[發明專利]多腔體液壓缸及其控制系統和控制方法

有效

• 申請號: 201610361855.6
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105782164B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 楊軍宏;王卓;薛勇;尚建忠;徐小軍;羅自榮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: F15B15/16
• 分類號: F15B15/16;F15B11/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

1.一種多腔體液壓缸的控制方法，包括多腔體液壓缸和多腔體液壓缸的控制系統，多腔體液壓缸包括復合缸筒(1)和復合活塞桿(2)，所述復合缸筒(1)包括外缸筒(107)和內缸筒(103)，所述內缸筒(103)與外缸筒(107)同軸布設，并且所述內缸筒(103)設置在外缸筒(107)內，所述內缸筒(103)與外缸筒(107)的一端密封，另一端開口，所述復合活塞桿包括外活塞桿(203)和內活塞桿(204)，所述外活塞桿(203)和所述內活塞桿(204)的一端固聯在一起，所述內活塞桿(204)的另一端設置在內缸筒(103)內且內活塞與所述內缸筒(103)大小相匹配，所述外活塞桿(203)的另一端設置在外缸筒與內缸筒之間的間隙中且外活塞與外缸筒與內缸筒之間的間隙大小相匹配，所述外活塞桿(203)在外缸筒與內缸筒之間的間隙中形成的有桿腔為第三空腔C，無桿腔為第二空腔B，所述內活塞桿(204)在內缸筒(103)中形成的有桿腔為第四空腔D，無桿腔為第一空腔A，所述第一空腔A、第二空腔B、第三空腔C、第四空腔D均設有油路與外部控制油路連通，所述復合缸筒(1)通過壓力傳感器(102)與端環(101)連接，所述復合活塞桿(2)上設有檢測復合活塞桿(2)負載力的負載力傳感器(7)，所述內缸筒(103)與外缸筒(107)之間通過第一密封套筒(106)密封，所述外活塞桿(203)與外缸筒(107)內壁和內缸筒(103)外壁之間通過第二密封套筒(108)密封，所述內缸筒(103)與外缸筒(107)之間通過第一端蓋(105)和第二端蓋(112)固連在一起，所述多腔體液壓缸的控制系統，用于控制上述多腔體液壓缸，所述第一空腔A、第二空腔B、第三空腔C、第四空腔D分別與開關閥組(3)中的第一開關閥的油口C₁、第二開關閥的油口C₂、第三開關閥的油口C₃和第四開關閥的油口C₄連接，所述第一開關閥的油口A₁、所述第二開關閥的油口A₂、所述第三開關閥的油口A₃和所述第四開關閥的油口A₄并聯后與比例節流閥(4)的出油口連通，所述第一開關閥的油口B₁、所述第二開關閥的油口B₂、所述第三開關閥的油口B₃和所述第四開關閥的油口B₄并聯后通過低壓回油通道T_s與油箱連通，所述比例節流閥(4)的高壓進油口與恒壓變量泵(5)和安全溢流閥(6)構成的動力源的高壓出油口連通；

其特征在于，所述復合活塞桿設置一個檢測復合活塞桿負載力的負載力傳感器，設負載力傳感器的實時變負載為F_Ln，設整個多腔體液壓缸的有效作用面積為Ae，

設：

所述第一空腔A進油時對應的作用面積為A_l1，

所述第二空腔B進油時對應的作用面積為A_l2，

所述第四空腔D進油時對應的作用面積為A_l3，

所述第三空腔C進油時對應的作用面積為A_r，

所述四個開關閥的控制為x_k[k＝1，2，3，4],x_k對應開關閥的兩種位置狀態，設x_k的值為0或1，當x_k為0時，對應開關閥關閉，當x_k為1時，對應開關閥開啟，

通過控制所述四個開關閥的不同位置組合，得到不同的有效作用面積Ae，整個多腔體液壓缸的有效作用面積為Ae可以用如下公式表達：

Ae＝A_l1·x₁+A_l2·x₂+A_l3·x₃-A_r·x₄

設P_s和Q_s為泵源的輸出壓力和流量，P_n和Q_n分別為第n個執行器的負載壓力和負載流量，設△W為系統由控制閥導致的總的功率節流損失，則：

ΔW=PsQs-Σ1NPnQn]]> 1

當△W為零時系統功耗最小，則只要使得負載壓力P_n在與泵源壓力P_s相等時，公式如下：

ΔW=Ps(Qs-Σ1NQn)]]>

則系統功耗消耗最小為零；

設Ae_n為第n個執行器的理想有效作用面積：

Ae_n＝F_Ln/P_n

選取與Ae_n的值最接近的有效作用面積Ae為所要選擇的有效作用面積，從而可以確定四個開關閥的組合，實現多腔體液壓缸動作。

2.根據權利要求1所述的多腔體液壓缸的控制方法，其特征在于：所述第一開關閥、第二開關閥、第三開關閥和第四開關閥均為兩位三通電磁開關閥。