CN108087360A - 一种基于数字流量阀负载口独立控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，采用前馈‑反馈复合控制的控制策略，既能实现对液压缸速度的平稳控制同时在负载和速度信号阶跃变化时，能够实现活塞杆速度的快速响应。该控制系统通过对系统进行前馈‑反馈复合当载波频率大于40Hz时，基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。

Description

一种基于数字流量阀负载口独立控制系统
技术领域
本发明涉及一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，适用于机械领域。
背景技术
传统阀控缸系统，控制阀通常采用三位四通滑阀结构，由于滑阀结构上机械耦合的原因使进、出口节流面积只能通过单个阀芯来调节，系统操作性和节能性难以同时达到最优。针对这一问题，国内外学者做了深入研究。20世纪90年代，Palmberg提出双阀芯控制技术，该技术增加了系统控制自由度，使系统控制更加灵活。Elfving采用两个Valvistor阀搭建了负载口控制单元，对液压缸速度和压力进行解耦控制。顾临怡采用两个伺服阀组成负载口独立控制单元代替传统的单个伺服阀来改善大惯量系统的启动和制动性能。Zhang采用5个二位二通比例阀组成可编程阀组，实现传统三位四通比例阀的不同中位机能，Xu用4个二位二通比例阀组成负载口独立单元，对执行器的速度和压力进行控制。以上对于负载口独立控制系统研究主要集中在系统回路原理、控制理论、控制算法等方面研究，在上述系统中通常采用电液比例阀或伺服阀做为控制元件。由于系统中控制阀数量较大，一方面将使得系统成本增加，另一方面也将导致系统的抗干扰能力减弱。
数字阀具有节流损失小、重复性好、对介质清洁度要求低、与计算机接口方便、抗干扰性好等特点，适宜在负载口独立控制系统中应用，但由于自身结构限制，空载流量不超过10L/min，目前只用于小流量控制，限制了数字阀的发展。因此，国内外许多学者对此进行了相关研究。石延平等研究了一种两级大流量高速开关阀，先导级为超磁致式高速开关阀，主级为二通插装式球阀，最大输出流量可达120L/min。Bernd Winkler等设计了一种两位三通高速开关阀先导控制锥阀式主级的两级大流量阀，在5bar压差下流量可达100L/min。这类两级阀均控制主阀控制腔压力来控制主阀芯行程，进而控制主阀流量，很多情况下先导回路需要单独供油，结构复杂。
发明内容
本发明提出了一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，采用前馈-反馈复合控制的控制策略，既能实现对液压缸速度的平稳控制同时在负载和速度信号阶跃变化时，能够实现活塞杆速度的快速响应。
本发明所采用的技术方案是：
所述控制系统采用一种新型流量控制阀，该阀先导级为PWM控制的数字阀，主级为基于流量放大原理的Valvistor阀。
所述Valvistor阀通过阀芯上的反馈节流槽连通进油口与主阀上腔，稳态时节流槽流量与先导流量相同，构成内部位移反馈，先导阀流量反馈至主阀出口。
所述新型数字流量阀采用了两级流量放大的原理解决了数字阀通流能力小的问题，该阀具有两位两通的特点，适合在负载口独立控制系统中应用，且因其是数字控制对解决负载口独立控制系统控制器抗干扰能力，实现独立负载口智能化控制具有重要研究意义。
所述控制系统采用6个数字流量阀控制的负载口独立控制系统，该系统包括6个数字流量阀、4个单向阀、液压源、控制器等组成，3个压力传感器检测液压缸两腔及液压泵出口压力，速度传感器检测活塞杆速度，根据输入控制器速度信号，控制器输出信号控制6个数字流量阀的占空比、液压泵出口压力，实现对液压缸速度控制。
本发明的有益效果是：该控制系统通过对系统进行前馈-反馈复合当载波频率大于40Hz时，基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。
附图说明
图1是本发明的负载口独立控制系统原理图。
图2是本发明的流量控制框图。
图3是本发明的压力控制框图。
图中：1~6.数字流量阀；7.液压源；8.控制器 。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，本研究采用一种新型流量控制阀，该阀先导级为PWM控制的数字阀，主级为基于流量放大原理的Valvistor阀。Valvistor阀通过阀芯上的反馈节流槽连通进油口与主阀上腔，稳态时节流槽流量与先导流量相同，构成内部位移反馈，先导阀流量反馈至主阀出口。该新型数字流量阀采用了两级流量放大的原理解决了数字阀通流能力小的问题，该阀具有两位两通的特点，适合在负载口独立控制系统中应用，且因其是数字控制对解决负载口独立控制系统控制器抗干扰能力，实现独立负载口智能化控制具有重要研究意义。
因数字流量阀主阀采用Valvistor阀，该主阀仅能实现一个方向的流量控制另一个方向流通时流量阀仅相当于节流阀难以实现控制，所以为避免流量反向通过数字流量阀，在数字流量阀前边加了单向阀。在负载口独立控制系统中，为实现系统所有机能，本研究采用6个数字流量阀控制的负载口独立控制系统。该系统包括6个数字流量阀、4个单向阀、液压源、控制器等组成。3个压力传感器检测液压缸两腔及液压泵出口压力，速度传感器检测活塞杆速度。根据输入控制器速度信号，控制器输出信号控制6个数字流量阀的占空比、液压泵出口压力，实现对液压缸速度控制。
负载口独立控制系统针对液压缸不同工作模式选择不同控制策略，其中F1为外负载，v为液压缸运行速度。本研究对液压缸的不同工作模式分别选用两个阀对液压缸的速度和流量进行控制。
如图2、图3，负载口独立控制系统中因供油压力响应可测但无法准确控制且负载力可测不可控的特点，且通过数字流量阀的压差对通过数字流量阀的流量影响显著，因此本研究在控制策略上采用了前馈控制系统来避免系统扰动对控制性能影响。又因为在液压系统中通过数字流量阀的液导、油液体积弹性模量等受油液温度、油液含气量等因素影响，所以采取前馈控制的开环控制策略是难以获得对系统准确控制性能，因此采用了前馈-反馈复合控制的控制策略。操作手柄发出的唯一操作信号：为系统的输入信号，控制器首先根据液压缸的工况选择控制阀，然后压力控制策略实现对液压缸流量和压力的复合控制。通过对系统流量、压力进行复合控制提高系统操纵性，使液压缸速度仅v(输入信号)有关，而与负载变化无关，同时在液压缸变速时响应快，稳态时速度平稳。

Claims (4)

1.一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，其特征是：所述控制系统采用一种新型流量控制阀，该阀先导级为PWM控制的数字阀，主级为基于流量放大原理的Valvistor阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，其特征是：所述Valvistor阀通过阀芯上的反馈节流槽连通进油口与主阀上腔，稳态时节流槽流量与先导流量相同，构成内部位移反馈，先导阀流量反馈至主阀出口。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，其特征是：所述新型数字流量阀采用了两级流量放大的原理解决了数字阀通流能力小的问题，该阀具有两位两通的特点，适合在负载口独立控制系统中应用，且因其是数字控制对解决负载口独立控制系统控制器抗干扰能力，实现独立负载口智能化控制具有重要研究意义。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字流量阀负载口独立控制系统，其特征是：所述控制系统采用6个数字流量阀控制的负载口独立控制系统，该系统包括6个数字流量阀、4个单向阀、液压源、控制器等组成，3个压力传感器检测液压缸两腔及液压泵出口压力，速度传感器检测活塞杆速度，根据输入控制器速度信号，控制器输出信号控制6个数字流量阀的占空比、液压泵出口压力，实现对液压缸速度控制。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110685968A (zh) * 2019-10-17 2020-01-14 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 控制阀组、执行机构及执行系统
CN110762065A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 燕山大学 一种闭式泵阀复合调速的数字液压作动器系统及其控制方法
CN110966270A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 燕山大学 数字电静液执行器系统
CN111828411A (zh) * 2020-07-24 2020-10-27 中国人民解放军陆军装甲兵学院 基于两级供能及负载口独立阀控的液压系统和控制方法
CN111846003A (zh) * 2020-06-19 2020-10-30 浙江大学 多足步行机器人及其腿屈伸用液压驱动系统与控制方法
CN112357636A (zh) * 2020-09-28 2021-02-12 广州粤研智能装备股份有限公司 一种薄板垛料自动翻转机的高同步压料系统及方法
CN113565819A (zh) * 2021-08-04 2021-10-29 中铁工程装备集团有限公司 一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统
CN114060347A (zh) * 2020-08-07 2022-02-18 徐州重型机械有限公司 一种带机械制动功能的数字液压缸
CN116838662A (zh) * 2023-08-30 2023-10-03 之江实验室 液压驱动系统及其控制方法和液压驱动肢体部件

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110685968B (zh) * 2019-10-17 2021-05-25 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 控制阀组、执行机构及执行系统
CN110685968A (zh) * 2019-10-17 2020-01-14 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 控制阀组、执行机构及执行系统
CN110762065A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 燕山大学 一种闭式泵阀复合调速的数字液压作动器系统及其控制方法
CN110966270A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 燕山大学 数字电静液执行器系统
CN110966270B (zh) * 2019-12-24 2022-03-29 燕山大学 数字电静液执行器系统
CN111846003B (zh) * 2020-06-19 2021-11-19 浙江大学 多足步行机器人及其腿屈伸用液压驱动系统与控制方法
CN111846003A (zh) * 2020-06-19 2020-10-30 浙江大学 多足步行机器人及其腿屈伸用液压驱动系统与控制方法
CN111828411B (zh) * 2020-07-24 2022-03-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 基于两级供能及负载口独立阀控的液压系统和控制方法
CN111828411A (zh) * 2020-07-24 2020-10-27 中国人民解放军陆军装甲兵学院 基于两级供能及负载口独立阀控的液压系统和控制方法
CN114060347A (zh) * 2020-08-07 2022-02-18 徐州重型机械有限公司 一种带机械制动功能的数字液压缸
CN114060347B (zh) * 2020-08-07 2024-03-19 徐州重型机械有限公司 一种带机械制动功能的数字液压缸
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CN112357636B (zh) * 2020-09-28 2022-05-20 广州粤研智能装备股份有限公司 一种薄板垛料自动翻转机的高同步压料系统及方法
CN113565819A (zh) * 2021-08-04 2021-10-29 中铁工程装备集团有限公司 一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统
CN113565819B (zh) * 2021-08-04 2023-12-08 中铁工程装备集团有限公司 一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统
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