CN113847048A - 一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统与控制方法控制系统包括刀盘驱动系统、变量机构控制阀、开关控制阀、终端控制器：其中刀盘驱动系统由多台系统主泵并联提供动力；系统主泵内嵌入式安装有角度传感器和压力传感器；刀盘系统直接与系统主泵相连形成闭式控制回路；多台系统主泵的变量斜盘由一台变量机构控制阀进行集中控制；变量机构控制阀与系统主泵变量机构形成的油路可通过开关控制阀进行控制油路油液的切换；终端控制器连接系统主泵上的传感器以及变量机构控制阀和开关控制阀。本系统能够实现多台系统主泵的协同变量控制，提升多泵系统的控制稳定性，并能够有效的降低由于多泵运行不同步而产生的脉动冲击和噪声现象。
Description
技术领域
本发明涉及液压系统控制领域，尤其涉及一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统与控制方法。
背景技术
掘进机的刀盘驱动系统是典型的多泵协同作业系统，传统的刀盘驱动系统主泵采用液控恒功率轴向柱塞泵，通过多泵的并联以满足系统的超大流量需求。液控恒功率轴向柱塞泵具有控制稳定，响应高等优点。但是随着用户对主机装备控制性能的要求越来越高，传统的液控恒功率多泵耦合系统存在着耦合脉动冲击高、多泵协同性差的问题。另一方面，随着轴向柱塞泵电控伺服技术的发展，具有闭环控制功能的电控泵控制性能更加灵活，通过集成控制器，可以实现不同控制模式的实时切换，越来越广泛的被用于装备液压控制系统中，作为系统的核心动力源。因此，结合电控泵的控制优势和变量反馈功能，对多泵协同作业系统进行优化，提升刀盘驱动系统的多泵协同性和控制稳定性，有效的降低由于多泵运行不同步而产生的脉动冲击和噪声现象。
发明内容
为了克服掘进机多泵协同作业系统协调性差稳定性差的现实问题，本发明提出了一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统与控制方法。
本发明的目的是实现掘进机刀盘驱动系统的高协同控制，通过以下技术方案实现：
本发明首先提供了一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其包括多台系统主泵、变量机构控制阀、开关控制阀、角度传感器、压力传感器、终端控制器、驱动电机；
其中多台系统主泵并联组成刀盘驱动系统为刀盘系统提供动力；系统主泵内嵌入式安装有角度传感器和压力传感器；驱动电机与系统主泵相连以驱动系统主泵工作，待控制的刀盘系统与刀盘驱动系统通过闭式油液控制回路相连；多台系统主泵的变量斜盘由一台变量机构控制阀进行集中控制；变量机构控制阀与系统主泵变量机构形成的油路通过开关控制阀进行控制油路油液的切换；终端控制器连接系统主泵上的各传感器以及变量机构控制阀和开关控制阀，根据装备实际的作业需求，进行多泵的电控协同作业。
作为本发明的优选方案，所述的系统主泵为具有闭环控制功能的电控泵。进一步的，所述的开关控制阀为常开式开关控制阀。进一步的，所述的角度传感器安装在斜盘上，用于测定斜盘角度。
作为本发明的优选方案，所述的变量机构控制阀选择为两位四通阀，所述的开关控制阀选择为三位四通阀。
本发明还公开了一种上述多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统的控制方法：
掘进机刀盘驱动伺服控制系统为多泵并联伺服系统，系统主泵为具有闭环控制功能的电控泵，系统主泵上集成有斜盘角度传感器和压力传感器，根据控制需求选择控制方式为恒压力、恒流量或恒功率控制；
根据刀盘驱动系统的实际流量需求，通过调节系统主泵的斜盘摆角进行泵的变量控制，多个系统主泵的变量机构回路由一个变量机构控制阀进行同步控制，因此可以实现系统主泵变量过程的协调同步，保证每台系统主泵的输出动静态特性保持一致，减小由于多泵系统输出不一致而导致的流量脉动共振现象，有效的优化系统噪声；
每台系统主泵的变量控制回路上安装有一只常开式开关控制阀，当开关控制阀开启时，系统主泵正常变量；当开关控制阀关闭时，变量控制回路的油液与油箱联通，变量机构置零，此时系统主泵处于零功率状态，实现对多泵系统的输出流量进行数字化离散，提升系统的冗余性。
本发明专利的有益效果是：
1、所述的系统主泵具有电控闭环控制功能，能够实现基于斜盘摆角、出口压力以及输出功率的闭环控制。
2、多泵系统的斜盘摆角可通过开关控制阀进行调节，通过调节开关控制阀的控制信号，可以调节多泵系统的泵源流量。
3、通过调节变量机构控制阀可以对多台系统主泵进行同时变量，保证了多泵输出的同步性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
图1为多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统的原理图；
图中，系统主泵7、刀盘系统1、变量机构控制阀4、开关控制阀3、角度传感器8、压力传感器2、终端控制器5、驱动电机6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明，本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
如图1所示，所述的多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统包括多台系统主泵7、作为控制对象的刀盘系统1、变量机构控制阀4、开关控制阀3、角度传感器8、压力传感器2、终端控制器5、驱动电机6。
其中多台系统主泵7并联组成刀盘驱动系统为刀盘系统提供动力；系统主泵7内嵌入式安装有角度传感器8和压力传感器2；刀盘系统1输入端直接与系统主泵7输出端相连，各系统主泵出口油液进入刀盘系统后，再返回各系统主泵的入口，形成闭式控制回路；多台系统主泵7的变量斜盘由一台变量机构控制阀4进行集中控制；变量机构控制阀4与系统主泵7变量机构形成的油路可通过开关控制阀3进行控制油路油液的切换；终端控制器5连接系统主泵7上的各传感器以及变量机构控制阀4和开关控制阀3，根据装备实际的作业需求，进行多泵的电控协同作业。
本发明的一个具体实施例中，所述的系统主泵7共有三台，其并联组成刀盘驱动系统，相应的整个系统配置的开关控制阀3也为三个，每台系统主泵7均配备一个驱动电机6，一个角度传感器8和一个压力传感器2。
本发明的控制系统的控制方法描述如下：所述的掘进机刀盘驱动伺服控制系统为多泵并联伺服系统，系统主泵7为具有闭环控制功能的电控泵，系统主泵7上集成有斜盘角度传感器8和压力传感器2，可以根据控制需求进行恒压力、恒流量和恒功率等控制方式。根据刀盘驱动系统的实际流量需求，可以通过调节系统主泵的斜盘摆角进行泵的变量控制，多个泵的变量机构回路由一个大流量变量机构控制阀4进行同步控制，因此可以实现泵变量过程的协调同步，保证每台泵的输出动静态特性保持一致，减小由于多泵系统输出不一致而导致的流量脉动共振现象，有效的优化系统噪声。此外，每台系统主泵的变量控制回路上安装有一只常开式开关控制阀3。当开关控制阀开启时，系统主泵正常变量；当开关控制阀关闭时，变量控制回路的油液与油箱联通，变量机构置零，此时系统主泵处于零功率状态。通过上述方法可以实现对多泵系统的输出流量进行数字化离散，提升系统的冗余性。
所以，应用本申请实施例实现多台系统主泵的协同变量控制，提升多泵系统的控制稳定性，并能够有效的降低由于多泵运行不同步而产生的脉动冲击和噪声现象。
Claims (6)
1.一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其特征在于，包括多台系统主泵(7)、变量机构控制阀(4)、开关控制阀(3)、角度传感器(8)、压力传感器(2)、终端控制器(5)、驱动电机(6)；
其中多台系统主泵(7)并联组成刀盘驱动系统为刀盘系统提供动力；系统主泵(7)内嵌入式安装有角度传感器(8)和压力传感器(2)；驱动电机(6)与系统主泵(7)相连以驱动系统主泵工作，待控制的刀盘系统(1)与刀盘驱动系统通过闭式油液控制回路相连；各系统主泵(7)的变量斜盘由一台变量机构控制阀(4)进行集中控制；变量机构控制阀(4)与系统主泵(7)的变量斜盘之间的油路，由开关控制阀(3)进行控制，进而实现油路内油液源的切换；终端控制器(5)连接系统主泵(7)上的各传感器、变量机构控制阀(4)和各开关控制阀(3)，终端控制器(5)根据实际的作业需求，进行多泵电控协同作业。
2.根据权利要求1所述的多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其特征在于，所述的系统主泵(7)为具有闭环控制功能的电控泵。
3.根据权利要求1所述的多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其特征在于，所述的开关控制阀(3)为常开式开关控制阀。
4.根据权利要求1所述的多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其特征在于，所述的角度传感器(8)安装在变量斜盘上，用于测定斜盘角度。
5.根据权利要求1所述的多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统，其特征在于，所述的变量机构控制阀(4)选择为两位四通阀，所述的开关控制阀(3)选择为三位四通阀。
6.一种权利要求1所述多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统的控制方法，其特征在于：
所述掘进机刀盘驱动伺服控制系统为多泵并联伺服系统，其包括由多台系统主泵(7)并联组成的刀盘驱动系统，系统主泵(7)为具有闭环控制功能的电控泵，系统主泵(7)上集成有角度传感器(8)和压力传感器(2)，根据带控制的刀盘系统的实际控制需求，选择系统主泵的控制方式为恒压力、恒流量或恒功率控制；
根据刀盘驱动系统的实际流量需求，通过调节系统主泵的斜盘摆角进行系统主泵的变量控制，各系统主泵的变量机构控制回路由一个变量机构控制阀(4)进行同步控制，因此可以实现系统主泵变量过程的协调同步，保证每台系统主泵的输出动静态特性保持一致，减小由于多泵系统输出不一致而导致的流量脉动共振现象，有效的优化系统噪声；
每台系统主泵的变量控制回路上安装有一只常开式的开关控制阀(3)，当开关控制阀开启时，系统主泵正常变量；当开关控制阀关闭时，变量控制回路的油液与油箱联通，变量机构置零，此时系统主泵处于零功率状态，从而实现对多泵系统的输出流量进行数字化离散，提升系统的冗余性。
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