CN107246418A - 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法 - Google Patents

间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107246418A
CN107246418A CN201710423681.6A CN201710423681A CN107246418A CN 107246418 A CN107246418 A CN 107246418A CN 201710423681 A CN201710423681 A CN 201710423681A CN 107246418 A CN107246418 A CN 107246418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
displacement
servo valve
piston bar
piston
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710423681.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107246418B (zh
Inventor
李建英
董法堂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Science and Technology
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201710423681.6A priority Critical patent/CN107246418B/zh
Publication of CN107246418A publication Critical patent/CN107246418A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107246418B publication Critical patent/CN107246418B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/22—Synchronisation of the movement of two or more servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78—Control of multiple output members
    • F15B2211/782—Concurrent control, e.g. synchronisation of two or more actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

本发明提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法。间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；位移传感器检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，将检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元，以根据第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差分别对第一伺服阀的两个输油管道的流量以及第二伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。本发明的上述技术能够实现双缸之间的同步协同运动，相比现有技术提高了同步精度。

Description

间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法
技术领域
本发明涉及液压技术，尤其涉及一种间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法。
背景技术
目前，诸如一些发射车起竖装置、驱动、切削装置等中均采用双缸液压缸系统。然而，现有的双缸液压缸技术在其双缸同步操作中常存在同步误差较大的问题，而该误差对液压缸影响非常严重。例如，在双缸均需采用多级油缸的情况下，换级过程的不同步将会导致液压缸缸筒和活塞杆变形，甚至导致严重的安全事故。
双缸同步液压系统控制一般采用的同步纠偏控制系统，根据其应用场合的精度要求，控制方法有调速阀分流同步系统、比例换向阀的P I D控制等。然而，现有的双缸同步液压系统同步控制技术的双缸同步精度较低，往往不能满足一些要求较高的场合。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法，以至少解决现有双缸同步液压系统的双缸同步误差大、其同步控制方法同步精度低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置，间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；油泵的抽油端接入油箱中，以将油箱中的液压油分别抽运至第一伺服阀的进油口和第二伺服阀的进油口；第一伺服阀的两个输油管道分别连接第一液压缸活塞两侧的两个油腔，第一控制单元用于控制第一伺服阀的两个输油管道的流量，第一伺服阀的回油口连接至油箱；第二伺服阀的两个输油管道分别连接第二液压缸活塞两侧的两个油腔，第二控制单元用于控制第二伺服阀的两个输油管道的流量，第二伺服阀的回油口连接至油箱；第一液压缸的活塞固定连接第一活塞杆以带动第一活塞杆做活塞运动；第一活塞杆通过球形铰链连接第二活塞杆；第二液压缸的活塞固定连接第二活塞杆以带动第二活塞杆做活塞运动；位移传感器连接第一活塞杆和第二活塞杆以检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，并将位移检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元；第一控制单元和第二控制单元用于根据第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差分别对第一伺服阀的两个输油管道的流量以及第二伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。
进一步地，间隙联接双缸同步协同运动装置还包括溢流阀和压力表，其中，压力表用于检测油泵的出油端管道的液压力，油泵的出油端管道上设有溢流阀，溢流阀的出口连接油箱。
进一步地，第一控制单元和第二控制单元中的每一个通过如下方式调节相应伺服阀来实现对相应伺服阀的两个输油管道的流量的调节：基于第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差，根据如下第一公式至第五公式来对相应伺服阀的输入电流进行多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止；其中，第一公式至第五公式如下：第一公式：Xv＝KxvΔi；第二公式：Ql＝KqXv-KcPl；第三公式：第四公式：第五公式：其中，第一公式中，Xv是相应伺服阀阀芯位移，Kxv是相应伺服阀的阀系数，Δi是相应伺服阀输入电流的变化量；第二公式中，Ql是相应伺服阀流量，Kq是相应伺服阀流量增益，Kc是相应伺服阀流量压力系数，Pl是相应负载压力；第三公式中，Ap是相应液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子，Xp是相应活塞位移，Ctp是相应液压缸总的泄漏系数，Vt是相应液压缸总的压缩容积，βe是相应液压缸有效体积弹性模数；第四公式中，Mt是相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量，Bp是相应活塞及负载的粘性阻尼系数，K是相应负载弹簧刚度，Fl是作用在相应活塞上的任意外负载力；第五公式里，Pl1是第一液压缸的负载压力，Pl2是第二液压缸的负载压力，ΔX是第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差。
根据本发明的另一方面，还提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法，其中，间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；油泵的抽油端接入油箱中，以将油箱中的液压油分别抽运至第一伺服阀的进油口和第二伺服阀的进油口；第一伺服阀的两个输油管道分别连接第一液压缸活塞两侧的两个油腔，第一控制单元用于控制第一伺服阀的两个输油管道的流量，第一伺服阀的回油口连接至油箱；第二伺服阀的两个输油管道分别连接第二液压缸活塞两侧的两个油腔，第二控制单元用于控制第二伺服阀的两个输油管道的流量，第二伺服阀的回油口连接至油箱；第一液压缸的活塞固定连接第一活塞杆以带动第一活塞杆做活塞运动；第一活塞杆通过球形铰链连接第二活塞杆；第二液压缸的活塞固定连接第二活塞杆以带动第二活塞杆做活塞运动；位移传感器连接第一活塞杆和第二活塞杆以检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，并将位移检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元；互扰解耦补偿控制方法包括：通过第一控制单元和第二控制单元中的每个控制单元，基于第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差，对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。
进一步地，通过每个控制单元对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节、直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止的步骤包括：通过每个控制单元，根据如下第一公式至第五公式来对该控制单元相应的伺服阀的输入电流进行多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止；其中，第一公式至第五公式如下：第一公式：Xv＝KxvΔi；第二公式：Ql＝KqXv-KcPl；第三公式：第四公式：第五公式：其中，第一公式中，Xv是相应伺服阀阀芯位移，Kxv是相应伺服阀的阀系数，Δi是相应伺服阀输入电流的变化量；第二公式中，Ql是相应伺服阀流量，Kq是相应伺服阀流量增益，Kc是相应伺服阀流量压力系数，Pl是相应负载压力；第三公式中，Ap是相应液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子，Xp是相应活塞位移，Ctp是相应液压缸总的泄漏系数，Vt是相应液压缸总的压缩容积，βe是相应液压缸有效体积弹性模数；第四公式中，Mt是相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量，Bp是相应活塞及负载的粘性阻尼系数，K是相应负载弹簧刚度，Fl是作用在相应活塞上的任意外负载力；第五公式里，Pl1是第一液压缸的负载压力，Pl2是第二液压缸的负载压力，ΔX是第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差。
本发明的间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法，在间隙联接双缸同步协同运动装置中通过球形铰链实现双缸之间的间隙联接，通过位移传感器检测双缸活塞杆的位移差以对相应伺服阀进行调整，以使得多次调整后期位移差为零，从而实现双缸之间的同步协同运动，相比现有技术提高了同步精度。
在间隙联接双缸同步协同运动装置中，球形铰链能够使得两个液压缸的活塞杆可靠联接不能脱开，而且其间又存在联接间隙，不是死的刚性联接。
此外，由于两个活塞杆是非脱开性联接，不是只顾各自的运动，因此需要同步协同，如果不同步协同的话，二者之间就会互相干扰，产生位置干涉和相互干扰力，而本发明的互扰解耦补偿控制方法能够通过对相应伺服阀的多次调整使得两活塞杆间位移差为零，从而能够保证两缸的活塞杆能够同步协同运动。
其中，本发明的互扰解耦补偿控制方法的工作状态有两种模式可供切换使用：
(1)当两者已经同步时(即使是很短时间的同步)，不需要调整，调整反而会引起系统更大的误差；
(2)当二者不同步时，进行调整，以矫正保证其能够同步。
两种工作状态模式之间切换的条件是两缸活塞杆运动位移差是否为零。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是示出本发明的间隙联接双缸同步协同运动装置的一个示例的结构示意图；
图2是示出本发明的间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法的逻辑算法的示意图。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明的实施例提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置，间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；油泵的抽油端接入油箱中，以将油箱中的液压油分别抽运至第一伺服阀的进油口和第二伺服阀的进油口；第一伺服阀的两个输油管道分别连接第一液压缸活塞两侧的两个油腔，第一控制单元用于控制第一伺服阀的两个输油管道的流量，第一伺服阀的回油口连接至油箱；第二伺服阀的两个输油管道分别连接第二液压缸活塞两侧的两个油腔，第二控制单元用于控制第二伺服阀的两个输油管道的流量，第二伺服阀的回油口连接至油箱；第一液压缸的活塞固定连接第一活塞杆以带动第一活塞杆做活塞运动；第一活塞杆通过球形铰链连接第二活塞杆；第二液压缸的活塞固定连接第二活塞杆以带动第二活塞杆做活塞运动；位移传感器连接第一活塞杆和第二活塞杆以检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，并将位移检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元；第一控制单元和第二控制单元用于根据第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差分别对第一伺服阀的两个输油管道的流量以及第二伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。
图1给出了本发明的间隙联接双缸同步协同运动装置的一个示例的结构图。
如图1所示，在该示例中，间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸1-1、第二液压缸1-2、第一活塞杆2-1、第二活塞杆2-2、球形铰链3、第一伺服阀4-1、第二伺服阀4-2、油箱5、位移传感器6、第一控制单元7-1、第二控制单元7-2和油泵8。
根据一个实现方式，第一控制单元7-1例如包括第一控制器和第一指令器，而第二控制单元7-2例如包括第二控制器和第二指令器。
油泵8的抽油端接入油箱5中，以将油箱5中的液压油分别抽运至第一伺服阀4-1的进油口和第二伺服阀4-2的进油口。
第一伺服阀4-1的两个输油管道分别连接第一液压缸1-1活塞两侧的两个油腔，第一控制单元7-1用于控制第一伺服阀4-1的两个输油管道的流量，第一伺服阀4-1的回油口连接至油箱5。
第二伺服阀4-2的两个输油管道分别连接第二液压缸1-2活塞两侧的两个油腔，第二控制单元7-2用于控制第二伺服阀4-2的两个输油管道的流量，第二伺服阀4-2的回油口连接至油箱5。
第一液压缸1-1的活塞固定连接第一活塞杆2-1以带动第一活塞杆2-1做活塞运动；第一活塞杆2-1通过球形铰链3连接第二活塞杆2-2；第二液压缸1-2的活塞固定连接第二活塞杆2-2以带动第二活塞杆2-2做活塞运动。
位移传感器6连接第一活塞杆2-1和第二活塞杆2-2以检测第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移，并将位移检测结果发送给第一控制单元7-1和第二控制单元7-2。
第一控制单元7-1和第二控制单元7-2用于根据第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差分别对第一伺服阀4-1的两个输油管道的流量以及第二伺服阀4-2的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差为零为止。
根据一个实现方式，间隙联接双缸同步协同运动装置还可以包括溢流阀9和压力表10，其中，压力表10用于检测油泵8的出油端管道的液压力，油泵8的出油端管道上设有溢流阀9，溢流阀的出口连接油箱5。
此外，根据一个实现方式，第一控制单元7-1和第二控制单元7-2中的每一个控制单元通过如下方式调节相应伺服阀来实现对相应伺服阀的两个输油管道的流量的调节：
基于第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差，根据如下第一公式至第五公式来对相应伺服阀的输入电流进行多次调节，直至第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差为零为止。其中，第一公式至第五公式如下：
第一公式：Xv＝KxvΔi。
第二公式：Ql＝KqXv-KcPl。
第三公式：
第四公式：
第五公式：
其中，Kxv为相应伺服阀的阀系数。换句话说，针对第一控制单元而言，其在调节第一伺服阀时所利用的第一公式中的Kxv即为第一伺服阀的阀系数；而针对第二控制单元而言，其在调节第二伺服阀时所利用的第一公式中的Kxv即为第二伺服阀的阀系数。
Δi为相应伺服阀输入端输入电流的变化量。换句话说，针对第一控制单元而言，其在调节第一伺服阀时所利用的第一公式中的Δi即为第一伺服阀的输入端输入电流的变化量；而针对第二控制单元而言，其在调节第二伺服阀时所利用的第一公式中的Δi即为第二伺服阀的输入端输入电流的变化量。
Ql为相应伺服阀流量。
Kq为相应伺服阀流量增益。
Xv为相应伺服阀阀芯位移。换句话说，针对第一控制单元而言，其在调节第一伺服阀时所利用的第一公式和第二公式中的Xv即为第一伺服阀的阀芯位移；而针对第二控制单元而言，其在调节第二伺服阀时所利用的第一公式和第二公式中的Xv即为第二伺服阀的阀芯位移。
Kc为相应伺服阀流量压力系数。
Pl为相应负载压力。
Ap为相应液压缸活塞有效面积。换句话说，针对第一控制单元而言，其在调节第一伺服阀时所利用的第三至第五公式中的Ap即为第一液压缸的活塞有效面积；而针对第二控制单元而言，其在调节第二伺服阀时所利用的第三至第五公式中的Ap即为第二液压缸的活塞有效面积。
s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子。
Xp为相应活塞位移，其中，Xp1为第一液压缸活塞的位移，Xp2为第二液压缸活塞的位移。换句话说，针对第一控制单元而言，其在调节第一伺服阀时所利用的第三公式和第四公式中的Xp即为Xp1；而针对第二控制单元而言，其在调节第二伺服阀时所利用的第三公式和第四公式中的Xp即为Xp2。
Ctp为相应液压缸总的泄漏系数。
Vt为相应液压缸总的压缩容积。
βe为相应液压缸有效体积弹性模数(包括油液、联接管道和缸体的机械柔度)。
Mt为相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量。
Bp为相应活塞及负载的粘性阻尼系数。
K为相应负载弹簧刚度。
Fl为作用在相应活塞上的任意外负载力。
Pl1为第一液压缸的负载压力。
Pl2为第二液压缸的负载压力。
ΔX为两个液压缸(即第一和第二液压缸)活塞杆移动位移差，也即，第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差。
第一控制单元7-1的相应伺服阀即为第一伺服阀4-1，而第二控制单元7-2的相应伺服阀即为第二伺服阀4-2。
此外，本发明的实施例还提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法，其中，间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；油泵的抽油端接入油箱中，以将油箱中的液压油分别抽运至第一伺服阀的进油口和第二伺服阀的进油口；第一伺服阀的两个输油管道分别连接第一液压缸活塞两侧的两个油腔，第一控制单元用于控制第一伺服阀的两个输油管道的流量，第一伺服阀的回油口连接至油箱；第二伺服阀的两个输油管道分别连接第二液压缸活塞两侧的两个油腔，第二控制单元用于控制第二伺服阀的两个输油管道的流量，第二伺服阀的回油口连接至油箱；第一液压缸的活塞固定连接第一活塞杆以带动第一活塞杆做活塞运动；第一活塞杆通过球形铰链连接第二活塞杆；第二液压缸的活塞固定连接第二活塞杆以带动第二活塞杆做活塞运动；位移传感器连接第一活塞杆和第二活塞杆以检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，并将位移检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元；互扰解耦补偿控制方法包括：通过第一控制单元和第二控制单元中的每个控制单元，基于第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差，对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。
本发明的间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法基于上文中结合图1所描述的间隙联接双缸同步协同运动装置实现，关于间隙联接双缸同步协同运动装置的描述可参见上文，这里不再重述。
在本发明的互扰解耦补偿控制方法中，通过第一控制单元7-1和第二控制单元7-2中的每个控制单元，基于第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差，对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差为零为止。
根据一个实现方式，上述通过每个控制单元对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节、直至第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差为零为止的步骤可以包括如下处理：
通过每个控制单元，根据如下第一公式至第五公式来对该控制单元相应的伺服阀的输入电流进行多次调节，直至第一活塞杆2-1的位移和第二活塞杆2-2的位移之差为零为止。其中，第一公式至第五公式如上文所述，这里不再赘述。
优选实施例
电液伺服阀阀芯位移方程如下：Xv＝KxvΔi。其中，Kxv－相应伺服阀阀系数；Xv－相应伺服阀阀芯位移；Δi－相应伺服阀输入端输入电流的变化量。
液压缸和负载的力平衡方程如下：
式中，Ap－相应液压缸活塞有效面积；Xp－相应活塞位移；Ctp－相应液压缸总的泄漏系数；Bp－相应活塞及负载的粘性阻尼系数；Mt－相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量；K－相应负载弹簧刚度；Fl－作用在相应活塞上的任意外负载力。
当Δx>0或者Δx<0时(Δx＝Xp1-Xp2)，Fl1＝-Fl2。
由于Δx>0时，即Xp1>Xp2，即左缸(即第二液压缸)活塞杆的位移比右缸(即第二液压缸)活塞杆位移大，左缸活塞杆对右缸活塞杆产生推力，即Fl1。反之，当Δx<0时，右缸活塞杆对左缸活塞杆产生阻力，即Fl2，所以Fl1和Fl2作用点相同，方向相反，大小相等。
当Δx>0，对于左缸，由液压缸和负载的力平衡方程
(1)有相等实根时
其中：c1、c2－任意常数
(2)当Bp 2-4MtK＜0时，
(3)当Bp 2-4MtK＞0时，
x1是方程的通解，x*是方程的特解。
则左缸的活塞杆位移为Xp1＝x1+x*。
同理，右缸的通解与左缸相同，但特解为
即右缸的活塞杆位移为Xp2＝x1+x*'。
即
求解上式得
当Δx<0时，即Xp1＜Xp2，右缸活塞杆位移大于左缸活塞杆位移，右缸对左缸存在拉力，左缸对右缸存在阻力，它们是一对作用力与反作用力，其思想和ΔX>0相同，都可以应用结果。
为了实现两缸的同步运动，必须使Xp1＝Xp2，所以通过上述算法，在方块图中达到结构补偿的目的。其特征在于
Xv＝KxvΔi
Ql＝KqXv-KcPl
如图2所示的I区域，两个输入Pl1和Pl2相减，与相乘，结果为第三个输入Δx＝Pl1-Pl2，与相乘，结果为然后两个结果相减得到Fl，分别补偿到液压缸流量方程方框图中。
这样就实现了方块图中的结构补偿。在Δx＞0或者Δx＜0时，满足同步控制。但是在Δx＝0时,方块图没法实现，所以在I区域Pl1和Pl2相减过程中增加一个选择器(matlab中可以找到)。在Δx＝Xp1-Xp2＝0时，选择器(1)和(2)断开；在Δx＞0或者Δx＜0时，选择器(1)和(2)闭合。这样就实现了两个液压缸在不同情况下的同步控制。
当Δx＝0时，Xp1＝Xp2，两缸实现同步运动，达到实现目的。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.间隙联接双缸同步协同运动装置，其特征在于，所述间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸(1-1)、第二液压缸(1-2)、第一活塞杆(2-1)、第二活塞杆(2-2)、球形铰链(3)、第一伺服阀(4-1)、第二伺服阀(4-2)、油箱(5)、位移传感器(6)、第一控制单元(7-1)、第二控制单元(7-2)和油泵(8)；
所述油泵(8)的抽油端接入所述油箱(5)中，以将所述油箱(5)中的液压油分别抽运至所述第一伺服阀(4-1)的进油口和所述第二伺服阀(4-2)的进油口；
所述第一伺服阀(4-1)的两个输油管道分别连接所述第一液压缸(1-1)活塞两侧的两个油腔，所述第一控制单元(7-1)用于控制所述第一伺服阀(4-1)的两个输油管道的流量，所述第一伺服阀(4-1)的回油口连接至所述油箱(5)；
所述第二伺服阀(4-2)的两个输油管道分别连接所述第二液压缸(1-2)活塞两侧的两个油腔，所述第二控制单元(7-2)用于控制所述第二伺服阀(4-2)的两个输油管道的流量，所述第二伺服阀(4-2)的回油口连接至所述油箱(5)；
所述第一液压缸(1-1)的活塞固定连接所述第一活塞杆(2-1)以带动所述第一活塞杆(2-1)做活塞运动；所述第一活塞杆(2-1)通过所述球形铰链(3)连接所述第二活塞杆(2-2)；所述第二液压缸(1-2)的活塞固定连接所述第二活塞杆(2-2)以带动所述第二活塞杆(2-2)做活塞运动；
所述位移传感器(6)连接所述第一活塞杆(2-1)和所述第二活塞杆(2-2)以检测所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移，并将位移检测结果发送给所述第一控制单元(7-1)和所述第二控制单元(7-2)；
所述第一控制单元(7-1)和所述第二控制单元(7-2)用于根据所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差分别对所述第一伺服阀(4-1)的两个输油管道的流量以及所述第二伺服阀(4-2)的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差为零为止。
2.根据权利要求1所述的间隙联接双缸同步协同运动装置，其特征在于，所述间隙联接双缸同步协同运动装置还包括溢流阀(9)和压力表(10)，其中，所述压力表(10)用于检测所述油泵(8)的出油端管道的液压力，所述油泵(8)的出油端管道上设有所述溢流阀(9)，所述溢流阀的出口连接所述油箱(5)。
3.根据权利要求1或2所述的间隙联接双缸同步协同运动装置，其特征在于，所述第一控制单元(7-1)和所述第二控制单元(7-2)中的每一个通过如下方式调节相应伺服阀来实现对相应伺服阀的两个输油管道的流量的调节：
基于所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差，根据如下第一公式至第五公式来对相应伺服阀的输入电流进行多次调节，直至所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差为零为止；其中，所述第一公式至第五公式如下：
第一公式：Xv＝KxvΔi；
第二公式：Ql＝KqXv-KcPl；
第三公式：
第四公式：
第五公式：
其中，第一公式中，Xv是相应伺服阀阀芯位移，Kxv是相应伺服阀的阀系数，Δi是相应伺服阀输入电流的变化量；第二公式中，Ql是相应伺服阀流量，Kq是相应伺服阀流量增益，Kc是相应伺服阀流量压力系数，Pl是相应负载压力；第三公式中，Ap是相应液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子，Xp是相应活塞位移，Ctp是相应液压缸总的泄漏系数，Vt是相应液压缸总的压缩容积，βe是相应液压缸有效体积弹性模数；第四公式中，Mt是相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量，Bp是相应活塞及负载的粘性阻尼系数，K是相应负载弹簧刚度，Fl是作用在相应活塞上的任意外负载力；第五公式里，Pl1是第一液压缸的负载压力，Pl2是第二液压缸的负载压力，ΔX是第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差。
4.间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法，其特征在于，所述间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸(1-1)、第二液压缸(1-2)、第一活塞杆(2-1)、第二活塞杆(2-2)、球形铰链(3)、第一伺服阀(4-1)、第二伺服阀(4-2)、油箱(5)、位移传感器(6)、第一控制单元(7-1)、第二控制单元(7-2)和油泵(8)；所述油泵(8)的抽油端接入所述油箱(5)中，以将所述油箱(5)中的液压油分别抽运至所述第一伺服阀(4-1)的进油口和所述第二伺服阀(4-2)的进油口；所述第一伺服阀(4-1)的两个输油管道分别连接所述第一液压缸(1-1)活塞两侧的两个油腔，所述第一控制单元(7-1)用于控制所述第一伺服阀(4-1)的两个输油管道的流量，所述第一伺服阀(4-1)的回油口连接至所述油箱(5)；所述第二伺服阀(4-2)的两个输油管道分别连接所述第二液压缸(1-2)活塞两侧的两个油腔，所述第二控制单元(7-2)用于控制所述第二伺服阀(4-2)的两个输油管道的流量，所述第二伺服阀(4-2)的回油口连接至所述油箱(5)；
所述第一液压缸(1-1)的活塞固定连接所述第一活塞杆(2-1)以带动所述第一活塞杆(2-1)做活塞运动；所述第一活塞杆(2-1)通过所述球形铰链(3)连接所述第二活塞杆(2-2)；所述第二液压缸(1-2)的活塞固定连接所述第二活塞杆(2-2)以带动所述第二活塞杆(2-2)做活塞运动；所述位移传感器(6)连接所述第一活塞杆(2-1)和所述第二活塞杆(2-2)以检测所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移，并将位移检测结果发送给所述第一控制单元(7-1)和所述第二控制单元(7-2)；
所述互扰解耦补偿控制方法包括：
通过所述第一控制单元(7-1)和所述第二控制单元(7-2)中的每个控制单元，基于所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差，对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差为零为止。
5.根据权利要求4所述的间隙联接双缸同步协同运动装置的互扰解耦补偿控制方法，其特征在于，通过每个控制单元对相应伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节、直至所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差为零为止的步骤包括：
通过每个控制单元，根据如下第一公式至第五公式来对该控制单元相应的伺服阀的输入电流进行多次调节，直至所述第一活塞杆(2-1)的位移和所述第二活塞杆(2-2)的位移之差为零为止；其中，所述第一公式至第五公式如下：
第一公式：Xv＝KxvΔi；
第二公式：Ql＝KqXv-KcPl；
第三公式：
第四公式：
第五公式：
其中，第一公式中，Xv是相应伺服阀阀芯位移，Kxv是相应伺服阀的阀系数，Di是相应伺服阀输入电流的变化量；第二公式中，Ql是相应伺服阀流量，Kq是相应伺服阀流量增益，Kc是相应伺服阀流量压力系数，Pl是相应负载压力；第三公式中，Ap是相应液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子，Xp是相应活塞位移，Ctp是相应液压缸总的泄漏系数，Vt是相应液压缸总的压缩容积，βe是相应液压缸有效体积弹性模数；第四公式中，Mt是相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量，Bp是相应活塞及负载的粘性阻尼系数，K是相应负载弹簧刚度，Fl是作用在相应活塞上的任意外负载力；第五公式里，Pl1是第一液压缸的负载压力，Pl2是第二液压缸的负载压力，ΔX是第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差。
CN201710423681.6A 2017-06-07 2017-06-07 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法 Active CN107246418B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710423681.6A CN107246418B (zh) 2017-06-07 2017-06-07 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710423681.6A CN107246418B (zh) 2017-06-07 2017-06-07 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107246418A true CN107246418A (zh) 2017-10-13
CN107246418B CN107246418B (zh) 2018-11-27

Family

ID=60018032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710423681.6A Active CN107246418B (zh) 2017-06-07 2017-06-07 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107246418B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108005971A (zh) * 2017-11-07 2018-05-08 哈尔滨理工大学 双阀控缸带负载力控补偿协同装置及其控制方法
CN108050116A (zh) * 2017-11-13 2018-05-18 哈尔滨理工大学 并联双非对称缸协同运动位置同步控制及补偿方法
CN108180180A (zh) * 2017-12-13 2018-06-19 哈尔滨理工大学 双液压缸流量补偿同步起竖装置及其控制方法
CN112228419A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 哈尔滨理工大学 一种具有油缸防护的液压轧辊伺服系统
WO2021012434A1 (zh) * 2019-07-24 2021-01-28 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种复合式液压双缸同步控制方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5649402A (en) * 1979-09-28 1981-05-06 Kayaba Ind Co Ltd Superhigh-pressure controller
GB2408725A (en) * 2003-12-02 2005-06-08 Goodrich Actuation Systems Ltd Thrust reverser actuation system
CN101353970A (zh) * 2008-06-20 2009-01-28 上海电气电站设备有限公司 双驱动力旋转隔板执行机构控制装置
CN101571155A (zh) * 2009-05-26 2009-11-04 薛国光 数字式电液同步控制系统
CN202659605U (zh) * 2012-06-26 2013-01-09 南车二七车辆有限公司 一种重力平衡流量补偿式液压缸位移同步控制系统
CN104454717A (zh) * 2013-09-17 2015-03-25 田荣侠 液压同步控制系统
CN205136184U (zh) * 2015-11-06 2016-04-06 蒋伯雄 多油缸同步控制器
CN105545842A (zh) * 2016-02-05 2016-05-04 魏英群 一种trt静叶执行机构同步控制系统及控制方法
CN205715021U (zh) * 2016-04-09 2016-11-23 黄河科技学院 一种电液比例阀控液压同步系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5649402A (en) * 1979-09-28 1981-05-06 Kayaba Ind Co Ltd Superhigh-pressure controller
GB2408725A (en) * 2003-12-02 2005-06-08 Goodrich Actuation Systems Ltd Thrust reverser actuation system
CN101353970A (zh) * 2008-06-20 2009-01-28 上海电气电站设备有限公司 双驱动力旋转隔板执行机构控制装置
CN101571155A (zh) * 2009-05-26 2009-11-04 薛国光 数字式电液同步控制系统
CN202659605U (zh) * 2012-06-26 2013-01-09 南车二七车辆有限公司 一种重力平衡流量补偿式液压缸位移同步控制系统
CN104454717A (zh) * 2013-09-17 2015-03-25 田荣侠 液压同步控制系统
CN205136184U (zh) * 2015-11-06 2016-04-06 蒋伯雄 多油缸同步控制器
CN105545842A (zh) * 2016-02-05 2016-05-04 魏英群 一种trt静叶执行机构同步控制系统及控制方法
CN205715021U (zh) * 2016-04-09 2016-11-23 黄河科技学院 一种电液比例阀控液压同步系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李建英: "电液负载模拟器多余力抑制及其δ规则神经网络控制研究", 《中国博士学位论文全文数据库（工程科技Ⅱ辑）》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108005971A (zh) * 2017-11-07 2018-05-08 哈尔滨理工大学 双阀控缸带负载力控补偿协同装置及其控制方法
CN108050116A (zh) * 2017-11-13 2018-05-18 哈尔滨理工大学 并联双非对称缸协同运动位置同步控制及补偿方法
CN108180180A (zh) * 2017-12-13 2018-06-19 哈尔滨理工大学 双液压缸流量补偿同步起竖装置及其控制方法
WO2021012434A1 (zh) * 2019-07-24 2021-01-28 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种复合式液压双缸同步控制方法
CN112228419A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 哈尔滨理工大学 一种具有油缸防护的液压轧辊伺服系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107246418B (zh) 2018-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107246418B (zh) 间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法
CN108050116B (zh) 并联双非对称缸协同运动位置同步控制装置及补偿方法
Wang et al. A hydraulic circuit for single rod cylinders
Kozlov et al. Experimental research characteristics of counterbalance valve for hydraulic drive control system of mobile machine
Lee et al. Modeling of a hydraulic excavator based on bond graph method and its parameter estimation
Axin Mobile working hydraulic system dynamics
CN102245906A (zh) 数字液压系统
CN108180180B (zh) 双液压缸流量补偿同步起竖装置及其控制方法
CN108005971B (zh) 双阀控缸带负载力控补偿协同装置及其控制方法
CN106795897A (zh) 建筑机械的油压驱动系统
CN103912535B (zh) 变幅重力下降起重机负载敏感多路换向阀
CN110515302A (zh) 一种液压位置伺服系统反步自适应神经网络控制方法
CN112096696B (zh) 泵控非对称液压位置系统自适应反演控制方法
CN105697474A (zh) 用于做功机械的液压的设备和用于液压的设备的方法
CN202579384U (zh) 基于比例阀控蓄能器调节偏载的液压同步驱动系统
Casoli et al. Modeling simulation and experimental verification of an excavator hydraulic system-Load sensing flow sharing valve model
CN207687083U (zh) 双液压缸流量补偿同步起竖装置
Zhao et al. Multi-domain simulation and dynamic analysis of the 3D loading and micromotion of continuous-contact helical gear pumps
Kassem et al. Motion synchronization enhancement of hydraulic servo cylinders for mould oscillation
CN102449317A (zh) 数字液压调节器
Shang et al. An investigation of design parameters influencing the fluid film behavior in scaled cylinder block/valve plate interface
Samorodov et al. Experimental appropriateness verification of K. Gorodetsky’s mathematical model for losses determinination in hydrostatic transmissions for modern hydrolic machines
CN101963538B (zh) 一种液压滑阀腔体内部流场压力测量装置
CN108374809B (zh) 一种伺服控制的液压同步回路纠偏规律的建立方法
Zhou et al. Model-based trajectory tracking control for an electrohydraulic lifting system with valve compensation strategy

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant