[發明專利]一種液壓伺服驅動系統及控制方法

有效

• 申請號: 201611048677.8
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106523480B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 譚慧俊;莊逸;張宇超;凌棫;王晨曦;何小明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B13/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明涉及液壓傳動領域。

背景技術

在風洞試驗中常需要在模型內部安裝驅動系統，該系統因模型結構限制、風洞總體尺寸受限、風洞運行時間受限、流場對于氣動型面的敏感性等多方原因，往往需要具有“大推拉力”、“微小尺寸”、“響應迅速”、“系統總體體積小”、“空間布置方便”等方面特性。

常見的驅動方式主要有電機驅動、氣缸驅動、液壓驅動三種。其中電機驅動具有高精度、系統總體體積小、布置便利的優點，但電機驅動所產生的推拉力與電機體積成正比，在受限空間內尺寸合適的電機難以提供滿足實驗要求的推拉力；氣缸則由于尺寸及氣體特性等原因，氣缸在推力、精度、體積等方面存在缺陷；液壓系統因推力大、工作缸體積可根據需求定制等方面特點而存在滿足風洞試驗對于驅動系統需求的可能。

然而，將傳統液壓系統應用于風洞實驗依然存在以下幾方面不足：

1.傳統的小尺寸液壓缸因整體體積限制，難以布置排氣孔等排氣措施，難以排出系統中空氣。因系統整體容積小，空氣占液壓缸內腔總體體積的比例將顯著上升。由于空氣的可壓縮性遠大于液壓油，殘余空氣將導致系統整體剛度下降，進而引發力源缸啟動時的空推現象，導致系統響應慢、總驅動量下降及精度差的問題。

2.傳統液壓系統存在油箱，電液伺服閥等部件，總體結構較為復雜，總體維護性差。

3.傳統液壓缸油路中各部件常通過硬質管路連接，難以在風洞中布置，更難以滿足風洞中模型位置調節的需求。同時，在系統布置時對各部件的高度關系常有要求，進一步增加了布置的難度。

綜上所述，有必要設計一種新型的微型液壓驅動系統。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種液壓伺服驅動系統，能夠降低液壓缸內殘留空氣造成的系統剛度不足對驅動量下降及運動精度差帶來的影響，提高驅動系統的響應速度及驅動精度。同時提升系統維護性，降低其布置難度。

為達到上述目的，本發明可采用如下技術方案：

一種液壓伺服驅動系統，包括工作液壓缸、由該工作液壓缸驅動的負載；所述工作液壓缸具有工作缸體、位于工作缸體內的活塞及自活塞延伸出工作缸體并與負載連接的活塞桿；其中活塞將工作缸體分為兩部分，其中沒有活塞桿的部分為無桿腔、有活塞桿的部分為有桿腔；無桿腔與有桿腔內均填充液壓油，還包括第一液壓油源及第二液壓油源；所述第一液壓油源通過第一管道連通無桿腔，第二液壓油源通過第二管道連通有桿腔。

有益效果：

相對于現有技術，本發明液壓伺服驅動系統將傳統的單一聯通油路拆分為兩個獨立封閉油路，工作缸的有桿腔與無桿腔分別由兩個相互獨立的液壓油源驅動，在驅動負載之前可以同時向有桿腔與無桿腔內同時施加壓力而使有桿腔和無桿腔內的殘余空氣處于高度壓縮狀態，即大幅增強系統總體剛度。并且，本驅動系統中取消了油缸及電液伺服閥等部件，簡化了系統，提升了其可靠性。同時，有桿腔和無桿腔內的油壓相互獨立控制，通過施加適當的控制方法可以實現快速啟動、停止，承受動態負載等多種運行方式與功能。

進一步的，所述第一液壓油源為第一輔液壓缸，第二液壓油源為第二輔液壓缸；所述第一輔液壓缸內設有第一輔活塞及自第一輔活塞延伸的第一輔活塞桿；第二輔液壓缸內設有第二輔活塞及自第二輔活塞延伸的第二輔液壓桿；所述第一輔活塞桿連接有第一伺服電機，第二輔活塞桿連接有第二伺服電機；第一伺服電機驅動第一輔液壓桿而將第一輔液壓缸的液壓油壓入無桿腔、或將無桿腔內的液壓油抽回第一輔液壓缸；第二伺服電機驅動第二輔液壓桿而將第二輔液壓缸的液壓油壓入有桿腔、或將有桿腔內的液壓油抽回第二輔液壓缸；所述第一輔活塞桿連接有第一位移傳感器，第二輔活塞桿連接有第二位移傳感器。本發明中采用液壓缸作為液壓油源，能夠提供穩定且易于控制的液壓油壓入或抽出，也便于位移傳感器的監測。

進一步的，還設有監測第一管道內油壓的第一壓力傳感器、監測第二管道內油壓的第二壓力傳感器、監測負載運動的主位移傳感器、運動控制模塊及連接運動控制模塊的上位機；所述運動控制模塊同時連接第一位移傳感器、第二位移傳感器、第一伺服電機、第二伺服電機、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、主位移傳感器。設置的這些傳感器能夠實時監測各部分的壓力或者位移數據，為精確的控制驅動系統工作提供數據支持。