[發明專利]一種液壓機的被動式動態調平控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710197681.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106696341B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 杜恒;張玻溶;蔡文杰;陳淑梅;陳暉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B30B15/16
• 分類號: B30B15/16
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種液壓機的被動式動態調平控制系統，包括控制器、恒壓油源（P1）、第一高壓油源（P2）、油箱、第一、第二、第三和第四位移傳感器以及第一動態調平液壓子系統（S1）、第二動態調平液壓子系統（S2）、第三動態調平液壓子系統S3、第四動態調平液壓子系統（S4），第一、第二、第三和第四動態調平液壓子系統均由第一單向閥、第一、第二和第三電磁球閥以及第一、第二和第三調平溢流閥組成；第一、第二和第三電磁球閥的進油口相連通，并接第一調平液壓缸的無桿腔；第一、第二、第三電磁球閥的出油口分別與第一、第二、第三調平溢流閥的進油口相連通；第一、第二和第三調平溢流閥的出油口相連通并接回油箱。抗干擾能力強，穩定性高。

技術領域

本發明涉及液壓控制系統，尤其涉及一種液壓機的被動式動態調平控制系統及其控制方法。

背景技術

液壓機活動梁動態調平控制系統廣泛應用于金屬模鍛成型設備、金屬拉伸成型設備和復合材料模壓成型設備。液壓機活動梁動態調平控制系統的應用，能顯著提高制件精度，減少模具磨損，延長壓機壽命，現已成為衡量液壓機制造水平的關鍵技術之一，其相關技術的突破與完善有著重要的意義。

當前，液壓機的動態調平控制系統設計主要圍繞以下兩方面展開：

（1）動態調平控制系統設計：通過兩個比例閥主動控制液壓機滑塊四角上下端組成力偶矩組的八根調平柱塞缸，采用雙向力偶調平的原理，實現主動動態調平控制，從而提高調平精度，縮短響應時間，降低制造成本（如參考專利201010243672.7）；通過五個伺服閥主動控制液壓機滑塊上端的五根主缸，兩個伺服閥被動控制液壓機滑塊下端的四根調平液壓缸，實現主、被動聯合動態調平控制，從而提高控制精度和響應速度（如參考專利201410015025.9）；通過對四個比例溢流閥進行控制，進而對四個液壓機回程缸進行壓力控制，實現被動動態調平（如參考專利201110156344.8）；通過將液壓機四角下端每個對角線上的的兩根雙作用活塞缸作為一個控制單元組，由液壓泵直接對兩個控制單元組進行控制，采用力偶調平的原理，實現被動動態調平，從而在一定程度上保證液壓機活動梁運動過程中的水平狀態（如參考專利US4515551A）。

（2）動態調平控制方法設計：通過五軸液壓同步控制器控制四個比例換向閥的方向及閥口開度，進而對四個調平液壓缸進行控制，實現被動調平，從而提高調平精度和穩定性（如參考專利200910070144.3）；通過PID 控制器并設定虛擬軸模型對四個高頻響比例伺服閥進行閉環控制，進而對四個調平液壓缸進行位置閉環控制，實現被動調平，從而消除了憑經驗來選取主動缸所帶來的調平誤差，提高了控制精度（如參考專利201310580365.1）；通過PID 控制器并設定虛擬軸模型對四個比例換向閥進行閉環控制，進而對四個回程缸進行閉環控制，實現被動調平（如參考專利JPH0284308A）。現有專利能夠在一定程度上實現液壓機活動梁的動態調平，但仍存在以下一些不足，主要表現在：

（1）電液比例動態調平控制系統制造、維修成本高。現有技術多采用電液比例控制系統進行壓機活動梁的動態調平，雖具有較高的控制精度，但多采用多軸控制器與比例閥、比例伺服閥相結合或使用多個比例閥的結構構成調平控制系統，大大增加了液壓機的制造成本；或采用比例閥直接對回程缸進行控制，雖簡化了結構但仍無法避免調平控制系統制造成本較高的缺點。

（2）電液比例動態調平控制系統算法復雜，控制難度大。現有技術多采用PID 控制器并設定虛擬軸模型對四個高頻響比例伺服閥或比例換向閥進行閉環控制，進而對四個調平液壓缸或回程缸進行閉環控制，實現被動調平，但由于在實際壓機調試與檢修的過程中，需要根據工程師經驗初選PID控制器的關鍵設定參數比例增益K_P、積分增益K_I、微分增益K_D，再進一步進行較為繁瑣的調試，從而得到適用于實際工況下壓機的PID控制器的關鍵設定參數，大大增加了調試和維修的時間和難度，增加了生產和維修成本。