[发明专利]基于高速开关阀气压平衡调控策略的敏捷位置控制系统和方法

摘要

发明公开了一种基于高速开关阀气压平衡调控策略的敏捷位置控制系统和方法，系统中的控制器检测气缸输出杆的位置，根据目标位置的大小，并根据控制器检测到的单杆双作动气缸左腔和右腔的压力之和与高压气源和大气的压力之和的差值关系，通过组合充气阀和排气阀的开启使得气缸输出杆向右移动与向左移动，从而实现气缸输出杆位置的精确快速控制。根据内部气压，外部气压和的关系采用不同的控制策略，将气压平衡的策略与根据位置误差分段的策略结合在一起，构成了完整的高精度控制方法，控制脉动小，避免了采用PWM方法时存在的频繁充放气而导致的气源浪费与噪声，减小了极限位置的控制死区，大大提高了阀的使用寿命与位置控制精度。

主权项

1.基于高速开关阀气压平衡调控策略的敏捷位置控制系统的敏捷位置控制方法，其特征在于，包含单杆双作动气缸(1)、左充气阀(2)、左排气阀(3)、左压力传感器(4)、右充气阀(5)、右排气阀(6)、右压力传感器(7)、位置传感器(8)、单杆双作动气缸左腔(9)、单杆双作动气缸右腔(10)、气缸输出杆(11)、负载(12)、滑台(13)和控制器(14)；在单杆双作动气缸(1)的左进气孔安装左充气阀(2)、左排气阀(3)和左压力传感器(4)，左充气阀(2)的进气端与高压气源连接，左排气阀(3)的排气端与大气环境相通，在单杆双作动气缸(1)的右进气孔安装右充气阀(5)、右排气阀(6)和右压力传感器(7)，右充气阀(5)的进气端与高压气源连接，右排气阀(6)的排气端与大气环境相通；气缸输出杆(11)与负载(12)相连，负载(12)在滑台(13)上水平滑动，并在气缸输出杆(11)上安装位置传感器(8)；单杆双作动气缸左腔(9)的压力由左压力传感器(4)测量，单杆双作动气缸右腔(10)的压力由右压力传感器(7)测量，气缸输出杆(11)的位置由位置传感器(8)测量，控制器(14)采集并处理左压力传感器(4)、右压力传感器(7)和位置传感器(8)的信号和数据并对左充气阀(2)、左排气阀(3)、右充气阀(5)、右排气阀(6)进行控制；控制器(14)根据气缸输出杆(11)位置与目标控制位置的差值，以及检测到的单杆双作动气缸左腔(9)和单杆双作动气缸右腔(10)的压力之和与高压气源和大气的压力之和的差值关系，进行气压平衡大偏离调控策略和气压平衡小偏离调控策略，通过产生不同的左充气阀(2)、左排气阀(3)、右充气阀(5)、右排气阀(6)四阀开启脉冲，保持单杆双作动气缸左腔(9)、单杆双作动气缸右腔(10)、高压气源和大气之间的压力平衡，使得气缸输出杆(11)位置控制始终处于可调控的状态，减小气缸输出杆(11)位置控制左侧或者右侧的控制死区，实现气缸输出杆位置的精确快速控制。