CN103148063A - 阀控缸液压伺服系统位置和压力主从控制方法 - Google Patents

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Abstract

阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制，属于大流量、高速度液压伺服系统控制技术领域，其特征是：在该阀控缸液压伺服系统中把位置信号作为整个系统的主反馈信号，位置控制作为整个系统的主闭环控制；压力信号作为从控制信号，压力反馈控制作为从闭环控制；在从闭环控制中引入压力转换增益，当执行机构载荷达到主从控制压力设定范围，阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制启动，把实际压力信号与给定压力信号相比较得到的结果转换为位置偏差信号，将偏差信号补偿到整个系统的位置闭环回路中，系统根据总的位置偏差信号通过主从PID控制器对伺服阀进行调节，实现液压缸位置的精确调节。本发明的优点及积极效果是实现了液压伺服系统位置和压力的主从控制，提高系统控制精度并改善系统控制性能。

Description

阀控缸液压伺服系统位置和压力主从控制方法
技术领域
本发明属于大流量、高速度液压伺服系统控制技术领域，具体涉及阀控缸液压伺服系统位置和压力的主从控制方法。
背景技术
在大流量、高速度阀控缸液压伺服系统中，很多情况下都要实现位置和压力的主从控制，这就需要建立混合控制模型。系统的位置和压力混合控制模型非常复杂，具有非线性和极大的不确定性，而且工作环境往往存在一些未知的干扰，因此其控制性能，如稳定性、频率响应或负载灵敏度等都会降低或变差。阀控缸液压伺服系统位置闭环和压力闭环不能同时进行精确控制，这就限制了液压伺服系统混合控制的进一步发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种阀控缸液压伺服系统位置和压力主从控制的新方法，有效地克服现有技术存在的缺点，能够简单、经济地实现大型液压伺服系统位置-压力的主从控制。
本发明为解决阀控缸液压伺服系统位置-压力主从控制所提出的技术方案是：
    如图1所示，在该阀控缸液压伺服系统中位置信号和压力信号是两个控制信号，位置信号作为整个系统的主反馈信号，位置控制作为整个系统的主闭环控制；压力信号作为从控制信号，压力反馈控制作为从闭环控制；在从闭环控制中引入压力转换增益和位移转换增益，当执行机构载荷达到主从控制压力设定范围，阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制启动，把实际压力信号与给定压力信号相比较得到的结果转换为位置偏差信号，将偏差信号补偿到整个系统的位置闭环回路中。系统根据总的位置偏差信号通过主从PID控制器调节伺服阀的动作，实现对液压缸的位置调节，这样就建立了一个基于双补偿的位置-压力主从控制的模型。
在该控制模型中，给出了闭环伺服系统的压力转换增益的计算方法，公式如下：
                                                           
Figure 492564DEST_PATH_IMAGE001
  （
Figure 751507DEST_PATH_IMAGE002
）            
该式中 
      
Figure 692787DEST_PATH_IMAGE003
——压力转换增益；
     
Figure 367482DEST_PATH_IMAGE004
 ——实时测得液压缸工作时相邻两个时刻之间的压力差；
      
Figure 579283DEST_PATH_IMAGE005
——实时测得液压缸工作时相邻两个时刻之间的位置差；
      
Figure 946810DEST_PATH_IMAGE006
——实时测得液压缸工作时第
Figure 109807DEST_PATH_IMAGE007
时刻的压力值；
      
Figure 588193DEST_PATH_IMAGE008
——实时测得液压缸工作时第
Figure 920079DEST_PATH_IMAGE009
时刻的压力值；
      ——实时测得液压缸工作时第时刻的位置值；
      
Figure 187616DEST_PATH_IMAGE011
——实时测得液压缸工作时第
Figure 623276DEST_PATH_IMAGE009
时刻的位置值；
      
Figure 817759DEST_PATH_IMAGE009
——检测时刻。 
本发明的优点和积极效果：
（1）本发明通过采用合理的位置和压力转换机理，将压力的波动转化为微小的位置变化，简单、经济地实现了阀控缸液压伺服系统位置和压力的精确主从控制； 
（2）本发明实现了液压伺服系统的多变量统一控制，能够提高系统控制精度，改善系统控制性能；
（3）本发明的实现，为液压伺服系统混合控制技术的发展提供了理论依据和新思路。
附图说明
图1为本发明的阀控缸液压伺服系统位置和压力主从控制模型结构框图。
具体实施方式
如图1所示，在该阀控缸液压伺服系统中位置信号和压力信号是两个控制信号，位置信号作为整个系统的主反馈信号，位置控制作为整个系统的主闭环控制；压力信号作为从控制信号，压力反馈控制作为从闭环控制。当执行机构载荷达到主从控制压力设定范围，阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制启动，经压力传感器测得的实际压力反馈信号
Figure 971660DEST_PATH_IMAGE012
与给定控制压力
Figure 41116DEST_PATH_IMAGE013
的电信号相比较得到的压力偏差信号，该偏差信号乘以压力转换增益转换为位置偏差信号，通过位移转换增益系数对该位置偏差信号进行调整，把最终的位置偏差信号补偿到整个系统的位置闭环回路中。经位移传感器测得的位置反馈信号和转换得到的位置偏差信号与给定的控制位置信号
Figure 331283DEST_PATH_IMAGE014
作比较，得到总的位置偏差信号。系统根据
Figure 400182DEST_PATH_IMAGE015
，通过主从PID控制器对伺服阀的动作进行调节，从而调节液压缸的位置。

Claims (2)

1.阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制的新方法，其特征是在该阀控缸液压伺服系统中把位置信号作为整个系统的主反馈信号，位置控制作为整个系统的主闭环控制；压力信号作为从控制信号，压力反馈控制作为从闭环控制；在从闭环控制中引入压力转换增益，当执行机构载荷达到主从控制压力设定范围，阀控缸液压伺服系统的位置和压力主从控制启动，把实际压力信号与给定压力信号相比较得到的结果转换为位置偏差信号，将偏差信号补偿到整个系统的位置闭环回路中，系统根据总的位置偏差信号通过主从PID控制器对伺服阀进行调节，实现液压缸位置的精确调节。
2.权利1所述，在该阀控缸液压伺服系统中，压力转换增益的计算公式如下：
                                                           
Figure 24578DEST_PATH_IMAGE001
  （）            
该式中 
       
Figure 718919DEST_PATH_IMAGE003
——压力转换增益；
      
Figure 949043DEST_PATH_IMAGE004
 ——实时测得液压缸工作时相邻两个时刻之间的压力差；
       
Figure 743824DEST_PATH_IMAGE005
——实时测得液压缸工作时相邻两个时刻之间的位置差；
      
Figure 877258DEST_PATH_IMAGE006
——实时测得液压缸工作时第
Figure 466503DEST_PATH_IMAGE007
时刻的压力值；
      
Figure 449502DEST_PATH_IMAGE008
——实时测得液压缸工作时第
Figure 2013100941852100001DEST_PATH_IMAGE009
时刻的压力值；
      
Figure 218613DEST_PATH_IMAGE010
——实时测得液压缸工作时第
Figure 642772DEST_PATH_IMAGE007
时刻的位置值；
      
Figure 668497DEST_PATH_IMAGE011
——实时测得液压缸工作时第
Figure 312361DEST_PATH_IMAGE009
时刻的位置值；
      
Figure 448945DEST_PATH_IMAGE009
——检测时刻。
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