[發明專利]多液壓缸交叉耦合同步控制系統及同步控制方法

在審

• 申請號: 202011406404.2
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112576562A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王磊;劉剛;楊學蒙;萬濤;張偉;佘瑩瑩;姜勇;嚴智遠;劉承;劉元;張英浩
• 申請（專利權）人: 武漢第二船舶設計研究所（中國船舶重工集團公司第七一九研究所）
• 主分類號: F15B11/22
• 分類號: F15B11/22;F15B15/28;F15B13/02;F15B21/08;F15B19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 呂偉盼

本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，包括多個液壓位置伺服鏈路，每個所述液壓位置伺服鏈路用于控制一個垂蕩液壓缸的動作；其中，每兩個所述液壓位置伺服鏈路耦合，以實現每兩個所述液壓位置伺服鏈路同步控制。本發明提供的多液壓缸耦合同步控制系統，通過設置多個液壓位置伺服鏈路，并使其兩兩耦合，保證了兩個垂蕩液壓缸同步控制，克服了相位滯后，提高了液壓控制系統的穩定性，保證了多液壓缸的同步控制精度。

技術領域

本發明涉及液壓同步控制技術領域，尤其涉及一種多液壓缸耦合同步控制系統及一種多液壓缸交叉耦合同步控制方法。

背景技術

液壓同步控制系統與其他形式的同步控制系統如電機同步控制系統相比，其優勢體現在操作方便、易于控制、結構簡單并且非常適合大功率的應用場合。因此，在越來越多的金屬加工設備、冶金機械、工程機械及驅動裝置中，為了增大驅動力，通常采用雙液壓缸甚至多液壓缸協同工作，應運而生的是對于高精度同步控制技術的迫切需要。

液壓同步控制一直以來都受到業界的廣泛關注，但高精度的同步控制仍然沒有得到真正的解決。主要影響因素有：比例閥的中位死區、時變的流量增益、液壓缸的摩擦力、液壓系統制造精度等。除上述的各因素之外，再加上在多個液壓缸同時驅動一個負載時，負載的不平衡性、液壓缸的泄露、多個液壓缸之間的耦合作用等等因素，使得比例閥控液壓缸同步系統成為一個典型的非線性、時變的控制系統。尤其是面向大負載載重平臺對象時，同步系統容易出現以下問題：一是系統負載慣性較大，容易導致相位滯后；二是液壓系統彈性較大、阻尼較小，容易引起振蕩；三是垂蕩、橫搖、縱搖運動弱耦合、存在機械變形。針對這些關鍵問題的存在，特別是在高速高精度下如何獲得系統的高品質與穩定的魯棒性，目前的控制方法并未從根本上解決多套閥控液壓缸的同步控制問題。

發明內容

本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統及一種多液壓缸耦合同步控制方法，用以解決現有技術中多套閥控液壓缸同步控制精度低的問題。

本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，包括：包括多個液壓位置伺服鏈路，每個所述液壓位置伺服鏈路用于控制一個垂蕩液壓缸的動作；其中，每兩個所述液壓位置伺服鏈路耦合，以實現每兩個所述液壓位置伺服鏈路同步控制。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，多個所述液壓位置伺服鏈路包括4個所述液壓位置伺服鏈路，其中，第一液壓位置伺服鏈路與第三液壓位置伺服鏈路交叉耦合，第二液壓位置伺服鏈路與第四液壓位置伺服鏈路交叉耦合。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，每個所述液壓位置伺服鏈路包括：垂蕩液壓缸；伺服閥，與所述垂蕩液壓缸電連接，用于驅動所述垂蕩液壓缸動作；位置復合控制機構，與所述伺服閥電連接，用于獲取伺服閥閥芯的開度指令，并驅動所述伺服閥閥芯動作。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，所述位置復合控制機構包括：位置控制器組件，用于進行所述垂蕩液壓缸的位置閉環處理計算；速度控制器，用于進行所述垂蕩液壓缸的速度閉環處理計算；壓差控制器組件，與所述伺服閥電連接，用于進行所述垂蕩液壓缸的壓差閉環控制。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，所述位置控制器組件包括：位置控制器，包括第一PID調節子模塊，用于根據PID控制算法計算所述垂蕩液壓缸的速度控制量；位置傳感器，安裝在所述垂蕩液壓缸的活塞桿上，用于檢測所述垂蕩液壓缸的活塞桿伸縮位置的行程。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，速度控制器包括比例前饋調節子模塊，用于計算所述垂蕩液壓缸的壓差控制量。

根據本發明提供一種多液壓缸耦合同步控制系統，所述壓差控制器組件包括：壓差控制器，包括第二PID調節子模塊，用于計算所述伺服閥的閥芯控制量；壓差傳感器，安裝在所述垂蕩液壓缸的有桿腔及無桿腔的供油油管上，用于檢測所述垂蕩液壓缸的有桿腔及無桿腔的壓力及其差值。