[发明专利]一种高频响高精度方向位移液压系统及其负载控制方法

说明书

本发明公开了一种高频响高精度方向位移液压系统及其负载控制方法。系统包括液压单元、控制器和LVDT位移传感器；所述的液压单元由一个三位四通比例阀和两个高速开关阀组成；液压单元具有PTAB四个油口，其中T口连接第一高速开关阀的出油口，第一高速开关阀的进油口连接三位四通比例阀的D口；P口连接第二高速开关阀的进油口，第二高速开关阀的出油口连接三位四通比例阀的C口；本发明提供的液压单元将一个三位四通比例阀和两个高速开关阀串联组成，替代原有的四个高速开关阀全桥回路结构，以实现高效精准地控制负载的运动状态，既能带来比例阀增益大的效果，又可以利用开关阀响应快的特性进行准确控制和反馈调整。

技术领域

本发明涉及液压阀控制领域，具体涉及一种高频响高精度方向位移液压系统及其负载控制方法。

背景技术

近年来电液控制技术得到了飞速发展，在民用、工业、军用及航空航天等机械行业中得到广泛的应用。传统的电液比例阀采用一根阀芯控制，根据用户输入电压值来控制阀芯位移，输出相应值的流量，实现对流量模拟量的输出控制，但是比例阀结构复杂，价格高，控制难度大，而且存在中位死区、对油液污染敏感等缺点。

随着高速开关阀频率的提升，越来越多的液压系统采用高速开关阀进行闭环控制，并且高速开关阀由于结构简单、价格低、可靠性高等优势，在某些领域可以取代比例阀对负载的位置控制。但是高速开关阀高频的启闭会给执行器带来抖动，影响其动态特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高频响高精度方向位移液压系统及其负载控制方法。本发明提供的液压单元将一个三位四通比例阀和两个高速开关阀串联组成，替代原有的四个高速开关阀全桥回路结构，以实现高效精准地控制负载的运动状态，既能带来比例阀增益大的效果，又可以利用开关阀响应快的特性进行准确控制和反馈调整。

本发明的技术方案如下：

本发明一方面公开了一种高频响高精度方向位移液压系统，其包括液压单元、控制器和LVDT位移传感器；所述的液压单元由一个三位四通比例阀和两个高速开关阀组成；液压单元具有P、T、A、B四个油口，其中T口连接第一高速开关阀的出油口，第一高速开关阀的进油口连接三位四通比例阀的D口；P口连接第二高速开关阀的进油口，第二高速开关阀的出油口连接三位四通比例阀的C口；三位四通比例阀的A口和B口分别作为液压单元的A口和B口；

所述的LVDT位移传感器与控制器相连，用于检测负载状态；所述的控制器分别控制三位四通比例阀和两个高速开关阀，其中控制器采用PWM数字信号控制两个高速开关阀。

作为优选方案，所述的两个高速开关阀集成在三位四通比例阀内。所述的三位四通比例阀的阀块上设有两个高速开关阀安装孔，两个高速开关阀分别安装在两个高速开关阀安装孔内，所述的阀块上设有P、T、A、B四个油口分别作为液压单元的P、T、A、B油口。阀块上的T口通过阀块内开设的油路连接第一高速开关阀的出油口，第一高速开关阀的进油口通过阀块内开设的油路连接三位四通比例阀的D口；P口通过阀块内开设的油路连接第二高速开关阀的进油口，第二高速开关阀的出油口通过阀块内开设的油路连接三位四通比例阀的C口；三位四通比例阀的A口和B口通过阀块内开设的油路连接阀块的A口和B口。

本发明另一发明公开了一种基于所述的高频响高精度方向位移液压系统的负载位移控制方法：

在负载运动的初期阶段，两个高速开关阀全部打开，通过三位四通比例阀进行流量的控制，实现负载快速位移接近指定位置；

当负载接近指定位置后，三位四通比例阀阀口减少，实现液压单元整体流量减少；通过PWM信号控制高速开关阀进行启闭，实现更高精度的控制，使负载到指定位置；

若负载位置超过指定位置，通过三位四通比例阀调整流量方向，并通过PWM信号控制高速开关阀进行启闭，使负载到指定位置。

本发明进一步公开了所述的高频响高精度方向位移液压系统的负载运动参数的控制方法：