一种阀控非对称缸的压力控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开的一种阀控非对称缸的压力控制系统，包括非对称缸，非对称缸内配合设置有活塞和活塞杆，活塞杆的一端伸出于非对称缸并连接有三爪卡盘，三爪卡盘上连接有第二伺服电机；非对称缸上位于有杆腔和无杆腔的位置均通过管道共同连通有三位四通电磁换向阀，且连接管道上均设置有温度传感器，三位四通电磁换向阀还通过管道连通有液压泵，且连接管道上设置有压力传感器，压力传感器和两个温度传感器共同连接有信号采集仪；液压泵上连接有第一伺服电机；信号采集仪、第一伺服电机和第二伺服电机共同连接有控制机构。上述系统既能简单有效地控制电液伺服系统压力又能达到最佳节能的目的。本发明专利技术还公开了利用上述系统进行压力控制的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种阀控非对称缸的压力控制系统及其控制方法
本专利技术属于流体传动与控制
，具体涉及一种阀控非对称缸的压力控制系统，本专利技术还涉及利用该系统进行压力控制的方法。
技术介绍
电液伺服系统具有反应快、刚度大、结构紧凑、惯性小、精度高等特点，如今被广泛应用于工业机械、行走机械、航空航天、船舰以及海洋开发工程中。电液伺服系统中，因阀控非对称缸结构简单、成本低廉、工作空间小、承载力大而被广泛采用。压力作为电液伺服系统的基础控制参数之一，研究电液伺服系统中的压力控制方法，对优化电液伺服系统结构、提高电液伺服系统的可靠性极其重要。传统的电液伺服系统压力控制多以节流控制为主，其主要有两种方式：1)定量泵控制系统：由泵外侧的溢流阀来决定系统压力，当定量泵出口压力达到溢流阀设定的压力后，定量泵输出的流量部分从溢流阀流出；2)通过蓄能器和定量泵的保压回路来控制系统压力。但是，对于定量泵控制系统，存在流量不适应和压力不适应等缺点，当需要高压小流量时，系统仍然输出最大流量，多余的流量从溢流阀流出，使得大部分液压能转化成热能，功率消耗极大，不节能；通过蓄能器和定量泵的保压回路来控制系统压力的做法常常会产生较大的液压冲击，极易损害系统。近十年来，对电液伺服系统压力的控制多采用容积控制方法，该方法可分为：泵排量控制方法和泵转速控制方法。其中泵排量控制方法是通过改变泵的排量来改变泵的输出流量，进而控制系统的压力和流量，此种方法虽然可以提高系统效率，但控制范围小，且液压泵结构复杂、成本高、故障率高，故很少使用；泵转速控制系统采用电机控制定量泵，此方法用溢流阀作为安全阀，系统工作时根据执行器要求的流量来控制电机的转速，因此减少甚至消除了因溢流阀开启而导致的能量损失，可以极大的节省能源。同时，泵转速控制系统由于采用电机控制定量泵，系统的噪声比采用变量泵的改变泵排量的控制系统低一些。但是，此系统必须在精确建模的基础上通过位置速度和压力传感器构成双闭环反馈回路才可以达到控制系统压力的目的，但液压系统是典型的非线性、时变系统，系统存在时变参数以及各种外干扰引起的不确定性，很难建立精确的数学模型。即使液压部分的结构和参数确定下来，系统的性能则取决于系统控制部分，这就对系统控制部分提出了很高的要求，如果控制部分出现问题会导致整个电液伺服系统难以正常工作，这给实际工程应用带来了安全隐患与经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阀控非对称缸的压力控制系统，既能简单有效地控制电液伺服系统压力又能达到最佳节能的目的。本专利技术还提供了利用上述系统进行压力控制的方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是：一种阀控非对称缸的压力控制系统，包括非对称缸，非对称缸内配合设置有活塞，活塞的两端分别为有杆腔和无杆腔，活塞对应有杆腔内的一端连接有活塞杆，活塞杆的另一端伸出于非对称缸，活塞杆伸出于非对称缸的一端连接有三爪卡盘，三爪卡盘上连接有第二伺服电机；非对称缸上位于有杆腔和无杆腔的位置均通过管道共同连通有三位四通电磁换向阀，非对称缸与三位四通电磁换向阀之间的连接管道上均设置有温度传感器，三位四通电磁换向阀还通过管道连通有液压泵，液压泵上连接有第一伺服电机；液压泵与三位四通电磁换向阀之间的连接管道上设置有压力传感器，压力传感器和两个温度传感器共同连接有信号采集仪，信号采集仪、第一伺服电机和第二伺服电机共同连接有控制机构。本专利技术第一种技术方案的特点还在于，控制机构包括数控系统，数控系统与信号采集仪连接，数控系统上还分别连接有第一可编程控制器PLC和第二可编程控制器PLC，第一可编程控制器PLC上依次连接有第一模拟量输出模块和第一伺服驱动器，第一伺服驱动器与第一伺服电机相连接；第二可编程控制器PLC上依次连接有第二模拟量输出模块和第二伺服驱动器，第二伺服驱动器与第二伺服电机相连接。三位四通电磁换向阀与液压泵之间的连接管道上位于压力传感器和液压泵之间的位置通过管道连通有溢流阀，溢流阀上连接有第一回油箱。三位四通电磁换向阀上还通过管道连通有第二回油箱。本专利技术所采用的第二种技术方案是：一种阀控非对称缸的压力控制系统的控制方法，在数控系统中设定系统压力P1，第一伺服电机带动液压泵高速运转，此时将压力传感器返回的压力值P2与设定系统压力P1比较，如果P2≤P1，第一伺服电机带动液压泵高速运转；如果P2>P1，则第一伺服电机降低转速使液压泵输出流量等于非对称缸的泄漏量，以此完成对阀控非对称缸的压力控制系统的压力控制。本专利技术的有益效果是：1、系统可节能且效率高。由于活塞杆运行至行程末端时伺服电机降低转速，此时系统消耗功率大大减小，实现节能；2、有效地降低甚至消除了系统由于活塞杆运行至行程末端时的压力能和惯性能所引起的液压冲击，有效地避免了系统在缓冲过程产生的大量热。由于活塞杆运行至行程末端时伺服电机转速降低，液压泵输出流量减少，所以同时降低了压力能和惯性能引起的液压冲击以及系统发热量且大大缩小系统压力超调量和稳定时间；3、可对系统压力进行实时监测。安装在液压泵出口和三位四通电磁换向阀P口之间的压力传感器可以对系统的最高压力进行实时监测；4、三爪卡盘对工件的夹紧力在工件加工过程中可以调节。对于一些薄壁零件，根据零件加工程度不同，希望三爪卡盘的夹紧力可以在加工过程中调节来保护工件，在数控系统程序中写入零件不同加工阶段的预期夹紧力，实现夹紧力可调的目的。5、本专利技术结构简单，造价低，控制思路简单有效，在不改变液压缸内外部装置的前提下，可大大减小液压缸活塞行至行程末端时由于速度突变带来的液压冲击并可以很好地控制系统压力。附图说明图1是本专利技术一种阀控非对称缸的压力控制系统的结构示意图；图2是本专利技术一种阀控非对称缸的压力控制系统中控制机构的结构示意图；图3是本专利技术一种阀控非对称缸的压力控制系统的压力控制方法流程图。图中，1.非对称缸，2.活塞，3.有杆腔，4.无杆腔，5.活塞杆，6.三爪卡盘，7.第二伺服电机，8.三位四通电磁换向阀，9.温度传感器，10.液压泵，11.第一伺服电机，12.压力传感器，13.信号采集仪，14.数控系统，15.第一可编程控制器PLC，16.第二可编程控制器PLC，17.第一模拟量输出模块，18.第一伺服驱动器，19.第二模拟量输出模块，20.第二伺服驱动器，21.溢流阀，22.第一回油箱，23.第二回油箱。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种阀控非对称缸的压力控制系统，如图1所示，液压泵10的出口高压油首先和溢流阀21的入口连接，再将溢流阀21的入口和三位四通电磁换向阀8的P口连接，在溢流阀21的入口和三位四通电磁换向阀8的P口之间连接压力传感器12的信号采集端，三位四通电磁换向阀8的出口T和溢流阀21的出口均连接回油箱。三位四通电磁换向阀8的A口连接非对称缸1的无杆腔4，三位四通电磁换向阀8的B口连接非对称缸1的有杆腔3。在三位四通电磁换向阀8和非对称缸1之间连接两个温度传感器9的信号采集端。压力传感器12的信号输出端和温度传感器9的信号输出端与信号采集仪13输入端连接，信号采集仪13输出端与控制机构输入端连接，控制机构输出端再与第一伺服电机11连接。如图2所示，这里控制机构由数控系统14、第一可编程控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀控非对称缸的压力控制系统，其特征在于，包括非对称缸(1)，非对称缸(1)内配合设置有活塞(2)，活塞(2)的两端分别为有杆腔(3)和无杆腔(4)，活塞(2)对应有杆腔(3)内的一端连接有活塞杆(5)，活塞杆(5)的另一端伸出于非对称缸(1)，活塞杆(5)伸出于非对称缸(1)的一端连接有三爪卡盘(6)，三爪卡盘(6)上连接有第二伺服电机(7)；非对称缸(1)上位于有杆腔(3)和无杆腔(4)的位置均通过管道共同连通有三位四通电磁换向阀(8)，非对称缸(1)与三位四通电磁换向阀(8)之间的连接管道上均设置有温度传感器(9)，三位四通电磁换向阀(8)还通过管道连通有液压泵(10)，液压泵(10)上连接有第一伺服电机(11)；液压泵(10)与三位四通电磁换向阀(8)之间的连接管道上设置有压力传感器(12)，压力传感器(12)和两个温度传感器(9)共同连接有信号采集仪(13)，信号采集仪(13)、第一伺服电机(11)和第二伺服电机(7)共同连接有控制机构。

【技术特征摘要】
1.一种阀控非对称缸的压力控制系统，其特征在于，包括非对称缸(1)，非对称缸(1)内配合设置有活塞(2)，活塞(2)的两端分别为有杆腔(3)和无杆腔(4)，活塞(2)对应有杆腔(3)内的一端连接有活塞杆(5)，活塞杆(5)的另一端伸出于非对称缸(1)，活塞杆(5)伸出于非对称缸(1)的一端连接有三爪卡盘(6)，三爪卡盘(6)上连接有第二伺服电机(7)；非对称缸(1)上位于有杆腔(3)和无杆腔(4)的位置均通过管道共同连通有三位四通电磁换向阀(8)，非对称缸(1)与三位四通电磁换向阀(8)之间的连接管道上均设置有温度传感器(9)，三位四通电磁换向阀(8)还通过管道连通有液压泵(10)，液压泵(10)上连接有第一伺服电机(11)；液压泵(10)与三位四通电磁换向阀(8)之间的连接管道上设置有压力传感器(12)，压力传感器(12)和两个温度传感器(9)共同连接有信号采集仪(13)，信号采集仪(13)、第一伺服电机(11)和第二伺服电机(7)共同连接有控制机构。2.如权利要求1所述的一种阀控非对称缸的压力控制系统，其特征在于，所述控制机构包括数控系统(14)，数控系统(14)与信号采集仪(13)连接，数控系统(14)上还分别连接有第一可编程控制器PLC(15)和第二可编程控制器PLC(16)，第一可编程...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，武鹏飞，罗莹莹，李艳，张东亚，税琳棋，段继豪，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61