CN113757221A - 一种供液速度和位置开环控制方法 - Google Patents

一种供液速度和位置开环控制方法 Download PDF

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陈金成
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Abstract

本发明公开了一种供液速度和位置开环控制方法。在液压支架控制阀的输入输出端设置压力传感器，检测液压支架控制阀的输入输出端的压力变化，结合控制阀的流量‑压力特性，计算获得输入液压支架液压缸的流量，再转换获得液压支架液压缸的活塞速度；通过对液压支架液压缸的活塞速度进行时间积分，获得液压支架液压缸的活塞位移，再反馈到控制阀控制流量。本发明方法无需在液压支架液压缸上设置位移传感器，同时可以降低传统液压支架液压缸闭环控制的设计难度。

Description

一种供液速度和位置开环控制方法
技术领域
本发明涉及了一种供油液控制方法，尤其是涉及了一种供液速度和位置开环控制方法，尤其适用于煤炭综采液压支架。
背景技术
综采工作面液压支架液压系统是开式液压系统，通过手动操作阀或电液控制阀操纵支架的执行油缸，实现液压支架的推移输送机——降架——拉移液压支架——升架等功能。传统的支架液压系统中，液压支架液压缸上设置位置传感器，采用闭环控制方法，检测液压支架当前位移，将其与期望位移的产值输入PID控制器，通过调节控制阀的开度实现速度和位置控制。闭环系统的设计难度较大，如何设计有效的开环的控制液压系统成为了关键。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种供液速度和位置开环控制方法，实现了调节控制阀的开度的开环控制，解决了闭环设计和控制的问题，避免了在液压支架液压缸上设置位移传感器及其带来的问题。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括泵站、控制阀和液压支架液压缸，在泵站的出口经控制阀输出到液压支架液压缸，液压支架液压缸的出口连通到油箱；在控制阀的入口和出口分别设置有一个压力传感器，两个压力传感器分别用于检测控制阀的输入端和输出端的压力。
所述的泵站为输出液压动力源的液压器件或者设备。
所述的控制阀用于控制液压支架液压缸。
根据控制阀两端的压力差，结合控制阀的流量-压力特性，计算获得输入液压支架液压缸的流量，根据液压支架液压缸的活塞面积转换获得液压支架液压缸的活塞速度；接着通过对液压支架液压缸的活塞速度进行时间积分，获得液压支架液压缸的活塞位移，再反馈到控制阀控制流量。
所述的液压支架液压缸的活塞速度由下式计算得到：
v＝Q/A
其中，v是液压缸的速度，Q是液压缸的输入流量，A是液压缸活塞面积。
所述的液压支架液压缸为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
本发明的有益效果是：
本发明方法无需在液压支架液压缸上设置位移传感器，同时可以降低传统液压支架液压缸闭环控制的设计难度。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
图2为本发明方法原理图。
图中：1-泵站，2-第一压力传感器，3-控制阀，4-第二压力传感器，5-液压支架液压缸。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，包括泵站1、控制阀3和液压支架液压缸5，泵站1的入口连接到油箱，在泵站1的出口经控制阀3输出到液压支架液压缸5，液压支架液压缸5的出口连通到油箱。
如图1所示，在控制阀3的入口和出口分别设置有一个压力传感器，控制阀3的入口安装第一压力传感器2，控制阀3的出口安装第二压力传感器4，两个压力传感器分别用于检测控制阀3的输入端和输出端的压力，无需在液压支架液压缸上设置位移传感器。
控制阀3的输出端压力即液压支架液压缸5的输入端压力，取决于液压支架液压缸5的负载。
本发明的开环控制方法，其控制原理和过程如下：
如图2所示，根据控制阀3两端的压力差，结合控制阀的流量-压力特性，计算获得输入液压支架液压缸5的流量，根据液压支架液压缸5的活塞面积转换获得液压支架液压缸5的活塞速度；接着通过对液压支架液压缸5的活塞速度进行时间积分，获得液压支架液压缸5的活塞位移，再反馈到控制阀3控制流量，进而精确控制活塞的移动。
液压支架液压缸5的活塞速度由下式计算得到：
v＝Q/A
其中，v是液压缸的速度，Q是液压缸的输入流量，A是液压缸活塞面积。
液压支架液压缸5的活塞位移由下式计算得到：
s＝∫vdt控制阀3输出流量，也就是液压缸的输入流量Q由下式计算得到：
Q＝xk(p1-p2)
其中k为流量系数，可由控制阀的流量-压力特性曲线获得，p1为控制阀输入端压力，p2为控制阀输出端压力，x为控制阀的开度。
控制阀3的输出端压力即液压支架液压缸5的输入端压力，取决于液压支架液压缸5的负载。
在控制阀3的输入端和输出端压力已知的情况下，通过调节控制阀的开度，可以实现控制阀3输出流量的控制，从而实现活塞速度和位移的开环控制。
因此，本发明的开环控制方法是结合控制阀的流量-压力特性，通过控制控制阀输入端压力来控制输入液压缸的流量，实现对液压支架液压缸速度和位置的控制。
液压支架液压缸5为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，所述实施例仅为本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种供液速度和位置开环控制方法，包括泵站(1)、控制阀(3)和液压支架液压缸(5)，在泵站(1)的出口经控制阀(3)输出到液压支架液压缸(5)，液压支架液压缸(5)的出口连通到油箱；其特征在于：
在控制阀(3)的入口和出口分别设置有一个压力传感器，两个压力传感器分别用于检测控制阀(3)的输入端和输出端的压力。
所述的泵站(1)为输出液压动力源的液压器件或者设备。
所述的控制阀(3)用于控制液压支架液压缸(5)。
2.根据权利要求1所述的一种供液速度和位置开环控制方法，其特征在于：
根据控制阀(3)两端的压力差，结合控制阀的流量-压力特性，计算获得输入液压支架液压缸(5)的流量，根据液压支架液压缸(5)的活塞面积转换获得液压支架液压缸(5)的活塞速度；接着通过对液压支架液压缸(5)的活塞速度进行时间积分，获得液压支架液压缸(5)的活塞位移，再反馈到控制阀(3)控制流量。
3.根据权利要求2所述的一种供液速度和位置开环控制方法，其特征在于：
所述的液压支架液压缸(5)的活塞速度由下式计算得到：
v＝Q/A
其中，v是液压缸的速度，Q是液压缸的输入流量，A是液压缸活塞面积。
4.根据权利要求1所述的一种供液速度和位置开环控制方法，其特征在于：
所述的液压支架液压缸(5)为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
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