[發明專利]一種雙閥并聯的電液伺服系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201811021119.1
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN110873083B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 蘇世杰;劉霞勇;唐文獻;陳赟;齊繼陽
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B21/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 梁耀文

本發明公開一種雙閥并聯的電液伺服系統包括柱塞泵、三相電機、三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥，所述三相電機與柱塞泵連接，柱塞泵的進油口與油箱連接；柱塞泵的出油口連接單向閥和回油濾油器；回油濾油器和溢流閥均設置在主回油管路上；所述三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥連接，所述三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥的信號端與控制電路模塊連接。其控制方法為先對雙閥并聯的電液伺服系統內的參數進行定義；然后對雙閥并聯的電液伺服系統輸入輸出條件進行約束；再輸入輸出模塊中輸出的數值進行初始化；最后實現模塊的實時控制功能。本發明能夠實現對兩閥的優化配置與控制并對電液伺服系統的精度控制。

技術領域

本發明屬于機械工程領域，特別涉及一種雙閥并聯的電液伺服系統及其控制方法。

背景技術

液壓技術于相較于電動與氣動元件，在同等條件下液壓元件具有更高的功率與力矩和更小的體積，這使得電液伺服系統在結構上可以更加緊湊，同時具有更快的響應速度。因此電液伺服控制技術得以廣泛應用于海洋工程、工業生產、航天技術等領域中。但是隨著市場對電液伺服技術的進一步開發和使用，對于電液伺服系統的精度與要求越來越高，相應的需要對其系統指標提出更高的要求，其中包括系統的控制精度、動態響應性能與瞬間流量等。在實際工況中，遇到對控制元件(伺服閥/比例閥)響應速度要求非常高，輸出流量很大，同時要求成本低，可靠性非常高的電液伺服系統，僅前面兩點，目前國內外市場上沒有可以滿足要求的產品。所以無論在技術方面還是經濟方面，依靠提升單個電磁閥的性能來提升電液伺服系統性能的方式事倍功半，且越來越難以滿足工業生產的需求。采用雙閥并聯控制技術方案，可以同時滿足系統快響應速度、大輸出流量、高可靠性3個方面的要求。

現有技術通過小流量三位四通比例方向閥和大流量三位四通電磁換向閥并聯設置。通過不同閥的分時控制，實現對液壓缸位置的快速調節和精確調節。現有技術通過并聯大范圍粗調節的開關型換向閥和小范圍高精度連續調節的比例閥組成的雙閥并聯分級控制裝置，從而實現對裝置快速精細的控制。

但其雙閥并聯系統只是簡單的將兩個不同的閥進行分時控制使用。雖然在一定程度上實現了針對各個閥的物理特性，選擇合理的工況條件進行使用。但其在流量控制上并沒有實現雙閥的并聯，依然是每個工況下的單閥控制。如果在低成本約束的條件下，在保證系統的快速精確時，上述方法的在精確定位時并不能實現大流量。

現有技術通過控制電磁閥通斷狀態，可以動態改變兩個伺服閥的連接關系，提高設備的可靠性，實現對負載的高速大流量控制。

但其雙閥并聯電液伺服系統只是簡單的將兩個相同的伺服閥并聯組成的系統裝置，其系統只是簡單的將兩個相同的伺服閥同步控制使用，并沒有根據不同的工況，針對閥的不同物理特性進行控制。如果在大流量約束的條件下，在保證系統的快速精確時，上述方法的成本并沒有降低。

因此，為了解決雙閥并聯的大流量、高響應和低成本的控制問題，需要根據各閥的物理特性，研究實現對雙閥的在線優化配置與控制方法，充分發揮其性能優勢。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種通過將大流量比例閥和小流量伺服閥并聯，并以PID控制為內環控制、多變量預測控制為外環控制的復合控制算法，實現對兩閥的優化配置與控制，實現對電液伺服系統的精度控制的雙閥并聯的電液伺服系統及其控制方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供一種雙閥并聯的電液伺服系統，包括柱塞泵、三相電機、三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥，所述三相電機與柱塞泵連接，柱塞泵的進油口與油箱連接；柱塞泵的出油口連接單向閥和回油濾油器；回油濾油器和溢流閥均設置在主回油管路上；所述三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥連接，三位四通伺服電磁閥的一端與回油濾油器，三位四通伺服電磁閥的另一端與液壓缸連接，所述三位四通伺服電磁閥和三位四通比例電磁閥的信號端與控制電路模塊連接。