[發(fā)明專利]雙液壓缸流量補償同步起豎裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711323712.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108180180B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建英;董法堂;趙忠強;李世銘
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: F15B11/22
• 分類號: F15B11/22;F15B13/06;F15B21/02
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1.一種雙液壓缸流量補償同步起豎裝置的控制方法，其特征是：主要由液壓缸、活塞桿、油泵、伺服閥、油箱、位移傳感器、控制器、溢流閥、電腦組成，油泵連接有油箱，從油箱中吸油，溢流閥在回油路上連接油箱，油泵的輸油口連接到第一伺服閥的進油口進而向其供油，第一伺服閥的輸油口與第一液壓缸的兩個進油腔相連接，進而推動與第一液壓缸的活塞固定連接的第一活塞桿的運動，并由控制器控制第一伺服閥的輸出油量，而第一伺服閥的出油口直接接入油箱，油泵的輸油口還連接到第二伺服閥的進油口進而向其供油，第二伺服閥的輸油口與第二液壓缸的兩個進油腔相連接，進而推動與第二液壓缸的活塞固定連接的第二活塞桿的運動，并由控制器控制第二伺服閥的輸出油量，而第二伺服閥的出油口直接接入油箱，第一活塞桿的一端與第一位移傳感器連接，第二活塞桿的一端與第二位移傳感器連接，根據(jù)位移傳感器檢測的結(jié)果分別經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器發(fā)送到電腦，由電腦計算得到位移差值，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換器發(fā)送給第一控制器和第二控制器，第一控制器和第二控制器根據(jù)位移差值分別對第一伺服閥和第二伺服閥的輸油管道的流量多次調(diào)節(jié)，直到電腦計算的位移差值為零為止；

通過設(shè)計第一控制器和第二控制器的方式實現(xiàn)對第一伺服閥和第二伺服閥的輸油管道的油量控制，通過以下4個公式實現(xiàn)對伺服閥輸入電流的相應(yīng)調(diào)節(jié)，公式如下：

第一公式X_v＝K_xvΔi

第二公式

第三公式

第四公式

第一公式中,X_v是伺服閥閥芯位移，K_xv是伺服閥閥系數(shù)，Δi是伺服閥的輸入電流變化量；

第二公式中，k_q是伺服閥流量增益，k_c是伺服閥流量壓力系數(shù)，P_l是負載壓力；A₁是液壓缸活塞截面積，S是拉普拉斯變換將微分線性化后的數(shù)學(xué)算子，X_p是活塞位移，是液壓缸總的泄露系數(shù)，v_t是液壓缸總的壓縮容積，β_e是液壓缸有效體積彈性模量；A₂是液壓缸活塞桿的截面積；第三公式中,M_t是活塞及負載折算到活塞上的總質(zhì)量，B_p是活塞及負載的粘性阻尼系數(shù)，K是負載彈簧剛度，F(xiàn)_l是作用在活塞上的任意外負載力；第四公式中，ΔX_v伺服閥閥芯位移增量；ΔX_p是第一活塞桿和第二活塞桿的位移差；

通過以上公式生成系統(tǒng)框圖，做出控制部分；

當Δx＞0或者Δx＜0時，假設(shè)(Δx＝X_p1-X_p2)

F₁₁＝F₁₂；

當Δx＞0時，對于第一液壓缸，由液壓缸和負載的力平衡方程

(1)有相等實根時

其中：c₁、c₂－任意常數(shù)；

(2)當B_p²-4M_tK＜0時，

(3)當B_p²-4M_tK＞0時，

x₁是方程的通解，x^*是方程的特解；

則第一液壓缸的活塞桿位移為X_p1＝x₁+x^*

同理，第二液壓缸的通解與第一液壓缸相同，即第二液壓缸的活塞桿位移為X_p2＝x₁+x^*′

即

求解上式得

當Δx＜0時，即x_p1＜x_p2，其和Δx＞0相同，都可以應(yīng)用結(jié)果；

對于伺服閥流量方程，當閥控缸電液伺服系統(tǒng)達到動態(tài)平衡階段時，得到力的平衡方程

p₁A₁-p₂A₂＝F₁ (3)

式中，p₁為伺服缸無桿腔內(nèi)的壓力，p₂為液壓伺服缸有桿腔內(nèi)的壓力，A₁為伺服液壓缸活塞的截面積，A₂為伺服液壓缸活塞桿的截面積，F(xiàn)₁為伺服液壓缸的負載力；

把液壓缸的活塞桿向外伸出的方向規(guī)定為正方向，設(shè)定系統(tǒng)負載壓力為q_l；

根據(jù)式(3)得到

其中

由此q_l＝k_qΔX_v-k_cP_l (4)

伺服缸的流量連續(xù)性方程

合并(4)和(5)得到

結(jié)合(6)和(2)得到

為了實現(xiàn)兩缸的同步運動，必須使X_p1＝X_p2，所以通過上述算法，通過控制伺服閥閥芯位移實現(xiàn)雙液壓缸同步。