[發明專利]一種基于容腔調節的鋼軌打磨壓力控制系統

在審

• 申請號: 201611030867.7
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN108081136A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 祝鳳娟
• 申請（專利權）人: 祝鳳娟
• 主分類號: B24B51/00
• 分類號: B24B51/00;F15B11/08;F15B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于容腔調節的鋼軌打磨壓力控制系統，通過分析該系統工作原理，結合作業環境建立其數學模型，研究了相應的控制策略，最終實現在保障打磨壓力控制精度的前提下，降低強制擾動作用帶來的壓力波動問題。該控制系統可以通過在實際系統中安裝容腔調節器來實現，具有很好的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于容腔調節的鋼軌打磨壓力控制系統，適用于機械領域。

背景技術

早期的打磨列車在打磨壓力輸出方面大多采用液壓傳動的方式。氣動技術本身具有低成本、無污染以及高安全性等優勢，在鋼軌打磨方面有著逐漸取代液壓傳動系統的趨勢。在打磨作業過程中，由于車體晃動以及鋼軌自身不平順等原因，給壓力控制系統帶來強制擾動，導致打磨壓力波動，最終影響打磨質量甚至造成鋼軌損傷。而氣動系統固有的強非線性導致了控制打磨壓力波動的難度增大.研究鋼軌打磨過程中如何降低氣動系統壓力波動，對于設計鋼軌打磨列車以及提高鋼軌打磨質量有著重要的意義。

之前人們都是在假定額定力負載的情況下進行壓力控制研究，對于強制擾動作用下的系統穩定控制研究較少。

發明內容

本發明提出了一種基于容腔調節的鋼軌打磨壓力控制系統，通過分析該系統工作原理，結合作業環境建立其數學模型，研究了相應的控制策略，最終實現在保障打磨壓力控制精度的前提下，降低強制擾動作用帶來的壓力波動問題。

本發明所采用的技術方案是：

所述控制系統采用雙閉環控制方式，內環以氣缸有桿腔壓力作為反饋量，主要用于保障打磨氣缸背壓穩定；外環以氣缸輸出壓力為反饋量，控制氣缸打磨壓力趨于恒定；容腔調節器在該過程中起到吸收擾動的作用，通過設計容腔調節器行為分析控制方案，保障系統整體控制性能。

所述控制系統在傳統鋼軌打磨壓力控制系統中加入容腔調節器能夠有效降低作業過程中由于沖擊擾動與波磨擾動帶來的壓力波動。

所述控制系統中，容腔調節器的介入會導致系統控制精度降低，而配合所設計的控制策略能夠在保證壓力控制精度的前提下有效降低打磨壓力波動。

本發明的有益效果是：該控制系統可以通過在實際系統中安裝容腔調節器來實現，具有很好的實用價值。

附圖說明

圖1是本發明的打磨壓力系統結構原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，容腔調節器的主要作用是通過間接調節系統容腔大小來提高系統抗擾動的能力。打磨過程中，當擾動較大時，通過增大打磨氣缸施壓端容腔吸收壓力波動，在平穩階段減小，打磨氣缸施壓端容腔提高系統響應速度。

容腔調節器是由比例流量閥A1，儲氣罐R1與換向閥A2組成。通過控制比例流量閥A1調節進出調節器流量，起到等效調節被控環節容腔大小的作用。

鋼軌打磨作業系統應用于鋼軌打磨列車單打磨系統作業過程中的壓力輸出部分，氣體由氣源S1經過儲氣罐R2以及氣動三聯件A5后，分別流入位于氣缸有桿腔與無桿腔端比例減壓閥A4與A3。作業過程中控制A4與A3輸出端壓力實現打磨壓力的輸出。容腔調節器安裝在氣缸無桿腔人口處，在打磨作業過程中，通過等效調節無桿腔容腔大小實現吸收壓力波動。

氣缸受迫運動導致氣缸容腔體積發生變化，在容腔模型中，將氣缸容腔體積等效為初始體積與受迫變化體積兩個部分。

系統采用雙閉環控制方式，內環以氣缸有桿腔壓力作為反饋量，主要用于保障打磨氣缸背壓穩定；外環以氣缸輸出壓力為反饋量，控制氣缸打磨壓力趨于恒定;容腔調節器在該過程中起到吸收擾動的作用，通過設計容腔調節器行為分析控制方案，保障系統整體控制性能。