[發明專利]一種伺服液壓能源雙閉環控制系統及方法

有效

• 申請號: 201610921926.3
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN107975519B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 聶來曉;李鋼;盛文巍;沈立;王靜;劉睿智
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

本發明屬于伺服機構液壓能源控制領域，具體涉及一種伺服液壓能源雙閉環控制系統及方法。本發明中，輸入壓力P經過第一個加法器流向PID控制器一，PID控制器一流向壓力電流信號轉換一，壓力電流信號轉換一經過第二個加法器后流向比例溢流閥，比例溢流閥流向電流傳感器和液壓回路，液壓回路輸出壓力P”經過壓力傳感器后流向第一個加法器；輸入壓力P流向壓力電流信號轉換二得到電流I，電流I與電流傳感器輸出的反饋電流I’經過第三個加法器流向PID控制器二，PID控制器二流向第二個加法器。本發明能夠根據液壓能源系統工作狀態在壓力電流雙閉環、單獨壓力閉環和單獨電流閉環之間實行自動切換，從而提高伺服液壓能源系統控制的速度和可靠性。

技術領域

本發明屬于伺服機構液壓能源控制領域，具體涉及一種伺服液壓能源雙閉環控制系統及方法。

背景技術

伺服機構是我國對運載火箭飛行控制執行機構子系統的統稱。伺服液壓能源是伺服機構的重要組成部分，為伺服機構提供穩定的壓力輸出，具有大功率、高響應等特點。伺服液壓能源壓力主要由比例溢流閥開度調節控制，傳統的控制方法有人工調節控制和壓力反饋閉環自動控制。人工調節控制通過操作旋鈕或按鍵等方式，具有人工成本高，容易誤操作等特點，壓力閉環自動控制通過壓力傳感器將能源壓力采集反饋給計算機或嵌入式控制系統，由計算機或嵌入式控制系統處理后，經過信號轉換調節比例溢流閥直至能源壓力達到目標值，解決了人工調節控制的缺點，但存在響應速度慢、在大功率、強電磁干擾環境下可靠性不足的特點。

發明內容

本發明解決的技術問題：針對現有技術的不足，提供一種伺服液壓能源雙閉環控制系統及方法，能夠根據液壓能源系統工作狀態在壓力電流雙閉環、單獨壓力閉環和單獨電流閉環之間實行自動切換，從而提高伺服液壓能源系統控制的速度和可靠性。

本發明采用的技術方案：

一種伺服液壓能源雙閉環控制系統，包括：壓力傳感器，電流傳感器，壓力電流信號轉換一、壓力電流信號轉換二，PID控制器一、PID控制器二，比例溢流閥，液壓回路；輸入壓力P經過第一個加法器流向PID控制器一，PID控制器一的輸出量流向壓力電流信號轉換一，壓力電流信號轉換一的輸出量經過第二個加法器后流向比例溢流閥，比例溢流閥分別連接電流傳感器和液壓回路，液壓回路輸出壓力P”經過壓力傳感器后流向第一個加法器；輸入壓力P流向壓力電流信號轉換二得到電流I，電流I與電流傳感器輸出的反饋電流I’經過第三個加法器流向PID控制器二，PID控制器二的輸出量流向第二個加法器。

壓力外環包括PID控制器一、壓力電流信號轉換一、比例溢流閥、液壓回路和壓力傳感器；輸入壓力P為目標壓力，壓力傳感器采集當前輸出壓力P”得到反饋壓力P’，P’與輸入壓力P作差得到的偏差信號△P作為PID控制器一的輸入，PID控制器一的輸出經過壓力電流信號轉換一進入加法器。

電流內環包括壓力電流信號轉換二、PID控制器二、比例溢流閥和電流傳感器，輸入壓力P進入壓力電流轉換二變成目標電流I，通過電流傳感器采集比例溢流閥電流，得到反饋電流I’，I’與目標電流值I作差得到的偏差信號△I作為PID控制器二的輸入，PID控制器二的輸出進入加法器；

一種伺服液壓能源雙閉環控制方法，包括如下步驟：

步驟1、理論分析或實驗得到輸入壓力P與比例溢流閥控制電流I總的轉換關系用于壓力電流信號轉換一和壓力電流信號轉換二中；

步驟2、輸入壓力P，在壓力外環通過壓力傳感器采集當前壓力值，在電流內環通過電流傳感器采集比例溢流閥電流值，判斷當前壓力傳感器和電流傳感器工作狀態，選擇控制方法；

步驟3、根據步驟2得到的控制方法，提出控制策略；

步驟4、在加法器將PID控制器一輸出經過壓力電流轉換、PID控制器二的輸出相加后，輸入比例溢流閥調節其開度，從而調節液壓能源壓力值。