[发明专利]一种基于流量电液伺服阀的施力系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于流量电液伺服阀的施力系统及其控制方法，在垂直加载伺服液压缸9的的液压回油管路增加比例节流阀，起到溢流的作用，以卸掉垂直加载伺服液压缸9液压回油管路的一部分流量，可适度调节垂直加载伺服液压缸9在施力过程中的产生的液压刚度，减小施力过程动态加载力的影响。在施力系统中，采用分段自适应PID控制方法，将自适应PID的控制参数进行分段处理，使控制系统快速调节以达到稳定状态，实现自动控制溢流大小，缓冲施力过程中的动态冲击作用。

技术领域

本发明涉及一种基于流量电液伺服阀的施力系统及其控制方法。

背景技术

在众多领域中，经常会遇到要研究各种力作用在研究对象上的情况。为了比较精确的对研究对象展开分析，需要在施力系统中采用控制精度较高且反应灵敏的伺服阀。在各种伺服阀中，流量电液伺服阀对于调节流量具有非常高的精度，具有很灵敏的换向功能，使用广泛。但是，如果想要通过流量电液伺服阀间接调节油压，进而间接控制加载力的大小时，流量变化很小而油压却变化很大，流量电液伺服阀的输入电流和输出压力不能呈现线性关系，而是有很大的突变现象。因此，采用流量伺服阀来控制油压的稳定性和实时响应性是很难实现的。

另外，目前的伺服系统控制普遍采用智能PID控制方法，其优点是算法简便、鲁棒性好、易于实现，并且不依赖于被控对象的精确模型，可以解决伺服系统精确建模的困难。但是随着伺服系统向着高精度、高速度方向的发展，对控制器的稳态精度、动态响应特性、鲁棒性的性能也提出了更高的要求。常规PID控制的缺陷，比如响应低等，也逐渐暴露出来。这使得常规PID控制面对具有高精度和高响应的伺服系统显得无能为力。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本申请提供了一种基于流量电液伺服阀的施力系统，从而使其对施加的力控制精度高、控制更加方便。

一种基于流量电液伺服阀的施力系统，包括滤油器1、空气滤清器2、温度计3、液压泵4、电机5、垂直加载伺服液压缸9、压力表开关10、压力表11、高压过滤器13、油箱15，其特征在于：还包括比例节流阀14和流量电液伺服阀8；流量电液伺服阀8为三位四通阀，其两个通道口分别与垂直加载伺服液压缸9无杆腔进油口和有杆腔进油口连接，一个通道口与高压过滤器13输出端连接，一个通道口与油箱15连接，高压过滤器13输入端连接液压泵4的输入端，在垂直加载伺服液压缸9的液压回油管路上增设比例节流阀14，比例节流阀14一端与流量电液伺服阀8连接，比例节流阀14的另一端连接油箱15，比例节流阀14和流量电液伺服阀8形成并联连接。

进一步的，本发明所述的一种基于流量电液伺服阀的施力系统还包括三位四通换向阀16、调速阀17、液压泵4和横向加载伺服液压缸18，液压泵4输出端连接三位四通换向阀16的一个通道口，所述三位四通换向阀16的一个通道口连接油箱15，两个通道口连接横向加载伺服液压缸18，所述横向加载伺服液压缸18和三位四通换向阀16之间安装调速阀17。

更进一步的，所述液压泵4采用双联液压泵。

进一步的，所述液压泵4输出端与油箱15之间以并联方式分别安装有溢流阀6和二位四通换向阀7，所述溢流阀6和二位四通换向阀7以并联方式安装。

进一步的，所述垂直加载系统和横向加载系统上均安装有压力表11，压力表11上安装压力表开关10。

进一步的，所述油箱15上安装有温度计3。

本发明还提供了一种基于流量电液伺服阀的施力系统的控制方法，所述方法采用分段自适应PID控制方法，包括以下步骤：

A.根据加载力大小，配合实验调节比例节流阀14的开度；

B.将自适应PID控制中的参数分为若干段，让其在一个时间段若干次自动调节参数值，形成分段自适应PID控制；

C.开启液压泵4，将油箱15内压力油输送至流量电液伺服阀8；