[发明专利]一种伺服泵控液压回转驱动系统及控制方法

说明书

本发明为一种伺服泵控液压回转驱动系统及控制方法，本系统液压马达连接两个液压泵，二泵连接于伺服电机，受伺服驱动器和伺服电机控制。运动控制单元连接伺服驱动器。液压马达连接管路上的两个压力传感器连接运动控制单元；液压马达上的角位移传感器接入运动控制单元。控制方法为电机正反转带动泵的正反转，继而带动液压马达正反转。运动控制单元根据设定要求和压力、角位移反馈对液压马达实施精确快捷的角位移、速度和扭矩控制。本发明可实现液压马达的高响应频率、高精度的控制，还可方便地实现宽范围的变速比调整；系统结构简单，成本低廉，控制可靠。

技术领域

本发明涉及液压精密传动控制装置，具体为一种伺服泵控液压回转驱动系统及控制方法，本发明采用伺服电机驱动两台单向泵或者一台双向泵，进而控制液压马达的动力输出，实现高精度高频响的回转运动控制。

背景技术

通过液压马达控制回转运动和动力输出是一种常用的动力结构，传统的液压回转驱动系统是电机驱动液压泵连续运转，由各种阀组、传感器和管路构成的油路控制液压油的流向、流速、压力，驱动液压马达，并继而实现液压马达对外输出扭矩和转动速度的控制。传统的泵控系统中当需要控制液压马达的转动速度时，需要比例方向阀或比例方向伺服阀调节进入液压马达的液体流速；当需要控制液压马达的输出扭矩时，需要控制溢流阀的溢流压强或者根据压力传感器的反馈并通过比例压力阀或比例压力伺服阀来控制进入液压马达的液体压强，由此控制液压马达的输出扭矩。

此类传统的液压回转驱动系统存在以下几点不足：1、驱动液压泵电机必须连续不间断运行，即使在液压马达短时停止运动、无需进行调节控制时，电机也不能停机，不断从油箱泵出和液压油又通过阀组返回油箱，浪费了电能。尤其是当液压马达输出扭矩、但旋转停止或转速较低时，高压节流抬升了电机的功率消耗，浪费电能；2、浪费的电能变成热能，导致油温上升，使油路密封件加速老化，故障率上升；3、当液压油在液压马达进油口、出油口之间往复流动时，需要控制各种阀门动作，不断产生节流动作，加大了系统损耗，阀门的故障率也比较高；4、在快速、精密控制时，需要采用P/Q阀(压力流量控制阀)或伺服阀参与控制，特别是伺服阀价格昂贵，维修困难，导致系统设备的购置和使用维护成本大幅增加；5、由于各种阀门的机械动作需要一段较长的时间才能完成，导致油路的各种动作切换难以进一步提速，直接影响设备的工作节拍；6、对于精密控制和高速响应的场合，即使使用了高性能的伺服阀参与控制，但由于伺服阀固有的死区特性和非线性特性，难以对液压马达实现更高精度更高频响的伺服控制；7、传统的油路难以做到密闭油路，油路的可靠性难以保障，且液压油的使用量也比较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种伺服泵控液压回转驱动系统。A、B液压泵的出液端分别接入液压马达的两个进油口，伺服电机的前后轴伸分别与A、B液压泵连轴，伺服驱动器控制伺服电机，安装于液压马达的两进油口油路上的A、B压力传感器的信号分别接入运动控制单元，安装于液压马达轴上的角位移传感器的信号连接至运动控制单元。A、B两台油泵的进液端相互连接。运动控制单元配有人机界面和通信接口，接收对液压马达的运动控制指令。

本发明的另一个目的是提出上述伺服泵控液压回转驱动系统的控制方法，伺服驱动器驱动伺服电机并带动A、B液压泵，当伺服电机正向转动时，A液压泵驱动液压马达正向转动，此时B液压泵泄油；当伺服电机反向转动时，B液压泵驱动液压马达反向转动，此时A液压泵泄油。运动控制单元根据角位移传感器和A、B压力传感器信号确定当前液压马达运动位置、速度和压力，并根据接收的位置、速度、扭矩控制要求运算得到伺服驱动器的运行模式指令、速度设定指令及伺服电机扭矩设定指令，发送到伺服驱动器，经伺服驱动器、伺服电机和液压泵，实现液压马达的高精度、高频响的往复回转运动控制。