置也就需選擇雙缸液壓缸，使負(fù)載質(zhì)量大幅增加的基礎(chǔ)上，仍能保持其在起豎過(guò)程的平穩(wěn)。但是，雙缸同時(shí)操作會(huì)存在一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即雙缸同時(shí)做同步起或落操作時(shí)，存在一定的同步誤差，該誤差的存在對(duì)液壓缸影響非常嚴(yán)重，尤其是發(fā)射車(chē)起豎機(jī)構(gòu)存在總行程長(zhǎng)而初始行程短的特點(diǎn)，雙缸均需采用多級(jí)油缸，在換級(jí)過(guò)程的不同步，將會(huì)導(dǎo)致液壓缸缸筒和活塞桿變形，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

雙缸同步液壓系統(tǒng)控制一般采用的同步糾偏控制系統(tǒng)，根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合的精度要求，控制方法有調(diào)速閥分流同步系統(tǒng)、比例換向閥的PID控制等。例如專(zhuān)利號(hào)為CN 103388602A的一種協(xié)同式高精度液壓雙缸同步系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)基于高速開(kāi)關(guān)閥及模糊控制策略的協(xié)同式雙缸同步控制方法，利用高速開(kāi)關(guān)閥的流量特性以及模糊控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的協(xié)同速度控制實(shí)現(xiàn)雙缸同步控制，但該方法采用高速開(kāi)關(guān)閥對(duì)液壓系統(tǒng)要求較高，不適合發(fā)射車(chē)多變的工作環(huán)境，而且其同步精度也不能滿足發(fā)射車(chē)起豎機(jī)構(gòu)在起豎過(guò)程中對(duì)雙缸同步精度的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)狀況及精度需求，本發(fā)明的第一目的在于：提供一種控制精度高、伸縮行程長(zhǎng)、負(fù)載質(zhì)量大、基于同步輔助補(bǔ)油控制策略的補(bǔ)充式雙缸同步液壓系統(tǒng)及其控制方法，大幅降低流量同步控制過(guò)頻引起的振蕩及同步誤差問(wèn)題，提高液壓系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性。本發(fā)明的第二目的是提供一種設(shè)有所述雙缸同步控制液壓系統(tǒng)的發(fā)射車(chē)起豎系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案如下：

一種補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制方法，具體為：采集兩個(gè)液壓缸的行程信息，按照如下方式控制主泵和輔泵壓力及流量輸出對(duì)兩個(gè)液壓缸進(jìn)行液壓控制：

兩液壓缸伸出過(guò)程中，當(dāng)|液壓缸A行程值-液壓缸B行程值|≥兩個(gè)液壓缸行程平均值對(duì)應(yīng)的補(bǔ)油臨界值時(shí)，觸發(fā)補(bǔ)油流程，具體為：若第一液壓缸A行程值＞第二液壓缸B行程值，則控制輔泵的壓力及流量輸出給第二液壓缸B大腔補(bǔ)油，直至第一液壓缸A行程值-第二液壓缸B行程值≤0，停止給第二液壓缸B大腔補(bǔ)油；若第二液壓缸B行程值＞第一液壓缸A行程值，則控制輔泵的壓力及流量輸出給第一液壓缸A大腔補(bǔ)油，直至第二液壓缸B行程值-第一液壓缸A行程值≤0，停止給第一液壓缸A大腔補(bǔ)油；

兩液壓缸回收過(guò)程中，當(dāng)|第一液壓缸A行程值-第二液壓缸B行程值|≥兩個(gè)液壓缸行程平均值對(duì)應(yīng)的補(bǔ)油臨界值時(shí)觸發(fā)補(bǔ)油流程，具體為：若第一液壓缸A行程值＞第二液壓缸B行程值，第一液壓缸A速度較慢，則控制輔泵壓力及流量輸出給第一液壓缸A小腔補(bǔ)油，直至第一液壓缸A行程值-第二液壓缸B行程值≤0時(shí)，停止給第一液壓缸A小腔補(bǔ)油；若第二液壓缸B行程值＞第一液壓缸A行程值，第二液壓缸B速度較慢，則控制輔泵壓力及流量輸出給第二液壓缸B小腔補(bǔ)油，直至第二液壓缸B行程值-第一液壓缸A行程值≤0，停止給第二液壓缸B小腔補(bǔ)油；

兩液壓缸伸出和回收過(guò)程中，當(dāng)|第一液壓缸A行程值-第二液壓缸B行程值|≥兩個(gè)液壓缸行程平均值對(duì)應(yīng)的最大允許誤差時(shí)，暫停主泵壓力流量輸出，只開(kāi)通單缸輔泵補(bǔ)油流程；

兩液壓缸伸出和回收過(guò)程中，當(dāng)單個(gè)油缸行程超過(guò)目標(biāo)點(diǎn)行程時(shí)主泵停止工作，僅通過(guò)輔泵進(jìn)行補(bǔ)油直至兩個(gè)油缸行程平均值達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)行程時(shí)，輔泵停止工作，本輪操作完成。

本發(fā)明一種補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制系統(tǒng)，包括：兩個(gè)安裝有行程傳感器的多級(jí)液壓缸、主泵比例調(diào)速閥和電液切換閥、輔泵比例調(diào)速閥和兩組輔泵換向閥、油缸平衡閥組、兩組油缸大腔閥塊和小腔閥塊，固化有控制策略的PLC控制器；

所述的高精度行程傳感器與多級(jí)液壓缸固定連接，并實(shí)時(shí)測(cè)量液壓缸的位移信息送入PLC控制器；所述主泵比例調(diào)速閥與主泵電液切換閥串聯(lián)，輸出液壓分為兩組接入平衡閥塊，繼而通過(guò)大腔閥塊和小腔閥塊分別與對(duì)應(yīng)的液壓缸連接；所述平衡閥塊和大腔閥塊和小腔閥塊用于液壓缸伸出/收回暫停時(shí)，液壓缸端與控制液壓閥端的自主穩(wěn)定輔泵比例調(diào)速閥與兩組輔泵換向閥串接，其中一組輔泵換向閥輸出的液壓通過(guò)一組大腔閥塊和小腔閥塊輸出給一個(gè)多級(jí)液壓缸實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油控制，另一組輔泵換向閥輸出的液壓通過(guò)另一組大腔閥塊和小腔閥塊輸出給另一個(gè)多級(jí)液壓缸實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油控制；所述的PLC控制器內(nèi)固化有控制策略；PLC控制器輸出的模擬控制信號(hào)直接控制主泵比例調(diào)速閥、輔泵比例調(diào)速閥的液壓流量，直接控制主泵電液切換閥、兩組輔泵換向閥的液壓壓力。

所述的主泵比例調(diào)速閥與主泵流量之間、輔泵比例調(diào)速閥與輔泵流量之間、主泵電液切換閥與主泵壓力及液壓缸伸/縮方向之間、輔泵換向閥與輔泵壓力及液壓缸伸/縮方向之間均存在嚴(yán)格的線性關(guān)系，且這些液壓閥均工作在線性工作區(qū)域；輸入模擬控制信號(hào)直接控制對(duì)應(yīng)液壓閥的開(kāi)度及方向，可直接通過(guò)主泵流量控制實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的速度控制，通過(guò)輔泵流量的動(dòng)態(tài)補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)對(duì)雙缸的同步調(diào)整。

本發(fā)明通過(guò)全行程最大允許誤差及補(bǔ)油臨界值，通過(guò)主泵承擔(dān)伸出或收回負(fù)載、輔泵對(duì)滯后液壓缸進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)油的思路，通過(guò)PLC控制器中固化的動(dòng)態(tài)補(bǔ)油策略對(duì)液壓缸同步控制，使雙缸快速同步穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)越性在于：

(1)本發(fā)明通過(guò)直接在液壓缸油路輸入端并聯(lián)接入補(bǔ)充輔泵油路，可在不頻繁改變主泵控制速度的同時(shí)，通過(guò)輔泵補(bǔ)油實(shí)現(xiàn)雙缸的同步，減少了負(fù)載振蕩發(fā)生，提高了雙缸同步的穩(wěn)定性。試驗(yàn)表明，本發(fā)明提出的方法比現(xiàn)有方法雙缸同步精度高。

(2)本發(fā)明通過(guò)PLC控制器中的控制策略調(diào)整雙缸主泵、輔泵液壓流量控制曲線，可適應(yīng)不同負(fù)載的高精度同步操作，應(yīng)用范圍更廣。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中液壓油缸起豎過(guò)程(伸出)控制策略示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的雙缸起豎全過(guò)程平均行程與主、輔泵液壓流量控制參數(shù)曲線；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中雙缸同步起豎過(guò)程(伸出)PLC控制策略流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例：

某型號(hào)發(fā)射車(chē)起豎負(fù)載質(zhì)量數(shù)十噸，其起豎裝置經(jīng)結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算推薦采用雙缸多級(jí)(4級(jí))液壓缸完成負(fù)載起豎操作，其雙缸間最大允許誤差與油缸總長(zhǎng)呈線性關(guān)系，其最大允許誤差不大于油缸總長(zhǎng)度的0.5％。當(dāng)油缸在起豎零位時(shí)，對(duì)應(yīng)的油缸伸出長(zhǎng)度為為0mm，油缸總長(zhǎng)度為4030mm，最大允許同步誤差為20mm；當(dāng)油缸起豎到垂直狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的油缸伸出長(zhǎng)度為12010mm，油缸總長(zhǎng)為16040mm，最大允許同步誤差為80mm。

為保證雙缸同步輸出的穩(wěn)定性和測(cè)量精度，左右起豎油缸上均安裝有誤差小于0.1％的高精度行程傳感器，并在安裝前后進(jìn)行了誤差校準(zhǔn)。

在發(fā)射車(chē)上按圖1所示安裝補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制系統(tǒng)，以雙缸起豎過(guò)程(伸出)為例，其液壓控制策略如圖2所示。

發(fā)射車(chē)根據(jù)負(fù)載質(zhì)量、液壓缸特性、液壓缸運(yùn)行速度要求等，綜合計(jì)算分析主泵液壓壓力保持為10MPa、全行程的液壓流量控制曲線，例如在雙缸換級(jí)前、到達(dá)目的為止前均進(jìn)行均勻減速處理，在雙缸起始運(yùn)動(dòng)時(shí)、換級(jí)完成后均進(jìn)行了均勻增速處理，以確保運(yùn)行的穩(wěn)定。然后，按照2.5:1的比例設(shè)定出雙缸行程平均值時(shí)輔泵對(duì)應(yīng)的輔泵補(bǔ)油流量值，為防止液壓閥自身的不穩(wěn)定，其計(jì)算后流量值小于20％的按20％設(shè)定，輔泵液壓壓力按大于主泵液壓壓力2MPa設(shè)定，雙缸起豎全過(guò)程平均行程與主、輔泵液壓流量控制參數(shù)曲線見(jiàn)圖3，其中主泵采用2個(gè)比例調(diào)速閥控制流量輸出，其最大輸出流量開(kāi)度為200％。

雙缸間最大允許誤差按雙缸起豎全過(guò)程平均行程的0.5％計(jì)算，取最大允許誤差值的70％作為對(duì)應(yīng)行程位置的補(bǔ)油臨界值。

軟件設(shè)計(jì)根據(jù)補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制系統(tǒng)液壓缸伸出補(bǔ)油策略，制定本實(shí)施例中雙缸同步起豎過(guò)程(伸出)的PLC控制策略流程見(jiàn)圖4。其中，在輔泵補(bǔ)油流程完成后，主泵在起豎過(guò)程中因超出最大允許誤差而暫停的狀態(tài)可自動(dòng)判定無(wú)誤后重新開(kāi)啟。軟件編制完成后，將具體化的控制策略寫(xiě)入PLC控制器中。

在發(fā)射車(chē)上按照要求搭建補(bǔ)充式雙缸同步液壓控制系統(tǒng)，并進(jìn)行多次空載及滿載起豎系統(tǒng)測(cè)試。其測(cè)試結(jié)果表明，本方法能有效消除雙缸的不同步，其雙缸同步誤差與其平均行程的比值均在0.4％以下，其最大誤差比值出現(xiàn)在液壓油缸換級(jí)位置，對(duì)于最大比值為0.46％，滿足發(fā)射車(chē)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)要求的雙缸間最大允許誤差不大于油缸總長(zhǎng)度0.5％的要求。

本發(fā)明充分考慮了液壓閥在低流量控制時(shí)輸出精度較低、為確保使用壽命補(bǔ)油閥不能頻繁動(dòng)作、左行程傳感器和右行程傳感器測(cè)量誤差累積等問(wèn)題，并通過(guò)換級(jí)前控制雙缸減速來(lái)降低左油缸和右油缸換級(jí)不同步造成的不同步，設(shè)置補(bǔ)油臨界值來(lái)減少系統(tǒng)的頻繁補(bǔ)油等，確保其在起豎過(guò)程中的高精度穩(wěn)定運(yùn)行。出現(xiàn)同步誤差與雙缸平均行程的比值出現(xiàn)大于0.4％的原因除了多級(jí)油缸換級(jí)的不同步外，觸發(fā)開(kāi)啟補(bǔ)油的補(bǔ)油臨界值設(shè)定值較大，約為該比值的0.35％，也是造成該比值較大的一個(gè)重要原因。