[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

说明书

本发明公开了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，整体控制策略由四部分子控制器构成：位置控制器、背压控制器、溢流压力调节控制器及泵流量控制器。位置控制器基于给定位置指令和液压作动器的实际位置反馈，通过对伺服阀Ⅰ阀芯位置的调节控制液压作动器进油腔的流量；背压控制器基于参考背压值和液压作动器实际背压腔压力，通过对伺服阀Ⅱ阀芯位置的调节控制液压作动器出油腔压力；溢流压力调节控制器基于进油腔压力和阀1上的压降，对比例溢流阀在线调节，实时设定液压系统的油源压力以减少阀口的压力损失；流量控制器通过对电机转速的调节，实时调节泵输出的流量和系统所需流量相匹配以减少溢流流量损失。

技术领域

本发明属于液压伺服控制技术领域，具体为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。

背景技术

电液阀控伺服系统具有功率密度比大、输出力大、响应速度快等优点，可以胜任大惯量和高精度伺服的场合。其应用已遍及工业与经济的各个领域，如导弹舵机的控制、火炮的控制、板带轧机的厚度控制等。传统电液阀控伺服系统采用单伺服阀来控制液压作动器2的俩腔，通过调节阀芯位移来控制液压作动器的位移、速度、输出力等。虽然传统阀控电液伺服系统具有易于操作、结构简单等优点。但是液压作动器进出阀口的节流面积通过一根阀芯的位移来耦合调节，在满足运动控制性能的同时，在出油口存在重复的压力损失，所以传统阀控液压系统的能效很低。为了解决传统阀控液压系统能效低的问题，出现了进出口独立调节技术。进出口独立调节技术使用独立的控制阀分别对液压作动器的进油腔的流量和背压腔的压力进行控制，在完成进油口节流调速的同时，可以兼顾出背压腔压力的控制，从而避免了了传统阀控电液伺服系统中重复的压力损失。

在工程机械中，进出口独立控制系统常常和负载敏感技术一起使用。其中，负载敏感技术一般通过调节泵的转速或排量原理维持伺服阀俩侧压差在恒定值。但是，在实际中输入指令速度较大时，伺服阀俩侧需要较大的压差来增大通过伺服阀的流量；输入指令速度较小时，俩侧压差应保持在较低值，以减少阀口的压力损失。

发明内容

本发明针对电液阀控伺服系统能量效率低的问题，在保证电液位置伺服动态性能的基础上，提供一种压力损失低、系统发热低、高能效的进出口独立调节电液位置伺服系统的控制方法。

本发明采用的技术方案是：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、伺服电机、比例溢流阀、第Ⅰ伺服阀、第Ⅱ伺服阀和液压作动器；伺服电机通过联轴器与定量泵联接，定量泵与伺服电机连接的轴上还设置有角速度传感器，定量泵通过管路与比例溢流阀相连，比例溢流阀通过管路与油箱相连，定量泵通过管路与第Ⅰ伺服阀的P口相连，第Ⅰ伺服阀的A口通过管路与液压作动器的A腔相连，B口通过管路与液压作动器的B腔相连，液压作动器的A腔通过管路与第Ⅱ伺服阀的B口相连, 液压作动器的B腔通过管路与第Ⅱ伺服阀的A口相连，第Ⅱ伺服阀8的T口与油箱相连；液压作动器活塞杆上连接负载，位移传感器安装在负载上，连接液压作动器A腔的管路上设置有第Ⅰ压力传感器，连接液压作动器B腔的管路上设置有第Ⅱ压力传感器，第Ⅰ伺服阀的P口上设置有油源压力传感器。

在进出口独立调节系统中，第Ⅰ伺服阀始终工作在位置伺服模式，控制液压作动器进油腔的流量和液压作动器运动方向，第Ⅱ伺服阀始终工作在压力伺服模式，控制液压作动器背压腔的压力，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、第Ⅰ伺服阀及位移传感器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、前馈补偿器、第Ⅱ伺服阀及第Ⅱ压力传感器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、溢流压力指令规划器、比例溢流阀、油源压力传感器及第Ⅰ压力传感器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、泵流量控制器、转速指令规划器、角速度传感器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。