[發明專利]一種采用比例閥、微型高速數字閥聯合控制的液壓缸位置控制系統及方法

在審

• 申請號: 201811090293.1
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109488646A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 張軍輝;楊梅生;徐兵;張華揚;許浩功
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B13/04;F15B15/14;F15B21/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種采用比例閥、微型高速數字閥聯合控制的液壓缸位置控制系統及方法，該系統包括油箱、吸油過濾器、主泵、電動機、安全閥、主油路過濾器、控制閥組、位移傳感器和液壓缸；控制閥組包括四個微型高速數字閥和比例閥，比例閥實現位置控制系統對液壓缸位置的快速調節，微型高速數字閥實現對液壓缸位置的精確調節。本發明系統采用比例閥與微型高速數字閥聯合控制，避免采用高精度的伺服閥，降低了系統成本；采用的微型高速數字閥結構簡單，滿足高溫高壓等特殊工況環境，故障率低，采用的普通比例閥對復雜工況具有良好的適應性，提高了系統的可靠性；采用比例閥與微型高速數字閥聯合控制，構成了并聯通路，提高了系統冗余度。

技術領域

本發明屬于液壓控制系統領域，尤其涉及一種采用比例閥、微型高速數字閥聯合控制的液壓缸位置控制系統及方法。

背景技術

位置控制系統是采用位移傳感器檢測被控對象的位置變化，并以閉環負反饋控制方式工作，將控制指令所表達的被控對象的機械位置快速、高精度的轉變為被控對象實際物理位置的液壓控制系統。位置控制系統在實際生產生活中應用十分廣泛，位置控制系統既可以獨自構成系統，如機床運動滑臺的位置控制系統；也經常作為執行元件參與構建大型控制系統，這時，位置控制系統是一個高頻響高精度執行器，如飛機飛行控制系統中包含的多個電業伺服作動器。

目前的電液位置控制系統采用電液伺服閥作控制元件，成本花費巨大而且對系統的要求較高。電液高速數字閥是一種機、電、液一體化的智能型液壓基礎元件，具有對油液的清潔度要求較低，抗污染能力強，可靠性高以及加工制造成本低，裝配調試周期短等優點。而液壓系統對低成本，高可靠性和冗余度的要求，使數字液壓技術替代傳統的比例伺服技術提出了實際應用需求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種采用比例閥、微型高速數字閥聯合控制的液壓缸位置控制系統及方法，該系統具有結構簡單、成本低、控制精度高、使用壽命長的特點。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種采用比例閥、微型高速數字閥聯合控制的液壓缸位置控制系統，包括油箱、吸油過濾器、主泵、電動機、安全閥、主油路過濾器、控制閥組、位移傳感器和液壓缸；所述主泵的吸油口通過吸油過濾器與油箱連接，所述主泵的排油口與主油路過濾器連接，且主泵與電動機連接；所述控制閥組具有主進油口、主回油口、A工作油口和B工作油口；所述主油路過濾器后的油路通道設置兩個分支，分別與安全閥、控制閥組的主進油口相連；所述控制閥組的A工作油口和B工作油口分別與液壓缸的無桿腔和有桿腔相連；所述控制閥組的主回油口與油箱連接；

所述控制閥組包括第一微型高速數字閥、第二微型高速數字閥、比例閥、第三微型高速數字閥、第四微型高速數字閥；所述控制閥組的主進油口設置三個分支，分別與比例閥的主進油口、第三微型高速數字閥的進油口、第四微型高速數字閥的進油口相連；所述控制閥組的主回油口設置三個分支，分別與比例閥的主回油口、第一微型高速數字閥的出油口、第二微型高速數字閥的出油口相連；所述控制閥組的A工作油口設置三個分支，分別與比例閥的A工作油口、第一微型高速數字閥的進油口、第三微型高速數字閥的出油口相連；所述控制閥組的B工作油口設置三個分支，分別與比例閥的B工作油口、第二微型高速數字閥的進油口、第四微型高速數字閥的出油口相連；所述位移傳感器連接液壓缸，用于測量液壓缸的活塞位置。

進一步地，所述比例閥的流量大于第一微型高速數字閥、第二微型高速數字閥、第三微型高速數字閥、第四微型高速數字閥的流量，所述比例閥實現位置控制系統對液壓缸位置的快速調節；所述第一微型高速數字閥、第二微型高速數字閥、第三微型高速數字閥、第四微型高速數字閥實現對液壓缸位置的精確調節。

進一步地，所述第一微型高速數字閥、第二微型高速數字閥、第三微型高速數字閥、第四微型高速數字閥采用電脈沖信號控制，使得微型高速數字閥流量離散化。

進一步地，所述電脈沖信號采用PWM控制，通過調節脈沖信號的頻率與占空比，設定微型高速數字閥的脈沖流量，達到調節系統位置精度的目的。