CN103195764A - 两级双向高精度液压同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两级双向高精度液压同步控制系统，它涉及一种多执行机构同步控制领域，主要由液压同步马达、比例伺服阀、液压缸、单向阀、先导式溢流阀组成。本发明采用液压同步马达在主油路上对进入液压缸的油液进行第一级分配，然后将比例伺服阀的A、B油口分别与液压缸的无杆腔和有杆腔相连，对液压同步马达所分流量进行第二次调节；为了消除两组液压同步马达之间的流量耦合，通过将其中一组先导式溢流阀的远控口通油箱来实现油缸进出流量之间的解耦。由于采用液压同步马达与比例伺服阀配合调节液压缸进油口流量，避免了比例伺服阀意外损坏或者掉电而出现颠覆性后果，提高了系统的可靠性能，也保证了系统的双向高精度同步。

Description

两级双向高精度液压同步控制系统

技术领域

本发明涉及一种多执行机构高精度同步控制技术领域，适用于对系统的可靠性以及双向同步精度都有较高要求的领域。

背景技术

同步控制一直是液压行业的一个重要课题，在重载、大型设备的运动中其作用显得尤为突出。在大负载以及大偏载情况下，由于泄露、负载变化以及强干扰等因素，实现多缸高精度同步具有较大的困难。

目前，为实现多缸高精度同步运动控制，工程上普遍采用各种先进控制理论来设计控制策略以及各种控制器，这些控制方法尽管可以获得较高的同步精度，但仍存在以下方面不足：1、工程上各种液压同步控制系统的液压原理基本相同，关键元件也均为比例伺服阀，这就使得同步控制的性能主要取决于液压元件的性能，多年来没有显著的提升；2、着重于研究系统的高精度同步而忽略了系统的高可靠性；3、只着重研究单方向的高精度同步，对于双向均要求高精度同步的系统的研究还比较空白。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种两级双向高精度液压同步控制系统。该控制系统采用液压同步马达在主油路上对进入液压缸的油液进行第一级分配，然后通过比例伺服阀对液压同步马达所分流量进行第二次调节；为了消除两组液压同步马达之间的流量耦合，通过将一组先导式溢流阀的远控口通油箱来实现油缸进出流量之间的解耦。

本发明所采用的技术方案是：一种两级双向高精度液压同步控制系统，包括两组液压同步马达，两组先导式溢流阀，两组单向阀，一个二位四通电磁换向阀，多个比例伺服阀，多个液压缸。比例伺服阀的P油口与油源P1相连，A、B油口分别与液压缸的有杆腔和无杆腔相连，T口与油箱相连；两组液压同步马达的进油口与油源相连，出油口与单向阀相连，单向阀另一端与先导式溢流阀并联后分别与液压缸的无杆腔和有杆腔相连，两组先导式溢流阀的远控口并联后分别与电磁换向阀的A、B油口相连。液压同步马达的联数与设置的液压缸的个数相对应，并且可以采用同步阀或者同步缸替代，也可以采用多联泵替代。先导式溢流阀可以采用换向阀替代。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、可以实现系统的双向高精度同步；2、避免了比例伺服阀意外损坏或者掉电而出现颠覆性后果，提高了系统的可靠性能；3、系统工作平稳，启动时无明显超调量，系统响应速度快。

附图说明

图1为本发明两级双向高精度液压同步控制系统液压原理图。

图中标号分别是：1、7-液压同步马达；2-电磁换向阀；3、8-单向阀；4、9-先导式溢流阀；5-比例伺服阀；6-液压缸；P1、P2为油源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

本发明的两级双向高精度液压同步控制系统，包括两组液压同步马达，一个二位四通电磁换向阀，2N个先导式溢流阀，2N个单向阀，N个比例伺服阀，N个液压缸，其中N为液压缸的个数。2N个先导式溢流阀分为两组，先导式溢流阀4为一组，先导式溢流阀9为一组；2N个单向阀分为两组，单向阀3为一组，单向阀8为一组；比例伺服阀5的P油口与油源P1相连，A、B油口分别与液压缸6的无杆腔和有杆腔相连，T油口与油箱相连；液压同步马达1的进油口与油源P2相连，出油口与单向阀3相连，单向阀3另一端与先导式溢流阀4的P油口并联后与液压缸6的有杆腔相连；液压同步马达7的进油口与油源P2相连，出油口与单向阀8相连，单向阀8另一端与先导式溢流阀9的P油口并联后与液压缸6的无杆腔相连；先导式溢流阀4的远控口并联后与电磁换向阀2的B油口相连；先导式溢流阀9的远控口并联后与电磁换向阀2的A油口相连；液压同步马达的联数与设置的油缸的个数相对应。

本发明的工作过程是：

同步平台向上运动时，电磁换向阀2断电，供油系统向液压同步马达1供油，油液通过液压同步马达的初步分流后，平均分给单向阀3，此时液压缸6有杆腔回路中的先导式溢流阀4的远控口堵住，因此油液通过单向阀3流向液压缸6的有杆腔；由于油缸6无杆腔回路中的先导式溢流阀9的远控口经过电磁换向阀2与油箱连通，再加上单向阀8的反向截流作用，液压缸6无杆腔的油液通过对应的先导式溢流阀9排回油箱，实现同步平台向上运动；在工作过程中，当系统检测到油缸的位移大于基准油缸的位移时，则将传感器检测到的偏差作为比例伺服阀5的输入信号，此时比例伺服阀5工作在右位，多余的油液由比例伺服阀5排回油箱，减小液压缸的上升速度，从而减小位置误差；当系统检测到液压缸的位移小于基准油缸的位移，则将传感器检测到的偏差作为比例伺服阀5的输入信号，此时比例伺服阀5工作在左位，油液经比例伺服阀5流向油缸有杆腔，增大油缸的上升速度，同样可以减小位置误差。

同步平台向下运动时，电磁换向阀2得电，供油系统向液压同步马达7供油，油液通过液压同步马达的初步分流后，平均分给单向阀8，此时液压缸6无杆腔回路中的先导式溢流阀9的远控口堵住，因此油液通过单向阀8流向液压缸6的无杆腔；由于液压缸6有杆腔回路中的先导式溢流阀4的远控口经过电磁换向阀2与油箱连通，再加上单向阀3的反向截流作用，液压缸6有杆腔的油液通过对应的先导式溢流阀4排回油箱，实现同步平台向下运动；在工作过程中，当系统检测到油缸的位移大于基准油缸的位移时，则将传感器检测到的偏差作为比例伺服阀5的输入信号，此时比例伺服阀5工作在左位，多余的油液由比例伺服阀5排回油箱，减小油缸的下降速度，从而减小位置误差；当系统检测到油缸的位移小于基准油缸的位移，则将传感器检测到的偏差作为比例伺服阀5的输入信号，此时比例伺服阀5工作在右位，油液经比例伺服阀5流向油缸无杆腔，增大油缸的下降速度，同样可以减小位置误差。

考虑在极端工况下，例如有一联油路比例伺服阀出现意外掉电或者损坏，此时由于其他联油路比例伺服阀仍可以起到调节作用，系统仍能够正常工作，同步精度依旧可以得到保证。

由以上工作过程可以看出，该控制系统采用液压同步马达在主油路上对进入液压缸的油液进行第一级分配，然后通过比例伺服阀对液压同步马达所分流量进行第二次调节。系统一级同步精度由液压同步马达决定，虽然精度不高(一般能达到95％左右)，但具有稳定的分配结果；为了提高同步精度，采用比例伺服阀在旁路上对液压同步马达分流存在的误差进行修正，由于比例伺服阀只对小流量进行调节，因此调节精度大大提高，系统工作平稳、启动时无明显超调、响应速度较快；再者，两组液压同步马达与比例伺服阀总对液压缸的进油口流量进行调节控制，从而能够实现液压缸双向高精度同步；由于同步马达是一个纯机械部件，发生故障时有一个参数的劣化过程，这就保证不会由于突发故障而导致的同步运动失控问题，再者也可避免比例伺服阀意外损坏而出现颠覆性后果，因此系统可靠性大大提高。

Claims (5)

1.一种两级双向高精度液压同步控制系统，它包括两组液压同步马达，一个二位四通电磁换向阀，2N个先导式溢流阀，2N个单向阀，N个比例伺服阀，N个液压缸，其特征在于：2N个先导式溢流阀分为两组，先导式溢流阀(4)为一组，先导式溢流阀(9)为一组；2N个单向阀分为两组，单向阀(3)为一组，单向阀(8)为一组；比例伺服阀(5)的P油口与油源P1相连，A、B油口分别与液压缸(6)的有杆腔和无杆腔相连，T油口与油箱相连；液压同步马达(1)的进油口与油源P2相连，出油口与单向阀(3)相连，单向阀(3)另一端与先导式溢流阀(4)的P油口并联后与液压缸(6)的有杆腔相连；液压同步马达(7)的进油口与油源P2相连，出油口与单向阀(8)相连，单向阀(8)另一端与先导式溢流阀(9)的P油口并联后与液压缸(6)的无杆腔相连；先导式溢流阀(4)的远控口并联后与电磁换向阀(2)的B油口相连；先导式溢流阀(9)的远控口并联后与电磁换向阀(2)的A油口相连。

2.根据权利要求1所述的一种两级双向高精度液压同步控制系统，其特征在于：所述N为液压缸(6)的个数。

3.根据权利要求1所述的一种两级双向高精度液压同步控制系统，其特征在于：所述的液压同步马达(1)和液压同步马达(7)的联数与设置的液压缸(6)的个数相对应。

4.根据权利要求1所述的一种两级双向高精度液压同步控制系统，其特征在于：所述的液压同步马达(1)和液压同步马达(7)可以采用同步阀或者同步缸替代，也可以采用多联泵替代。

5.根据权利要求1所述的一种两级双向高精度液压同步控制系统，其特征在于：先导式溢流阀(3)和先导式溢流阀(9)可以采用换向阀替代。

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