[發明專利]一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器及控制方法

有效

• 申請號: 201810384940.3
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108412847B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 張樹忠;黃豪杰;練國富;唐一文;晏岱
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B13/02;F15B19/00
• 代理公司: 福州市京華專利代理事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 林云嬌

本發明提供一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器，包括一個液壓控制模塊、一個位置控制電靜液執行模塊、一個負載補償電靜液作動模塊及一個電氣控制模塊，所述液壓控制模塊包括一個復合式液壓缸、一個位移傳感器及四個第一電磁換向閥，所述位置控制電靜液執行模塊和負載補償電靜液作動模塊均包括兩個壓力傳感器、兩個第二電磁換向閥、一個定排量液壓泵及一個電機，所述電氣控制模塊包括兩個電機驅動器、一個電源、一個蓄能器及一個控制器。本發明還提供一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器的控制方法，解耦泵速度對負載條件的依賴性，解決現有電靜液作動器系統的控制精度、動態性能和負載能力之間的矛盾。

技術領域

本發明涉及一種液壓控制系統，尤其涉及一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器及控制方法。

背景技術

現有閥控系統：發動機-變量泵-多路閥-多執行元件的驅動系統，需要集中油源供油，通過長管路把油液送到各點的執行元件處，管路遍布機器，存在大量沿程損失以及潛在的泄漏。此外，壓力油液經過閥口的時候不可避免地會產生大量的節流損失，從而導致系統效率較低。

而電靜液伺服作動器，由于伺服電機在驅動的同時，就能實現變速、變向和變轉矩來控制執行元件，使得液壓回路大為簡化，布置靈活，效率較高且節能，但在系統動態特性的快速性，即響應特性方面不如傳統系統。

電動靜液作動器其實質是一個無伺服閥的泵控液壓馬達或泵控液壓缸系統，應用數字控制器對電機實施脈寬調制，從而驅動液壓泵來控制執行元件。由于該系統效率高，布置靈活，因此在大功率液壓伺服系統得到廣泛應用。

電動靜液作動器的工作原理為控制器根據控制指令和傳感器反饋發出控制信號，控制電機的轉速轉矩，從而帶動定量液壓泵以變轉速旋轉，通過改變定量液壓泵的輸出流量來控制液壓缸的輸出位移和力矩。蓄能器通過單向閥向低壓管道補油，用于補償定量液壓泵和液壓缸的泄漏，并保證低壓管道有一個恒定的壓力值，以防止出現氣穴現象和空氣滲入系統。安全閥用于防止系統正反兩個方向上的壓力過高。由于液壓泵和液壓缸直接相連，在忽略泄漏的情況下輸入輸出的流量相等，系統的效率較高。

目前市場上的電靜液作動器可實現連續或多級變速，但其在變負載的控制性能(如動態性能、位置精度等)有待于進一步提高，為解決現有電靜液作動器系統的控制精度、動態性能和負載能力之間的矛盾，而提出了一種用于閉環位置控制的新型電靜液作動系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題之一，在于提供一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器，是一種用于閉環位置控制的新型電靜液作動系統，一方面滿足生產制造中的響應時間、速度等性能要求，另一方面又能實現作動器高精確度的位置控制，通過一種復合桿型雙電靜液作動器的來解耦泵速度對負載條件的依賴性，解決現有電靜液作動器系統的控制精度、動態性能和負載能力之間的矛盾。

本發明的問題之一，是這樣實現的：

一種帶負載補償高位置精度的電靜液執行器，包括一個液壓控制模塊、一個位置控制電靜液執行模塊、一個負載補償電靜液作動模塊及一個電氣控制模塊；

所述液壓控制模塊包括一個復合式液壓缸、一個位移傳感器及四個第一電磁換向閥，所述位移傳感器安裝于復合式液壓缸的活塞端部，四個所述第一電磁換向閥的進油口一一對應連接至復合式液壓缸的各腔進油口；

所述位置控制電靜液執行模塊和負載補償電靜液作動模塊均包括兩個壓力傳感器、兩個第二電磁換向閥、一個定排量液壓泵及一個電機，各個所述第二電磁換向閥的出油口通過油路通道對應連接至復合式液壓缸的各腔進油口，對應的兩個所述第二電磁換向閥的進油口通過液壓管道分別連接至一定排量液壓泵的兩端，所述定排量液壓泵的控制端連接至電機，各個所述壓力傳感器安裝于對應的油路通道上；所述位置控制電靜液執行模塊還包括兩個液控單向閥，串聯的兩個所述液控單向閥的兩端分別連接至位置控制電靜液執行模塊中對應的兩個液壓管道上；所述負載補償電靜液作動模塊還包括兩個止回閥，串聯的兩個所述止回閥的兩端分別連接至負載補償電靜液作動模塊中對應的兩個液壓管道上；