CN111022437A - 液压缸系统控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

液压缸系统控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种液压缸系统控制方法、装置、电子设备及存储介质，涉及液压缸的技术领域，通过创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。通过阀芯自由度空间模型将多阀系统合并为一个整体，解决了多个伺服阀独立控制的缺陷，提高了液压缸系统的整体性能。

Description

液压缸系统控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，涉及一种大流量双伺服阀控液压缸系统的双阀同步控制方法，具体涉及一种应用在超大流量下的两个，甚至多个伺服阀同时驱动一条液压缸的多个伺服阀的同步控制方法，该方法用于实现超大流量伺服系统的同步控制。
背景技术
在伺服阀同时控制一条液压缸系统中，受到制造技术等因素的影响，单个伺服阀均有特定的特性参数，即使同一批次的伺服阀也存在10％左右的零件性能差异，因此，在多个伺服阀同时控制一条液压缸系统中，由于每个伺服阀性能不同导致相同指令信号给入不同伺服阀时，伺服阀实际开口并不相同，多个伺服阀之间的运动不同步最终导致每个伺服阀最终输出的液压油流量和压力不尽相同，在严重情况下，液压油在不同伺服阀之间相互流动形成内消耗，对系统性能造成极大伤害。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液压缸系统控制方法、装置、电子设备及存储介质，以减小伺服阀特性差异对系统带来的不利影响。
第一方面，本发明实施例提供了一种液压缸系统控制方法，至少包括与同一液压缸连接的第一伺服阀和第二伺服阀，包括如下步骤：
获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；
创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；
将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。
进一步的，所述将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移的步骤包括：
X向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的和的平均值；
Y向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的差的平均值。
进一步的，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差，在阀芯自由度空间模型Y向自由度为0。
进一步的，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解的步骤包括：所述消除误差的方法为PID算法。
进一步的，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解的步骤包括：所述消除误差的方法为神经网络算法或模糊控制算法或滑膜控制算法。
进一步的，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号的步骤包括：
第一阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之和；
第二阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之商。
进一步的，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差的步骤还包括：将X向自由度位移和Y向自由度位移设置误差容积。
第二方面，本发明实施例还提供一种液压缸系统控制装置，包括：
阀芯位移采集模块，用于获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；
自由度模型模块，用于创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；
位移自由度转换模块，用于将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
控制信号模块，用于将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上述任一种液压缸系统控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述任一种液压缸系统控制方法的步骤。
本发明实施例带来了以下有益效果：通过阀芯自由度空间模型将多阀系统合并为一个整体，解决了多个伺服阀独立控制的缺陷，提高了液压缸系统的整体性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的液压缸系统控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的液压缸系统控制装置的示意图；
图3为本发明实施例提供的电子装置的示意图。
图标：
100-阀芯位移采集模块；200-自由度模型模块；300-位移自由度转换模块；400-控制信号模块；501-存储器；502-处理器；503-总线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种液压缸系统控制方法进行详细介绍。
实施例一：
伺服阀控液压缸系统中，多个伺服阀同时控制一条液压缸，单个伺服阀由于制造技术等因素表现为单个伺服阀均有特定的特性参数，即使同一批次伺服阀也存在10％左右的性能差异。
每个伺服阀特性不同，导致相同指令信号给入不同伺服阀时，每个伺服阀特性不同，导致相同指令信号给如不同伺服阀时，多个伺服阀的阀芯运动不同步，导致多伺服阀控液压缸的控制精度不足。
现有的伺服阀控制器的控制过程为：
控制器中运行控制方法，输出电压信号：Ui，电压电流转换板将电压信号转换为电流信号：I0＝KuiUi。
伺服阀根据电流信号输出一定流量的液压油到液压缸，液压缸的运动表示为：
X＝KuiKseUi。
但是，实际情况中，由于存在多个Kse导致输出相同Ui时，最终的位移X存在偏差：
X＝Ku1Kse1U1+Ku1Kse2U2。
为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种液压缸系统控制方法，至少包括与同一液压缸连接的第一伺服阀和第二伺服阀，如图1所示，包括如下步骤：
S110：获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；控制信号采集元件均为伺服阀内部集成元件，不需要增加其他辅助原件，增加了本方法的使用范围，即可以使用多种厂家生产的不同型号的伺服阀。
S120创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；X向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的和的平均值；Y向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的差的平均值，在阀芯自由度空间模型Y向自由度为0。
S130：将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
S140：将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。所述消除误差的方法为PID算法，该消除误差的方法还可以为：神经网络算法或模糊控制算法或滑膜控制算法。
第一阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之和；
第二阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之商。
所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差的步骤还包括：将X向自由度位移和Y向自由度位移设置误差容积。内部自由度解算避免了信号的交叠，使输入到每个伺服阀的信号在保证整体空间自由度的同时，增加抗干扰能力。原因在于：空间自由度解算可设置误差容积，使得多阀系统稳定性得到提高。
通过阀芯自由度空间模型将多阀系统合并为一个整体，解决了多个伺服阀独立控制的缺陷，提高了液压缸系统的整体性能。加入外环自由度闭环控制，提高了系统控制精度，增加了系统的刚性，增强其抗干扰能力。控制策略结构简单，不需要复杂的控制器和信号转换，简化了系统，安装、调试、维护都更方便。
实施例二：
本发明实施例还提供一种液压缸系统控制装置，如图2所示，包括：
阀芯位移采集模块100，用于获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；
自由度模型模块200，用于创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；
位移自由度转换模块300，用于将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
控制信号模块400，用于将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。
实施例三
本发明实施例还提供一种电子设备，如图3所示，包括：处理器502、存储器501和总线503，所述存储器501存储有所述处理器502可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器502与所述存储器501之间通过总线503通信，所述处理器502执行所述机器可读指令，以执行如上述任一种液压缸系统控制方法的步骤。
实施例四：本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器502运行时执行如上述任一种液压缸系统控制方法的步骤。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.液压缸系统控制方法，至少包括与同一液压缸连接的第一伺服阀和第二伺服阀，其特征在于，包括如下步骤：
获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；
创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；
将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。
2.根据权利要求1所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移的步骤包括：
X向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的和的平均值；
Y向自由度位移为第一阀芯位移与第二阀芯位移的差的平均值。
3.根据权利要求1所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差，在阀芯自由度空间模型Y向自由度为0。
4.根据权利要求1所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解的步骤包括：
所述消除误差的方法为PID算法。
5.根据权利要求1所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解的步骤包括：
所述消除误差的方法为神经网络算法或模糊控制算法或滑膜控制算法。
6.根据权利要求1所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号的步骤包括：
第一阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之和；
第二阀芯位移控制信号为消除误差后的X向自由度位移和Y向自由度位移之商。
7.根据权利要求2所述的液压缸系统控制方法，其特征在于，所述将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差的步骤还包括：
将X向自由度位移和Y向自由度位移设置误差容积。
8.一种液压缸系统控制装置，其特征在于，包括：
阀芯位移采集模块，用于获取第一伺服阀的第一阀芯位移及第二伺服阀的第二阀芯位移；
自由度模型模块，用于创建液压缸系统的阀芯自由度空间模型，所述阀芯自由度空间模型包括X向自由度和Y向自由度，所述X向自由度为预期阀芯位移，所述Y向自由度为第一伺服阀和第二伺服阀的预期阀芯位移差；
位移自由度转换模块，用于将第一阀芯位移和第二阀芯位移输入至阀芯自由度空间模型，获取X向自由度位移和Y向自由度位移；
控制信号模块，用于将X向自由度位移和Y向自由度位移消除误差后进行自由度逆向求解，获取输入到第一伺服阀的第一阀芯位移控制信号和第二阀芯位移控制信号。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-7任一项所述液压缸系统控制方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-7任一项所述液压缸系统控制方法的步骤。
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