[发明专利]一种基于比例溢流阀的进出口独立调节电液位置伺服系统高能效控制方法

权利要求书

1.一种基于比例溢流阀的进出口独立调节电液位置伺服系统高能效控制方法，其所述的进出口独立调节电液位置伺服系统包括定量泵（10）、伺服电机（11）、比例溢流阀（12）、第Ⅰ伺服阀（7）、第Ⅱ伺服阀（8）和液压作动器（2）；其特征在于伺服电机（11）通过联轴器与定量泵（10）联接，定量泵（10）与伺服电机（11）连接的轴上还设置有角速度传感器（19），定量泵（10）通过管路与比例溢流阀（12）相连，比例溢流阀（12）通过管路与油箱（13）相连，定量泵（10）通过管路与第Ⅰ伺服阀（7）的P口相连，第Ⅰ伺服阀（7）的A口通过管路与液压作动器（2）的A腔相连，B口通过管路与液压作动器（2）的B腔相连，液压作动器（2）的A腔通过管路与第Ⅱ伺服阀（8）的B口相连, 液压作动器（2）的B腔通过管路与第Ⅱ伺服阀（8）的A口相连，第Ⅱ伺服阀（8）的T口与油箱（13）相连；液压作动器（2）活塞杆上连接负载（3），位移传感器（1）安装在负载（3）上，连接液压作动器（2）A腔的管路上设置有第Ⅰ压力传感器（4），连接液压作动器（2）B腔的管路上设置有第Ⅱ压力传感器（5），第Ⅰ伺服阀（7）的P口上设置有油源压力传感器（9）；

所述高能效控制方法由流量控制策略、背压控制策略、溢流压力调节控制策略及泵流量控制策略组成，位置控制器（6）、第Ⅰ伺服阀（7）及位移传感器（1）构成位置闭环伺服子系统，对液压作动器位置进行控制；背压控制器（16）、前馈补偿器（15）、第Ⅱ伺服阀（8）及第Ⅱ压力传感器（5）构成背压腔压力伺服子系统，对作动器背压腔压力进行控制；溢流压力调节控制器（14）、溢流压力指令规划器（17）、比例溢流阀（12）、油源压力传感器（9）及第Ⅰ压力传感器（4）构成油源压力伺服子系统，对泵出口压力在线调节，使得定量泵输出的压力和进油腔所需的压力相匹配；伺服电机（11）、泵流量控制器（18）、转速指令规划器（20）、角速度传感器（19）组成流量伺服子系统，对泵输出的流量在线调节，使得泵输出的流量和系统所需流量相匹配；

溢流压力调节控制策略由油源压力伺服子系统实现，其中溢流压力指令规划器（17）首先根据小孔节流的非线性压力流量方程，利用液压作动器的速度信号和位置控制器（6）输出信号实时计算第Ⅰ伺服阀（7）上的压降，然后利用液压作动器（2）A腔压力和第Ⅰ伺服阀（7）的计算压降生成油源压力指令信号；溢流压力调节控制器（14）根据油源压力指令信号和实际油源压力，实现压力闭环伺服控制，通过对比例溢流阀（12）在线调节，实时设定液压系统的油源压力；上述的速度信号由位移传感器（1）的输出信号经过求导得到，液压作动器（2）A腔压力由第Ⅰ压力传感器（4）测得，实际油源压力由油源压力传感器（9）测得；

背压控制策略由背压腔压力伺服子系统实现，背压控制器（16）根据背压腔压力指令信号和第Ⅱ压力传感器（5）测到出油腔B的压力信号产生背压信号，前馈补偿器（15）据小孔节流的非线性压力流量方程，利用液压作动器（2）的速度信号和背压腔压力指令信号生成前馈补偿信号，来抑制进油腔A流量变化对出油腔B压力控制的影响，背压信号和前馈补偿信号共同调节第Ⅱ伺服阀（8）的阀芯位移实现压力闭环伺服控制；

泵流量控制策略由流量伺服子系统实现，转速指令规划器（20）利用液压作动器的速度信号根据液压作动器的面积A_p和定量泵（10）排量D_p计算生成电机的转速指令信号；泵流量控制器（18）根据转速指令信号和角速度传感器（19）测得的实际转速信号实现伺服电机（11）转速闭环伺服控制，实时调节伺服电机（11）转速，使得定量泵（10）输出的流量和系统所需流量相匹配；

流量控制策略由位置闭环伺服子系统实现，位置控制器（6）利用位移传感器（1）测到的实际位置信号和给定位置指令信号调节第Ⅰ伺服阀（7）的阀芯位移实现位置闭环伺服控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于比例溢流阀的进出口独立调节电液位置伺服系统高能效控制方法，其特征在于液压作动器（2）是非对称缸，还可以采用对称液压缸或液压马达。

3.根据权利要求1或2所述的基于比例溢流阀的进出口独立调节电液位置伺服系统高能效控制方法，其特征在于：第Ⅰ伺服阀（7）和第Ⅱ伺服阀（8）是比例流量阀或伺服流量阀。

4.根据权利要求1或2所述的基于比例溢流阀的进出口独立调节电液位置伺服系统高能效控制方法，其特征在于：液压作动器（2）的速度信号由位移传感器（1）加微分器和滤波器生成，还可以通过安装速度传感器获得。