一種采用泵閥聯(lián)合的高效高精度液壓控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓控制系統(tǒng)，尤其涉及液壓高精度控制領(lǐng)域的一種采用栗閥聯(lián)合的高效高精度液壓控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)液壓高精度控制主要采用閥控方式，通過(guò)比例閥、伺服閥對(duì)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制?？刂崎y采用節(jié)流控制，通過(guò)應(yīng)用適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ軌蛲瓿筛呔鹊倪\(yùn)動(dòng)控制，然而液壓油流經(jīng)閥口產(chǎn)生壓降會(huì)造成能量損失，同時(shí)還會(huì)造成系統(tǒng)發(fā)熱，能耗和發(fā)熱問(wèn)題越來(lái)越成為液壓控制領(lǐng)域著重解決的問(wèn)題。另外，采用傳統(tǒng)三位四通閥對(duì)液壓缸進(jìn)行控制時(shí)，由于其存在內(nèi)部的機(jī)械耦合，無(wú)法完成對(duì)液壓缸兩腔壓力的單獨(dú)控制，造成了能耗的提高。
[0003]采用變量栗或變轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)定量栗的栗控策略能夠很好的降低系統(tǒng)能耗，提高能效，然而栗控系統(tǒng)存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能不佳、控制精度相比閥控差的問(wèn)題。
[0004]國(guó)內(nèi)外研究人員提出了很多方案來(lái)改善液壓控制系統(tǒng)的性能，如采用若干二位二通比例插裝閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三位四通閥，解決機(jī)械耦合問(wèn)題，通過(guò)負(fù)載口獨(dú)立控制來(lái)提高能效;采用蓄能器回收能量提高能量利用效率;用高精度伺服電機(jī)帶動(dòng)定量栗的方式，改善傳統(tǒng)變量栗控系統(tǒng)的控制性能等等。對(duì)于液壓控制系統(tǒng)而言，同時(shí)達(dá)到高精度控制和高能效是系統(tǒng)的最佳狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述存在的不足，本發(fā)明提供一種采用栗閥聯(lián)合的高效高精度液壓控制系統(tǒng)，以栗控和閥控相結(jié)合，伺服電機(jī)帶動(dòng)定量栗通過(guò)前饋控制大部分流量，提高系統(tǒng)能效，二位二通比例插裝閥組合對(duì)栗控產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，完成高效高精度運(yùn)動(dòng)控制。
[0006]本發(fā)明的采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明包括主要由伺服電機(jī)、定量栗、第一二通開(kāi)關(guān)閥、第二二通開(kāi)關(guān)閥組成的栗控部分以及主要由第一二通比例插裝閥、第三二通比例插裝閥、第二二通比例插裝閥、第四二通比例插裝閥、第五二通比例插裝閥、第六二通比例插裝閥和蓄能器組成的閥控部分，栗控部分和閥控部分并聯(lián)連接在油箱和單出桿缸執(zhí)行器之間，并分別對(duì)流量進(jìn)行獨(dú)立控制。
[0008]所述的伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與定量栗相連，定量栗進(jìn)口經(jīng)第二過(guò)濾器與油箱相連，定量栗出口經(jīng)第四二通開(kāi)關(guān)閥與油箱相連，油箱設(shè)有溫度計(jì)，定量栗出口連接單向閥的入口端，單向閥的出口端分別經(jīng)第一二通開(kāi)關(guān)閥、第二二通開(kāi)關(guān)閥連通到單出桿缸執(zhí)行器的無(wú)桿腔和有桿腔，單向閥的出口端經(jīng)第二安全閥連通回油箱，單向閥的出口端經(jīng)第三二通開(kāi)關(guān)閥與蓄能器相連；
[0009]蓄能器分別經(jīng)第一二通比例插裝閥、第二二通比例插裝閥單出桿缸執(zhí)行器的無(wú)桿腔相連，蓄能器分別經(jīng)第三二通比例插裝閥、第四二通比例插裝閥與單出桿缸執(zhí)行器的有桿腔相連，第五二通比例插裝閥、第六二通比例插裝閥分別連接在單出桿缸執(zhí)行器的無(wú)桿腔、有桿腔與油箱之間，蓄能器、單出桿缸執(zhí)行器的無(wú)桿腔和有桿腔出口處分別連接有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器。
[0010]所述第三二通開(kāi)關(guān)閥與蓄能器之間連接有第一過(guò)濾器和第一單向閥，蓄能器經(jīng)第一過(guò)濾器與第一單向閥的出口端相連，第一單向閥的入口端與第三二通開(kāi)關(guān)閥相連，蓄能器經(jīng)第一安全閥與油箱相連。
[0011]所述的第一二通比例插裝閥和第三二通比例插裝閥均為小流量二位二通比例插裝閥，第二二通比例插裝閥、第四二通比例插裝閥、第五二通比例插裝閥和第六二通比例插裝閥均為大流量二位二通比例插裝閥，第一二通開(kāi)關(guān)閥、第二二通開(kāi)關(guān)閥均為大流量二通開(kāi)關(guān)閥，第三二通開(kāi)關(guān)閥、第四二通開(kāi)關(guān)閥均為小流量二通開(kāi)關(guān)閥。
[0012]本發(fā)明的栗控部分完成前饋控制，根據(jù)理論模型計(jì)算量為單出桿缸執(zhí)行器提供流量，由于理論計(jì)算量和實(shí)際存在誤差，由閥控部分通過(guò)反饋調(diào)節(jié)對(duì)單出桿缸執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，完成液壓系統(tǒng)所要求的高精度運(yùn)動(dòng)控制。所述的栗控部分控制負(fù)載所需的絕大部分流量，小部分流量通過(guò)閥控部分控制完成誤差補(bǔ)償，這樣經(jīng)過(guò)控制閥口的流量很小，系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)閥控系統(tǒng)能效提高，造成的能量浪費(fèi)和發(fā)熱情況減少，能夠完成高效運(yùn)動(dòng)控制。
[0013]所述栗控部分的定量栗的出口有三條油路，分別通向單出桿缸執(zhí)行器、蓄能器和油箱:在栗控部分為單出桿缸執(zhí)行器提供流量時(shí)，第一二通開(kāi)關(guān)閥或第二二通開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，第三二通開(kāi)關(guān)閥關(guān)閉；在不需要栗控部分為單出桿缸執(zhí)行器提供流量時(shí)，第一二通開(kāi)關(guān)閥和第二二通開(kāi)關(guān)閥均關(guān)閉，伺服電機(jī)帶動(dòng)定量栗低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]所述在不需要栗控部分為單出桿缸執(zhí)行器提供流量時(shí):若第一壓力傳感器檢測(cè)到蓄能器壓力不足，則第三二通開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)為蓄能器充能;若第一壓力傳感器檢測(cè)到蓄能器壓力充足，則第四二通開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)為栗控部分卸荷，并維持定量栗不停轉(zhuǎn)。
[0015]所述的第一二通比例插裝閥和第三二通比例插裝閥控制蓄能器分別向單出桿缸執(zhí)行器的無(wú)桿腔和有桿腔提供流量，對(duì)栗控部分所產(chǎn)生的控制誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0016]所述的單出桿缸執(zhí)行器無(wú)桿腔和有桿腔的回流流量分別通過(guò)第五二通比例插裝閥、第六二通比例插裝閥流至油箱，或者分別通過(guò)第二二通比例插裝閥、第四二通比例插裝閥流至蓄能器回收。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明能夠完成對(duì)執(zhí)行器的高效高精度運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)栗控部分的前饋控制大部分流量，閥控部分控制小部分流量進(jìn)行誤差補(bǔ)償，能夠減少閥控部分的能量損失，提高系統(tǒng)的能效。
[0019]本發(fā)明閥控部分采用比例二位二通比例插裝閥，采用反饋控制方式，能夠做到執(zhí)行器的高精度運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償。
[0020]本發(fā)明通過(guò)比例插裝閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三位四通伺服閥，能夠降低系統(tǒng)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)載液壓缸兩腔壓力的獨(dú)立控制;通過(guò)向蓄能器回收能量、將栗卸荷等方式，能夠進(jìn)一步做到系統(tǒng)的節(jié)能控制。
[0021]簡(jiǎn)言之，本發(fā)明將二位二通比例插裝閥組和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量栗的方式相結(jié)合，用閥控方式的良好動(dòng)態(tài)性能和控制精度保證控制系統(tǒng)的高精度，用栗控方式控制大部分流量保證控制系統(tǒng)$父尚的能效，兩種控制方式相結(jié)合，能夠使控制系統(tǒng)同時(shí)達(dá)到尚效尚精度的控制效果。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的液壓原理圖。
[0023]圖中:1、第一二通比例插裝閥；2、第二二通比例插裝閥；3、第三二通比例插裝閥；
4、第四二通比例插裝閥；5、第五二通比例插裝閥；6、第六二通比例插裝閥；7、第一二通開(kāi)關(guān)閥；8、第二二通開(kāi)關(guān)閥；9、第三二通開(kāi)關(guān)閥；10、第四二通開(kāi)關(guān)閥；11、單出桿缸執(zhí)行器；12、蓄能器；13、第一安全閥；14、第一過(guò)濾器；15、第一單向閥；16、第二安全閥；17、定量栗；18、伺服電機(jī)；19、第二過(guò)濾器;20、油箱溫度計(jì);21、第一壓力傳感器;22、第二壓力傳感器;23、第三壓力傳感器;24、聯(lián)軸器;25、油箱;26、第二單向閥。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明包括主要由伺服電機(jī)18、定量栗17、第一二通開(kāi)關(guān)閥7、第二二通開(kāi)關(guān)閥8組成的栗控部分以及主要由第一二通比例插裝閥1、第三二通比例插裝閥3、第二二通比例插裝閥2、第四二通比例插裝閥4、第五二通比例插裝閥5、第六二通比例插裝閥6和蓄能器12組成的閥控部分。栗控部分和閥控部分并聯(lián)連接在油箱25和單出桿缸執(zhí)行器11之間，并分別對(duì)流量進(jìn)行獨(dú)立控制。系統(tǒng)并設(shè)置了液壓安全閥、過(guò)濾器、溫度計(jì)、單向閥等其他液壓元件保證系統(tǒng)的正常工作。
[0026]栗控部分的伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與定量液壓栗連接，帶動(dòng)定量栗做變轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)負(fù)載所需流量而改變栗的輸出流量。閥控部分蓄能器的出口連接四個(gè)比例插裝閥，其中一組大流量比例插裝閥和小流量比例插裝閥連接蓄能器和液壓缸無(wú)桿腔，另一組大流量比例插裝閥和小流量比例插裝閥連接蓄能器和液壓缸有桿腔，小流量比例插裝閥對(duì)蓄能器出口流量進(jìn)行控制，大流量比例插裝閥為蓄能器回收系統(tǒng)能量。
[0027]具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明包括伺服電機(jī)18、定量栗17、四個(gè)二通開(kāi)關(guān)閥7、8、9、10、六個(gè)二通比例插裝閥1、2、3、4、5、6、蓄能器12、三個(gè)壓力傳感器21、22、23、單出桿缸執(zhí)行器11、兩個(gè)安全閥13、16和兩個(gè)單向閥15、26。伺服電機(jī)18通過(guò)聯(lián)軸器24與定量栗17相連，定量栗17進(jìn)口經(jīng)第二過(guò)濾器19與油箱25相連，定量栗17出口經(jīng)第四二通開(kāi)關(guān)閥10與油箱25相連，油箱25設(shè)有溫度計(jì)20，定量栗17出口連接單向閥26的入口端，單向閥26的出口端分別經(jīng)第一二通開(kāi)關(guān)閥7、第二二通開(kāi)關(guān)閥8連通到單出桿缸執(zhí)行器11的無(wú)桿腔和有桿腔，單向閥26的出口端經(jīng)第二安全閥16連通回油箱25，單向閥26的出口端經(jīng)第三二通開(kāi)關(guān)閥9與蓄能器12相連;蓄能器12分別經(jīng)第一二通比例插裝閥1、第二二通比例插裝閥2單出桿缸執(zhí)行器11的無(wú)桿腔相連，蓄能器12分別經(jīng)第三二通比例插裝閥3、第四二通比例插裝閥4與單出桿缸執(zhí)行器11的有桿腔相連，第五二通比例插裝閥5、第六二通比例插裝閥6分別連接在單出桿缸執(zhí)行器11的無(wú)桿腔、有桿腔與油箱25之間，蓄能器12、單出桿缸執(zhí)行器11的無(wú)桿腔和有桿腔出口處分別連接有第一壓力傳感器21、第二壓力傳感器22和第三壓力傳感器23。
[0028]第三二通開(kāi)關(guān)閥9與蓄能器12之間連接有第一過(guò)濾器14和第一單向閥15，蓄能器12經(jīng)第一過(guò)濾器14與第一單向閥15的出口端相連，第一單向閥15的入口端與第三二通開(kāi)關(guān)閥9相連，蓄能器12經(jīng)第一安全閥13與油箱25相連。
[0029]第一二通比例插裝閥I和第三二通比例插裝閥3均為小流量二位二通比例插裝閥，第二二通比例插裝閥2、第四二通比例插裝閥4、第五二通比例插裝閥5和第六二通比例插裝閥6均為大流量二位二通比例插裝閥，第一二通開(kāi)關(guān)閥7、第二二通開(kāi)關(guān)閥8均為大流量二通開(kāi)關(guān)閥，第三二通開(kāi)關(guān)閥9、第