CN1742161A - 精确流体操作的气缸定位系统 - Google Patents

Abstract

一种位置控制系统被用于控制流体操作的气缸(12)，该气缸具有至少一个由活塞(18)限定的在外壳(20)内的流体腔室(14)以便在冲程的第一和第二端限(22，24)之间移动。该系统包括至少两个连接至气缸的每个端口的电气致动的按比例流动控制阀门(26，30)以便选择性地和按比例地控制流体流进和流出至少一个腔室。至少一个压力传感器(38，40)被提供用来测量关于每个腔室的流体压力。至少一个分立位置传感器(42)位于气缸中点的附近以便感测活塞的分立居中的位置。控制器(44)包括程序并可操作地连接以便响应由至少一个压力传感器测量的压力和由至少一个位置传感器测量的位置控制至少两个阀门的致动。

Description

精确流体操作的气缸定位系统

相关申请的交叉参考

本申请是2003年1月23日申请的临时申请60/442191的后续部分，2003年5月16日申请的临时申请60/471031的后续部分，和2003年4月4日申请的临时申请60/460549的临时申请，所有这些申请都以参考的方式包含在此处。

技术领域

本发明涉及用于流体操作的气缸的精确单位系统，该气缸具有由外壳和可移动活塞限定的至少一个可膨胀腔室。

背景技术

市售的气缸定位系统一般为两类，简单的和复杂的。简单系统廉价且通常使用时序或限位阀门实现控制。虽然该类型系统具有显著的成本优势，但其具有性能缺陷。限位阀门系统缺少动态改变气缸停止点的能力，且时序控制的系统要求恒定压力，负载，和磨损。复杂系统更耐受压力，负载，和磨损变化，但具有成本和复杂性的缺陷。复杂系统成本为简单系统的10到20倍之间。复杂系统通常使用脆弱或昂贵的传感器技术，并要求受训的，有经验的人员安装。

发明内容

本发明中将提供廉价的且精确的流体操作的气缸定位系统。有必要提供一种系统，其具有相对耐受压力，负载，和磨损变化同时保持低成本和简单性。因此，本发明揭示一种精确的和廉价的流体操作的气缸定位系统和方法。按照本发明基于不同压力的定位气缸或阀门主级(mainstage)是可行的控制方法，其更有效且完全不同于工业领导商当前提供的产品。本发明使用标准的，廉价的元件和技术以实现接近昂贵系统的控制精度，和可比得上简单系统的成本。

按照本发明的位置控制系统被用于控制流体操作的气缸，其具有至少一个由位于外壳内的活塞限定的流体腔室用于在移动的第一和第二端限之间移动。系统包括至少两个电致动的成比例流量阀门，它们连接到要控制的流体操作的气缸的每个端口，以便选择性地和成比例地控制流进或流出至少一个要控制的流体操作的气缸的流体腔室的流体。至少一个压力传感器是为测量关于每个要控制的流体操作的气缸的腔室的流体压力提供的。至少一个智能(discreet)位置传感器位于要控制的流体操作的气缸的中点附近以便检测气缸内活塞分立的(discrete)居中的位置。按照本发明的控制程序是可操作地连接至至少两个阀门，至少一个压力传感器，和至少一个用于响应由至少一个压力传感器测量的压力和由至少一个位置传感器测量的位置控制至少两个阀门致动的位置传感器。

当结合附图阅读了为实施本发明而考虑的最佳模式的描述后，本发明的其它应用将对本领域的技术人员。

附图说明

这里的描述是参考附图做出的，其中几个视图中类似的标识数字指相似部件，且其中：

图1是按照存储在存储器中的控制程序，用于控制关于至少一个流体操作的气缸的可膨胀腔室的流体流的阀门配置的简化的示意图；和

图2是按照本发明用于控制程序的流程图的简化的示意图。

具体实施方式

本发明用与简单系统可比拟的成本执行气压缸控制方案，但性能接近复杂系统的性能。按照本发明的控制方案是硬件和软件的组合。硬件是必须功能的支持。然而，实际操作由软件确定。进一步，软件是以这样的方式构造的，即变量确定时间的最终操作。该方法允许例如，多种移动概貌，即加速/减速概貌，速度，时序，力，重复等。此外，该控制方案允许双作用(dual acting)气缸或单作用(single acting)气缸的操作。换句话说，本发明可操作带有在两侧流体控制的气缸，或在一侧流体控制的气缸和如弹簧的机构以引起在另一侧返回。虽然这里的说明是基于气动操作的气缸，按照本发明的所述控制方案也可应用至其它流体如水压或其它液体。在该控制方案的另一个应用中，气缸可由主级阀门取代。这些通常是非常大的阀门。在该情形中，对于主级控制方案用作比例先导(proportional pilot)，允许主级阀门的按比例定位。历史上，阀门工业使用复杂的方法如带有精确反馈以便控制这样的主级阀门的扭矩马达或比例阀。用于该应用的装置被称为阀门定位器控制。这里描述的按照本发明的控制方案因此可用于取代已有的定位器控制。借助气缸，主级阀门可用不同流体操作并可作为双作用或作为单作用主级定位器操作。

按照本发明，可通过监视并改变活塞两侧的压力而形成一种具有合理精度的控制标准气压缸的方法。该类气缸背后的基本理论是如果已知的体积，即气缸腔室内具有给定量的空气压力，其将施加已知的力于腔室上。这由基本公式表示：

力＝压强×面积            (1)

借助已知的负载和某些关于摩擦的合理假定，可以计算气压缸中活塞每侧的力。这些力将直接等同活塞移动已知的距离。该假定背后的理论将在下一部分证明。

为了执行该类控制，要监视三个变量。首先，要求相应于气缸的两个腔室中压力的信号。这是通过在气缸的每个入口处的压力传感器实现的。附加赫尔效应传感器，和其它类型分立位置传感器，被用在中间冲程以不时地再校准系统，因此保持系统精度。

对于初始概念，某些变量被假定为是已知的并且是常数。这些变量包括气缸负载，摩擦，和磨损。在本发明中，如果需要，这些常数可被确定和补偿以便实时使用通用测量和控制方法如适应算法。

为了解释的目的，低效率如压缩热，摩擦热，和由于空气方向改变导致的损耗可被忽略。该描述应用至双作用气缸，其中具有支杆的端被称为“负载”端而相对的端是“盖”端。

决定两个腔室内压力差间关系的等式为：

$\frac{P_C-V_C}{T_C}=\frac{P_l-V_l}{T_l}---\left(2\right)$

其中P_c，V_c和T_c是腔室1(或盖端)的压力，体积，和温度，而P_l，V_l，和T_l是腔室2(或负载端)的压力，体积，和温度。

如果我们假定温度相等，等式被简化为：

P_c·V_c＝P_l·V_l              (3)

如上面所描述的那样：

F＝P·A                     (4)

其中F，P，和A分别代表力，压强，和面积。

这证明施加在气缸内的力是在活塞端上的压强乘以有效面积。活塞帽端的有效面积是气缸的内部面积，且由下式表示：

$\frac{D_l\·\mathrm{\π}}{4}=A_c---\left(5\right)$

D_i是气缸内径而A_c是气缸帽端的面积。

用于活塞负载端的面积是上面的等式减去支杆的面积：

$\frac{(D_i^2-D_r^2)}{4}=A_i---\left(6\right)$

既然活塞的面积是已知的，其遵循如下表达的腔室体积：

对于帽端：

V_c＝A_c·L_c                  (7)

Lc是从帽端的内端到活塞表面的长度。

对于负载端：

V_l＝A_l·L_l                  (8)

Lc是从帽端的内端到活塞表面的长度。

因此，在气缸帽端的空气体积是：

$V_c=\frac{D_i^2\·\mathrm{\π}}{4}\·L_c---\left(9\right)$

且在气缸负载端的空气体积是：

$V_l=\frac{(D_i^2-D_r^2)\·\mathrm{\π}}{4}\·L_l---\left(10\right)$

将其与等式2合并，产生：

$P_c\·\frac{D_i^2\·\mathrm{\π}}{4}\·L_c\·L_c=P_l\·\frac{(D_i^2-D_r^2)\·\mathrm{\π}}{4}\·L_l---\left(11\right)$

最终，移动气缸一定距离的压力为：

$P_c{D}_i^2\·\frac{L_c}{L_l(D_i^2-D_r^2)}=P_l---\left(12\right)$

$P_l\·L_l\frac{(D_i^2-D_l^2)}{D_i^2\·L_c}=P_c---\left(13\right)$

参考图1，按照本发明的控制方法的执行可用多阀配置执行，如四阀容器(four-valve pack)，它们连接至两个压力传感器；即流体操作的气缸的每个端口一个传感器。传感器可以是现货部件，其可从销售商如DigiKey处买到。OpAmps可用在标准电路配置中调节信号，并馈进阀门容器的模拟输入。按照本发明的位置控制系统10示于图1中用于控制流体操作的气缸12，该气缸12具有至少一个由位于外壳20内的活塞18限定的流体腔室14，16，以便在冲程22，24的第一和第二端限间移动。系统10可包括至少两个连到要控制的流体操作的气缸12的每个端口34，36的电气致动的比例流量阀26，28，30，32。阀门26，28，30，32选择性地并按比例地控制流进和流出要控制的流体操作的气缸12的流体腔室14，16中的至少一个的流体。至少一个压力传感器38，40被提供用来测量要控制的流体操作的气缸12的每个腔室14，16的流体压力。至少一个分立位置传感器42位于邻近要控制的流体操作的气缸12的中点附近以便感测外壳20内活塞18的分立居中的位置。中央处理单元44包括控制程序并可操作地连接至阀门26，28，30，32中的至少两个，38，40中至少一个压力传感器，和至少一个位置传感器42用于控制阀门26，28，30，32中的至少两个响应由至少一个压力传感器38，40测量的压力和由至少一个位置传感器42测量的位置致动。

至少一个分立位置传感器42可包括第一位置传感器42，其位于邻近流体操作的气缸的中点附近，和第二位置传感器46或48，其位于邻近活塞18在外壳20中的冲程一端，以便提供活塞18在与外壳20的端壁接触之前的软停(soft stop)减速，该外壳20限定至少一个腔室14，16。至少一个腔室14，16可包括第一可膨胀流体腔室14，其邻近在外壳20中的活塞18冲程的一端，和第二可膨胀流体腔室16，其邻近外壳20中的活塞18的冲程的另一端。电气致动的比例流量阀门26，28，30，32中的至少两个可包括与第一可膨胀流体腔室14关联的第一阀门26，以便选择性地及按比例地控制流进第一可膨胀流体腔室14的流体和选择性地及按比例地控制流出第一可膨胀流体腔室14的流体。

至少一个压力传感器38，40可包括与第一可膨胀流体腔室14关联的第一压力传感器38，和与第二可膨胀流体腔室16关联的第二压力传感器40。可提供第三压力传感器50以便监视受挤压的流体源的压力。至少一个分立位置传感器42可包括位于邻近流体操作的气缸12的中点附近第一位置传感器42，位于外壳20内的活塞18的冲程的一端邻近的第二位置传感器46以便在与限定第一腔室14的外壳20的端壁接触之前提供活塞18的软停减速，和位于外壳20中活塞18的冲程相对端附近的第三位置传感器48以便在与限定第二流体腔室16的外壳20的端壁接触之前提供活塞的软停减速。

当活塞18是由至少一个位于相对外壳20的中途位置附近的分立位置传感器42感测时，按照本发明的控制程序可初始化相应于外壳20内居中的活塞18的位置的起始位置(home position)。按照本发明的控制程序也可以计算相应于至少一个可膨胀流体腔室14，16中的要求的压力的量以便在外壳20中从位于相对外壳20中途的分立居中位置的附近移动活塞18所需的距离。控制程序可控制至少两个电致动的比例流量控制阀门26，28，和/或32，30以在至少一个可膨胀流体腔室14，16中获得计算的压力，其相应于外壳20中活塞18移动所需的距离。不同装置可提供来将活塞18向相对外壳20分立居中的位置偏置。如果仅单个可膨胀流体腔室被提供来由本发明控制，配置装置可包括任何合适的机械装置，以复位弹簧力为例，但不局限于该例。如果两个可膨胀流体腔室14，16被提供来按照本发明控制系统10，配置装置相应于第二可膨胀流体腔室。应该认识到当确定适当量的压力以提供单个可膨胀流体腔室时，上面更详细描述的压力计算可相应于反作用机械弹簧力的压力修正，且可做出对压力计算的修改以容放双活塞支杆配置，而非这里详细说明的单个支杆配置。

气缸12优选具有两个动态可膨胀流体腔室14，16，它们使活塞18和连接的支杆的位置和力的改变得以实现。两个比例控制阀门26，28或30，32被连接至每个腔室14，16。一个阀门从连接的腔室除去流体，以流体如压缩的空气或液压液为例但不局限于该例，而另一个阀门供应受压的流体至连接的腔室。该系统包括控制电子44，且优选3个压力传感器，40，42，48。控制电子44和控制软件一起控制四个比例控制阀门26，28，30，32以响应来自外部源的命令，如以来自网络或计算机工作站的命令为例，但不局限于该例。压力传感器38，40，50监视受压的流体供应的压力，和两个可膨胀流体腔室14，16以控制受压的流体的分配至可膨胀腔室14，16，或从中流出，从而提供活塞18和连接的支杆输出力的精确的定位控制。在优选配置中，比例控制阀门26，28，30，32可以是压电致动的控制阀门，其类型类似于2003年4月5日公开的美国专利6548938中描述的，或2003年12月9日公开的美国外观设计D483335揭示类型的压电致动器，或2003年7月3日公开的PCT申请WO04006349，或2003年3月25日公开的PCT申请WO03083957，或2003年1月22日公开的PCT申请WO03067674，或2001年3月29日公开的PCT申请WO0180326，或2001年3月29日公开的PCT申请WO0179731，所有这些都以参考的方式包括在此。优选，以下面的例子，但不局限于该例子，压电致动器被控制以便比例阀门操作通过施加到压电体商的电压直接控制，或通过监视压电致动器中的能量的量并使用电流充电控制，其不同于用于螺线管操作的阀门的比例控制的脉冲宽度调制。

现参考图2，软件代码同时控制在气缸每侧的两对阀门，如控制流程图中的描述。按照本发明的控制程序可通过参考图2而得到最好的理解。控制程序可以在步骤100中初始化系统开始。在初始化步骤100中，控制程序按赫尔效应传感器设置起始位置或活塞居中的位置，并使活塞18两侧的压力彼此相等以便外壳内活塞18没有移动。通过例子而非局限于该例子，控制系统可使在居中位置时气缸两侧的压力为50psi，该居中位置可通过从至少一个活塞传感器42接受的信号且至少一个压力传感器38，40验证。一旦系统在步骤100中初始化，控制程序继续查询102以确定师范位置改变是必要的。如果位置改变不是必要的，控制程序返回至查询102的开始。如果位置改变是必要的，控制出现继续到步骤104，这里基于必要的移动计算所需的压力。控制程序然后继续查询106，这里确定了是否必要的位置朝向气缸12的端盖。如果所需的位置朝向端盖，程序转移到步骤108，这里气缸20的负载端可膨胀流体腔室内的压力增加。如果所需的位置没有响应查询106朝向帽端，控制程序转移到步骤110，这里气缸20的帽端可膨胀流体腔室内的压力增加。

在执行步骤108或步骤110后，程序继续查询112，这里其确定是否活塞18两端的压力相等。如果压力不等，程序转移至步骤114以监视至少一个位置传感器42并复位活塞18的起始居中位置。在执行步骤114后，控制程序返回至查询112的开始处。如果在程序112中压力相等，控制程序继续查询116，这里其确定是否必须的位置是朝向气缸20的负载端。如果必要的位置是响应查询116朝向负载端，控制程序继续到步骤118，这里气缸20的负载端可膨胀流体腔室的压力被降低。如果必要的位置不是响应查询116朝向负载端，控制程序继续到步骤120，这里气缸20的帽端可膨胀流体腔室的压力被降低。

在执行步骤118或步骤120后，程序继续查询122，这里其确定是否活塞18两侧的压力相等。如果活塞20两侧的压力不是响应查询122相等，控制程序转移至步骤124以监视至少一个位置传感器42并复位外壳20中活塞18的起始居中的位置。在执行步骤124后，控制程序返回至查询122的开始以确定是否活塞18两侧的压力相等。如果活塞18两侧的压力响应查询122相等，控制程序继续到步骤126，其指示活塞18移动完成，因为活塞已经到达必要的位置，且控制程序保存当前位置。在执行步骤126后，控制程序返回至查询122的开始处。

应该认识到图2中描述的控制程序相应于气缸12具有第一和第二可膨胀腔室14，16，它们由位于外壳20中的活塞18限定以便在冲程的第一和第二端限之间移动。如果仅提供单个可膨胀流体腔室，图2中所示的控制程序可通过消除查询116，步骤118，120，查询122和步骤124而修改。在该配置中，如果查询112的结果是肯定的，控制程序可直接进入步骤126并按前述那样继续。如上面更详细的说明，该配置可包括用于相对外壳20向起始居中的位置偏置活塞18的机械装置，以例子但不局限于该例子，如机械弹簧力，。

虽然本发明已经结合被认为是最可行并且是优选的实施例作了说明，应该理解本不局限于所公开的实施例，而是相反，其倾向于涵盖包括在权利要求所限定的精神和范畴内的多种修改和等价布置，权利要求的范畴将被赋予最广泛的解释以便包括法律允许的所有这样的修改和等价结构。

Claims (22)

1.一种用于流体操作的气缸的位置控制系统，该气缸具有至少一个由位于外壳内的活塞限定的流体腔室以便在冲程的第一和第二端限之间移动，该系统包括：

至少两个电气致动的比例流量阀门，它们连接至要被控制的流体操作的气缸的每个端口以便选择性地和按比例地控制流进和流出要控制的流体操作的气缸的至少一个流体腔室的流体流量；

至少一个压力传感器，其用于测量关于要控制的流体操作的气缸的每个腔室的流体压力；

至少一个分立位置传感器，其位于邻近要控制的流体操作的气缸的中点以便感测气缸中活塞的分立居中的位置；和

控制程序，其可操作地连接至至少两个阀门、至少一个压力传感器、和至少一个位置传感器，用于响应由至少一个压力传感器测量的压力和由至少一个位置传感器测量的位置控制至少两个阀门的致动。

2.如权利要求1所述的系统，其中至少一个分立位置传感器进一步包括：

位于邻近流体操作的气缸的中点的第一位置传感器；和

位于邻近外壳中活塞冲程一端的第二位置传感器，以便在与限定至少一个腔室的外壳端壁接触之前提供活塞的软停止减速。

3.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

至少两个电气致动的比例流量阀门，其包括与第一可膨胀流体腔室关联的第一阀门以便选择性地和按比例地控制流进第一可膨胀流体腔室的流体流量，和与第一可膨胀流体腔室关联的第二阀门以便选择性地和按比例地控制流出第一可膨胀流体腔室的流体流量。

4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

该至少一个可膨胀流体腔室包括邻近外壳中活塞冲程一端的第一可膨胀流体腔室和邻近外壳中活塞冲程另一端的第二可膨胀流体腔室。

5.如权利要求4所述的系统，进一步包括：

该至少一个压力传感器包括与第一可膨胀流体腔室关联的第一压力传感器和与第二可膨胀流体腔室关联的第二压力传感器。

6.如权利要求4所述的系统，进一步包括：

该至少一个分立位置传感器包括位于邻近流体操作的气缸的中点的第一位置传感器，位于邻近外壳中活塞冲程一端的第二位置传感器以便在活塞接触限定腔室的外壳端壁之前提供活塞的软停止减速，和位于邻近外壳中活塞冲程的相对端的第三位置传感器以便在接触限定另一个腔室的外壳端壁之前提供活塞的软停止减速。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

控制程序，其用于当位于邻近相对于外壳的中途位置的至少一个分立位置传感器感测到活塞时初始化起始位置。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

控制程序，其用于计算至少一个可膨胀流体腔室中所要求的压力以便在外壳中从位于相对于外壳中途的分立居中位置开始移动活塞需要的距离，并用于控制至少两个电气致动的比例流量阀门以获得至少一个可膨胀流体腔室内计算的压力，其相应于外壳中活塞的需要的移动距离。

9.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

用于将活塞相对于外壳向分立居中的位置偏置的装置。

10.一种位置控制系统，其用于具有至少一个由位于外壳内活塞限定的流体腔室以便在冲程的第一和第二端限之间移动的流体操作的气缸，该系统包括下列步骤：

用至少两个要控制的连接至流体操作的气缸的每个端口的电气致动的比例流体阀门，选择性地和按比例地控制流进和流出要控制的流体操作的气缸的至少一个流体腔室的流体流量；

用至少一个压力传感器测量关于要控制的流体操作的气缸的每个腔室的流体压力；

用至少一个位于邻近要控制的流体操作的气缸的中点的分立位置传感器感测气缸内活塞的分立居中的位置；和

用可操作地连接至至少两个阀门、至少一个压力传感器、和至少一个位置传感器的控制程序，响应由至少一个压力传感器测量的压力和由至少一个位置传感器测量的位置控制至少两个阀门的致动。

11.如权利要求10所述的系统，其中用至少一个分立位置传感器进行的位置感测步骤进一步包括以下步骤：

使第一位置传感器位于流体操作的气缸的中点；和

使第二位置传感器位于外壳中活塞的冲程的一端；

用第二位置传感器感测邻近活塞相对于外壳的冲程一端的分立位置；和

用控制程序响应第二位置传感器，减速活塞以便在与限定至少一个腔室的外壳的端壁接触之前软停止。

12.如权利要求10所述的系统，其中用至少两个电气致动的比例流动阀控制流体流动的步骤进一步包括下列步骤：

提供与第一可膨胀流体腔室关联的第一阀门以便选择性地和按比例地控制流体流进第一可膨胀流体腔室；和

提供与第一可膨胀流体腔室关联的第二阀门以便选择性地和按比例地控制流体流出第一可膨胀流体腔室。

13.如权利要求10所述的系统，其中至少一个可膨胀流体腔室进一步包括以下步骤：

提供第一可膨胀流体腔室，其邻近外壳中活塞冲程的一端；和

提供第二可膨胀流体腔室，其邻近外壳中活塞冲程的另一端。

14.如权利要求13所述的系统，其中用至少一个压力传感器进行的所述压力感测步骤进一步包括以下步骤：

提供与第一可膨胀流体腔室关联的第一压力传感器；和

提供与第二可膨胀流体腔室关联的第二压力传感器。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述用至少一个分立位置传感器进行的位置感测步骤进一步包括以下步骤：

提供第一位置传感器，其位于邻近流体操作的气缸的中点；

提供第二位置传感器，其位于邻近外壳中活塞的冲程的一端以便在与限定一个腔室的外壳的端壁接触之前提供活塞的软停止减速；和

提供第三位置传感器，其位于邻近外壳中活塞冲程的相对端以便在与限定另一个腔室的外壳的端壁接触之前提供活塞的软停止减速。

16.如权利要求10所述的系统，其中所述用控制程序的控制步骤进一步包括以下步骤：

当活塞至少被一个要安置在相对于外壳分立居中位置的分立位置传感器感测到时初始化起始位置。

17.如权利要求10所述的系统，其中所述用控制程序进行的控制步骤进一步包括以下步骤：

计算至少一个可膨胀流体腔室中所要求的压力以便在外壳内从位于相对于外壳中途的分立居中的位置移动活塞需要的距离；和

控制至少两个电气致动的按比例流动阀门以获得至少一个可膨胀流体腔室内计算的压力，该压力相应于活塞在外壳内移动的需要的距离。

18.如权利要求10所述的系统，进一步包括以下步骤：

向相对于外壳分立居中的位置偏置活塞。

19.一种用于流体操作的气缸的位置控制系统，该气缸具有两个由位于外壳中的活塞限定的流体腔室以便在冲程的第一和第二端限之间移动，该系统包括：

四个电气致动的比例流量阀门，两个阀门连接至要控制的流体操作的气缸的每个端口以便选择性地和按比例地控制流进和流出要控制的流体操作的气缸的两个流体腔室的流体流量；

两个压力传感器，一个压力传感器用于测量关于要控制的流体操作气缸的每个腔室的流体压力；

至少一个分立位置传感器，其位于邻近要控制的流体操作的气缸的中点以便感测活塞在气缸内的分立的居中的位置；和

可操作地连接至四个阀门、两个压力传感器、和至少一个位置传感器的控制程序，其用于响应由两个压力传感器测量的压力和由至少一个位置传感器测量的位置，控制四个阀门的致动。

20如权利要求19所述的系统，进一步包括：

至少一个分立位置传感器包括第一位置传感器，其位于邻近流体操作的气缸的中点，一个第二位置传感器位于邻近外壳中活塞的冲程的一端以便在与限定第一腔室的外壳的端壁接触之前提供活塞的软停止减速，和一个第三位置传感器位于邻近外壳中活塞冲程的相对端以便在与限定第二腔室的外壳的端壁接触之前提供活塞的软停止减速。

21.如权利要求19所述的系统，进一步包括：

控制程序用于在活塞被位于邻近相对于外壳的中途位置的至少一个分立位置传感器感测到时初始化起始位置。

22.如权利要求19所述的系统，进一步包括：

控制程序用于计算第一和第二可膨胀流体腔室每个中的要求的压力以便在外壳中从相对于外壳中途的分立居中的位置移动活塞需要的距离，并用于控制四个电气致动的比例流量阀门以获得第一和第二可膨胀流体腔室每个中的计算的压力，该压力相应于在外壳中移动活塞需要的距离。

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