CN111736454B - 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法 - Google Patents

双伺服阀电液位置系统的自动控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111736454B
CN111736454B CN202010501139.XA CN202010501139A CN111736454B CN 111736454 B CN111736454 B CN 111736454B CN 202010501139 A CN202010501139 A CN 202010501139A CN 111736454 B CN111736454 B CN 111736454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
servo valve
valve
servo
closed
electro
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.)
Active
Application number
CN202010501139.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111736454A (zh
Inventor
任晓怀
王伟
张飞
刘禹汐
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.)
USTB Design and Research Institute Co Ltd
Original Assignee
USTB Design and Research Institute Co Ltd
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 USTB Design and Research Institute Co Ltd filed Critical USTB Design and Research Institute Co Ltd
Priority to CN202010501139.XA priority Critical patent/CN111736454B/zh
Publication of CN111736454A publication Critical patent/CN111736454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111736454B publication Critical patent/CN111736454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Servomotors (AREA)

Abstract

本发明提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，属于电液位置伺服控制技术领域。该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后，根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。本发明充分利用两个伺服阀的并联控制功能，既保证了大行程时的系统响应速度又保证了稳态时的系统控制精度。

Description

双伺服阀电液位置系统的自动控制方法
技术领域
本发明涉及电液位置伺服控制技术领域，特别是指一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法。
背景技术
电液位置伺服系统通过伺服阀电信号的输入来实现液压系统的位置控制，具有大功率输出、高精度、快速响应等突出特点，成为现代工业中一门非常重要的技术。对于电液位置系统的性能评价，一般从稳定性、快速性、精确性等三方面入手。双伺服阀电液位置系统是指采用两个电液伺服阀，通过合理的控制策略，将两个伺服阀并联使用实现系统的控制功能，以满足稳定、快速、精确的系统运行性能。目前，双伺服阀电液位置系统应用比较广泛，对于双伺服阀的使用，主要有几种工作方式：1)一用一备方式，一个伺服阀处于工作状态，另外一个伺服阀处于备用状态；2)并联共用方式，同一时刻两个伺服阀同时处于工作状态；3)动态选择方式，根据控制偏差大小动态选择单伺服阀工作还是双伺服阀工作。
在已有论文方面，论文“双阀控制在电液位置系统中的应用研究”(哈尔滨铁道科技,借鉴与应用，2014:41～42)阐述了一种双阀控制策略，其采用了大流量和小流量的两种不同伺服阀，每个伺服阀液压回路有单独的PID控制器对其进行闭环控制，两个伺服阀同时工作，根据权重系数的不同来分配两个伺服阀电流的大小，该种控制方式需要调整两套PID控制参数，系统调试过程复杂，且其中任意一个伺服阀出现了问题，都对伺服系统产生很大的影响。论文“双阀并联电液位置控制系统研究”(机械工程学报,2000,36(9):72～75)阐述了一种采用大流量换向阀和小流量比例阀对电液位置系统进行控制的方法，该方法在大流量换向阀投切转换时，会存在系统流量的突变，即是一个非连续的调节过程，一般情况下，其控制精度也不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，该方法提供一种主辅伺服阀双阀并联控制策略，根据电液位置系统闭环控制器输出量的大小，采用分段变斜率的方法动态计算每个伺服阀的控制电流，实现对电液位置系统快速、高精度的自动控制功能。
该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。
该方法包括步骤如下：
(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；
(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；
(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；
(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流。
其中，步骤(3)中主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量的计算公式如下：
Figure BDA0002524860790000021
其中，m0，m1为主伺服阀变斜率函数的一次项系数，m2，m3为辅助伺服阀变斜率函数的一次项系数，b1为主伺服阀变斜率函数的常数项，b2，b3为辅助伺服阀变斜率函数的常数项，各参数计算公式为：
Figure BDA0002524860790000022
Figure BDA0002524860790000023
b1＝y1-m1x1,b2＝-m2x1,b3＝y2-m3x2；Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2为辅助伺服阀的输出分量；u为闭环控制器的输出量；x1，x2为分段调节参数；y1，y2为斜率调节参数。
步骤(4)中控制电流的计算公式如下：
Figure BDA0002524860790000031
其中，I1为主伺服阀控制电流，I2为辅助伺服阀控制电流，Scl1为主伺服阀控制电流量程，Scl2为辅助伺服阀控制电流量程。
步骤(1)中双伺服阀电液位置系统中的两个伺服阀流量相等，且主伺服阀和辅助伺服阀在线进行选择切换。
步骤(2)中闭环控制系统达到稳态的判断依据为：闭环控制器的设定值Ctrref保持不变，同时闭环控制偏差e满足|e|≤ε，并且保持一段时间Td，其中，ε为系统稳态阈值参数，Td为系统稳态时间参数，取值范围为100～500ms。
步骤(2)中锁定的辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2为n个PLC扫描周期内闭环控制器输出量的平均值，即：
Figure BDA0002524860790000032
其中，u(i)为第i个PLC扫描周期闭环控制器输出量，n为PLC周期个数，取值范围为0<n<200。
步骤(2)和步骤(3)中电液位置系统闭环控制采用积分分离PI控制器，闭环控制器输出量u计算公式为：u＝Kp·e+∫βKi·e，
其中，e＝Ctrref-Ctract，
Figure BDA0002524860790000033
u为积分分离PI控制器输出量，Kp为比例增益，Ki为积分系数，e为闭环控制偏差，Ctrref为闭环控制器的设定值，Ctract为闭环控制器的反馈值，β为积分开关系数，δ为积分分离的阈值参数；积分分离PI控制器输出量u的取值范围为：-100≤u≤100。
步骤(3)中分段调节参数x1，x2满足：0<x1<x2<100；斜率调节参数y1，y2满足：0≤y1≤100，0≤y2≤100；x1，x2，y1，y2参数根据电液位置系统的控制精度和响应速度要求进行调整。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明所述方法通过一个闭环控制器实现对两个伺服阀的控制，采用分段变斜率的方法动态计算两个伺服阀控制器输出分量，在控制偏差较大时，主辅两个伺服阀同时工作，加大流量以保证电液位置系统的响应速度，在控制偏差较小时，只有主伺服阀工作，降低流量以保证电液位置系统的控制精度，并且两个伺服阀的给定值为连续调节方式，保证了调节过程平稳性，不会对伺服系统造成冲击。主伺服阀和辅助伺服阀可以在线进行选择切换，当主伺服阀零位精度变差以后，与辅助伺服阀进行在线选择切换，不影响电液位置系统的继续使用。该方法实现简单，在不增加任何硬件的前提下即可以实现，成本低，效果明显。
附图说明
图1为本发明伺服阀分段变斜率示意图；
图2为本发明实施例中电液位置系统阀组示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法。
如图1所示，该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。
具体包括步骤如下：
(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；
(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；
(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；
(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
该方案在某厂1780mm轧线夹送辊电液位置系统上实施，夹送辊执行机构为两个Φ160/Φ100×450mm规格的液压缸，工作压力为20Mpa，一个液压缸采用两个相等流量的MOOG伺服阀进行并联控制，位置控制精度要求±0.02mm，响应速度要求150mm/s，同时每个伺服阀配有一个液压锁进行油路开闭控制，如图2所示。
一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，具体实施步骤如下：
步骤一：选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，如图2所示，选择A为主伺服阀，B为辅助伺服阀；
步骤二：以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；
步骤三：以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量，计算公式为：
Figure BDA0002524860790000051
其中，
Figure BDA0002524860790000052
b1＝y1-m1x1,b2＝-m2x1,b3＝y2-m3x2，
式中，Sv1为主伺服阀输出分量；Sv2为辅助伺服阀输出分量；u为闭环控制器输出量；x1，x2为分段调节参数，分别取值为40和60；y1，y2为斜率调节参数，分别取值为40和30。
步骤四：根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流，计算公式为：
Figure BDA0002524860790000061
式中，I1为主伺服阀控制电流，I2为辅助伺服阀控制电流，Scl1为主伺服阀控制电流量程，取值为10，Scl2为辅助伺服阀控制电流量程，取值为10。
该夹送辊电液位置系统采用上述控制方法之后，系统运行平稳，液压缸响应速度达到了180mm/s，稳态控制精度达到了±0.01mm。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；
(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；
(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；
(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流；
所述步骤(3)中主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量的计算公式如下：
Figure FDA0004115686140000011
其中，m0，m1为主伺服阀变斜率函数的一次项系数；m2，m3为辅助伺服阀变斜率函数的一次项系数；b1为主伺服阀变斜率函数的常数项；b2，b3为辅助伺服阀变斜率函数的常数项，各参数计算公式为：
Figure FDA0004115686140000012
Figure FDA0004115686140000013
b1＝y1-m1x1,b2＝-m2x1，b3＝y2-m3x2；Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2为辅助伺服阀的输出分量；u为闭环控制器的输出量；x1和x2为分段调节参数；y1和y2为斜率调节参数；
所述步骤(4)中控制电流的计算公式如下：
Figure FDA0004115686140000014
其中，I1为主伺服阀控制电流，I2为辅助伺服阀控制电流，Scl1为主伺服阀控制电流量程，Scl2为辅助伺服阀控制电流量程，Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2为辅助伺服阀的输出分量。
2.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中双伺服阀电液位置系统中的两个伺服阀流量相等，且主伺服阀和辅助伺服阀在线进行选择切换。
3.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中闭环控制系统达到稳态的判断依据为：闭环控制器的设定值Ctrref保持不变，同时闭环控制偏差e满足|e|≤ε，并且保持一段时间Td，其中，ε为系统稳态阈值参数，Td为系统稳态时间参数，取值范围为100～500ms。
4.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中锁定的辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2为n个PLC扫描周期内闭环控制器输出量的平均值，即：
Figure FDA0004115686140000021
其中，u(i)为第i个PLC扫描周期闭环控制器输出量，n为PLC周期个数，取值范围为0<n<200。
5.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(3)中电液位置系统闭环控制采用积分分离PI控制器，闭环控制器输出量u计算公式为：u＝Kp·e+∫βKi·e，
其中，e＝Ctrref-Ctract，
Figure FDA0004115686140000022
u为积分分离PI控制器输出量，Kp为比例增益，Ki为积分系数，e为闭环控制偏差，Ctrref为闭环控制器的设定值，Ctract为闭环控制器的反馈值，β为积分开关系数，δ为积分分离的阈值参数；积分分离PI控制器输出量u的取值范围为：-100≤u≤100。
6.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述分段调节参数x1，x2满足：0<x1<x2<100；斜率调节参数y1，y2满足：0≤y1≤100，0≤y2≤100；x1，x2，y1，y2参数根据电液位置系统的控制精度和响应速度要求进行调整。
CN202010501139.XA 2020-06-04 2020-06-04 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法 Active CN111736454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010501139.XA CN111736454B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010501139.XA CN111736454B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111736454A CN111736454A (zh) 2020-10-02
CN111736454B true CN111736454B (zh) 2023-04-18

Family

ID=72649968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010501139.XA Active CN111736454B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111736454B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112306107B (zh) * 2020-10-16 2022-11-25 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿 一种基于相平面轨迹的浮选泵池液位智能优化控制方法
CN112324749B (zh) * 2020-11-02 2021-11-23 北京科技大学 一种伺服阀零漂的确定及补偿方法
CN112835387A (zh) * 2021-01-04 2021-05-25 河北光兴半导体技术有限公司 液位控制系统和方法及玻璃窑炉

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103939406A (zh) * 2014-02-24 2014-07-23 中国人民解放军空军工程大学 基于管路流体参数设计的热备份双余度电液伺服阀控制系统
CN105629809A (zh) * 2014-10-30 2016-06-01 陕西高华知本化工科技有限公司 一种电液伺服阀反馈控制器
CN108533816A (zh) * 2018-03-30 2018-09-14 同济大学 一种具有加速度零偏漂移抑制功能的电液伺服阀
WO2019101518A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-31 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des öffnungszeitpunktes des servoventils eines piezoinjektors

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007054018A1 (de) * 2007-11-13 2009-05-14 Trw Automotive Gmbh Verfahren zur aktiven Ansteuerung einer Servoventilbaugruppe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103939406A (zh) * 2014-02-24 2014-07-23 中国人民解放军空军工程大学 基于管路流体参数设计的热备份双余度电液伺服阀控制系统
CN105629809A (zh) * 2014-10-30 2016-06-01 陕西高华知本化工科技有限公司 一种电液伺服阀反馈控制器
WO2019101518A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-31 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des öffnungszeitpunktes des servoventils eines piezoinjektors
CN108533816A (zh) * 2018-03-30 2018-09-14 同济大学 一种具有加速度零偏漂移抑制功能的电液伺服阀

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严杰 ; 潘宏亮 ; .基于电液伺服控制燃油泵的航空发动机控制与仿真.航空工程进展.2012,(02),全文. *
余健敏 ; .非线性模拟量检测的多点定标方法.价值工程.2010,(30),全文. *
张道德 ; 严翩 ; .基于AMESim/Simulnk的电液伺服系统研究与仿真.湖北工业大学学报.2016,(04),全文. *
王延年 ; 郭卫松 ; 陈苗苗 ; .基于DSP的高精度智能电液伺服控制器的设计.西安工程大学学报.2013,(02),全文. *
胡俊 ; 孙天健 ; .基于Simulink的热轧平整机电液伺服系统的研究.钢铁技术.2010,(06),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111736454A (zh) 2020-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111736454B (zh) 双伺服阀电液位置系统的自动控制方法
US11131328B2 (en) Load-sensing multi-way valve with variable differential pressure
CN100554132C (zh) 船尾液压工作平台升降的同步控制方法
CN107975519B (zh) 一种伺服液压能源双闭环控制系统及方法
CN109973471B (zh) 一种大型升降平台多支点同步控制方法和控制系统
CN109695599B (zh) 变量液压系统、泵输出流量控制方法、工程机械
CN104832499A (zh) 一种基于偏差平衡的中间罐车升降同步控制方法及装置
US11724734B2 (en) Full-hydraulic synchronous steering system for low-speed heavy-load vehicle and control method thereof
US8360907B2 (en) Hydraulic control system of continuously variable transmission
WO2021012434A1 (zh) 一种复合式液压双缸同步控制方法
CN111352450A (zh) 一种数字比例阀流量控制系统及方法
CN112555202A (zh) 一种基于参数自适应的液压系统控制方法
CN102632088A (zh) 一种带伺服阀补偿的恒轧制力及辊缝综合控制方法
JPH11201069A (ja) スクリュ圧縮機の吐出圧力制御方法
WO2020133879A1 (zh) 一种单向泵双向泵混流定位的控制方法
US20160011601A1 (en) Hydraulic control system
CN115434986A (zh) 液压系统控制方法及可读存储介质
CN114658708A (zh) 一种负载转速双敏感抗流量饱和系统及其工程机械装置
CN108723098B (zh) 一种轧机两侧液压伺服系统的位置同步控制方法
CN114439804A (zh) 调平系统、调平方法及工程机械
CN112068430A (zh) 一种电液比例阀死区补偿算法及补偿系统
KR101914756B1 (ko) 솔레노이드 밸브를 이용한 유압공급설비의 제어밸브 제어 방법
CN112780637B (zh) 一种举升液压伺服系统节能及位置跟踪多目标控制方法
CN113202840B (zh) 一种高频响大流量液压阀主阀芯空穴游隙振荡的补偿方法
JP2002248511A (ja) 圧延機の油圧圧下方法および油圧圧下装置

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