一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统。伺服电机通过联轴器与定量泵相连，定量泵进口经第二过滤器与油箱相连，定量泵出口与油箱相连，定量泵出口连接单向阀的入口端，单向阀的出口端分别连通到单出杆缸执行器的无杆腔和有杆腔，单向阀的出口端连通回油箱，单向阀的出口端与蓄能器相连；蓄能器与单出杆缸执行器的无杆腔相连，蓄能器与单出杆缸执行器的有杆腔相连，无杆腔、有杆腔与油箱之间均连接有二通比例插装阀，蓄能器、单出杆缸执行器的无杆腔和有杆腔出口处均连接有压力传感器。本发明专利技术提高了能效，采用反馈控制方式实现执行器的高精度运动误差补偿，降低了成本，同时实现负载液压缸两腔压力的独立控制和系统的节能控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液压控制系统，尤其涉及液压高精度控制领域的一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统。
技术介绍
传统液压高精度控制主要采用阀控方式，通过比例阀、伺服阀对负载的运动进行控制。控制阀采用节流控制，通过应用适当的控制方法，能够完成高精度的运动控制，然而液压油流经阀口产生压降会造成能量损失，同时还会造成系统发热，能耗和发热问题越来越成为液压控制领域着重解决的问题。另外，采用传统三位四通阀对液压缸进行控制时，由于其存在内部的机械耦合，无法完成对液压缸两腔压力的单独控制，造成了能耗的提高。采用变量泵或变转速电机带动定量泵的泵控策略能够很好的降低系统能耗，提高能效，然而泵控系统存在着动态响应性能不佳、控制精度相比阀控差的问题。国内外研究人员提出了很多方案来改善液压控制系统的性能，如采用若干二位二通比例插装阀代替传统的三位四通阀，解决机械耦合问题，通过负载口独立控制来提高能效；采用蓄能器回收能量提高能量利用效率；用高精度伺服电机带动定量泵的方式，改善传统变量泵控系统的控制性能等等。对于液压控制系统而言，同时达到高精度控制和高能效是系统的最佳状态。
技术实现思路
为了克服上述存在的不足，本专利技术提供一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统，以泵控和阀控相结合，伺服电机带动定量泵通过前馈控制大部分流量，提高系统能效，二位二通比例插装阀组合对泵控产生的误差进行补偿，改善系统的动态响应性能，完成高效高精度运动控制。本专利技术的采用如下技术方案：本专利技术包括主要由伺服电机、定量泵、第一二通开关阀、第二二通开关阀组成的泵控部分以及主要由第一二通比例插装阀、第三二通比例插装阀、第二二通比例插装阀、第四二通比例插装阀、第五二通比例插装阀、第六二通比例插装阀和蓄能器组成的阀控部分，泵控部分和阀控部分并联连接在油箱和单出杆缸执行器之间，并分别对流量进行独立控制。所述的伺服电机通过联轴器与定量泵相连，定量泵进口经第二过滤器与油箱相连，定量泵出口经第四二通开关阀与油箱相连，油箱设有温度计，定量泵出口连接单向阀的入口端，单向阀的出口端分别经第一二通开关阀、第二二通开关阀连通到单出杆缸执行器的无杆腔和有杆腔，单向阀的出口端经第二安全阀连通回油箱，单向阀的出口端经第三二通开关阀与蓄能器相连；蓄能器分别经第一二通比例插装阀、第二二通比例插装阀单出杆缸执行器的无杆腔相连，蓄能器分别经第三二通比例插装阀、第四二通比例插装阀与单出杆缸执行器的有杆腔相连，第五二通比例插装阀、第六二通比例插装阀分别连接在单出杆缸执行器的无杆腔、有杆腔与油箱之间，蓄能器、单出杆缸执行器的无杆腔和有杆腔出口处分别连接有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器。所述第三二通开关阀与蓄能器之间连接有第一过滤器和第一单向阀，蓄能器经第一过滤器与第一单向阀的出口端相连，第一单向阀的入口端与第三二通开关阀相连，蓄能器经第一安全阀与油箱相连。所述的第一二通比例插装阀和第三二通比例插装阀均为小流量二位二通比例插装阀，第二二通比例插装阀、第四二通比例插装阀、第五二通比例插装阀和第六二通比例插装阀均为大流量二位二通比例插装阀，第一二通开关阀、第二二通开关阀均为大流量二通开关阀，第三二通开关阀、第四二通开关阀均为小流量二通开关阀。本专利技术的泵控部分完成前馈控制，根据理论模型计算量为单出杆缸执行器提供流量，由于理论计算量和实际存在误差，由阀控部分通过反馈调节对单出杆缸执行器的运动误差进行补偿，完成液压系统所要求的高精度运动控制。所述的泵控部分控制负载所需的绝大部分流量，小部分流量通过阀控部分控制完成误差补偿，这样经过控制阀口的流量很小，系统相对于传统阀控系统能效提高，造成的能量浪费和发热情况减少，能够完成高效运动控制。所述泵控部分的定量泵的出口有三条油路，分别通向单出杆缸执行器、蓄能器和油箱：在泵控部分为单出杆缸执行器提供流量时，第一二通开关阀或第二二通开关阀打开，第三二通开关阀关闭；在不需要泵控部分为单出杆缸执行器提供流量时，第一二通开关阀和第二二通开关阀均关闭，伺服电机带动定量泵低转速转动。所述在不需要泵控部分为单出杆缸执行器提供流量时：若第一压力传感器检测到蓄能器压力不足，则第三二通开关阀打开为蓄能器充能；若第一压力传感器检测到蓄能器压力充足，则第四二通开关阀打开为泵控部分卸荷，并维持定量泵不停转。所述的第一二通比例插装阀和第三二通比例插装阀控制蓄能器分别向单出杆缸执行器的无杆腔和有杆腔提供流量，对泵控部分所产生的控制误差进行补偿。所述的单出杆缸执行器无杆腔和有杆腔的回流流量分别通过第五二通比例插装阀、第六二通比例插装阀流至油箱，或者分别通过第二二通比例插装阀、第四二通比例插装阀流至蓄能器回收。本专利技术的有益效果为：本专利技术能够完成对执行器的高效高精度运动控制，通过泵控部分的前馈控制大部分流量，阀控部分控制小部分流量进行误差补偿，能够减少阀控部分的能量损失，提高系统的能效。本专利技术阀控部分采用比例二位二通比例插装阀，采用反馈控制方式，能够做到执行器的高精度运动误差补偿。本专利技术通过比例插装阀代替传统的三位四通伺服阀，能够降低系统成本，同时实现负载液压缸两腔压力的独立控制；通过向蓄能器回收能量、将泵卸荷等方式，能够进一步做到系统的节能控制。简言之，本专利技术将二位二通比例插装阀组和伺服电机驱动定量泵的方式相结合，用阀控方式的良好动态性能和控制精度保证控制系统的高精度，用泵控方式控制大部分流量保证控制系统较高的能效，两种控制方式相结合，能够使控制系统同时达到高效高精度的控制效果。附图说明图1是本专利技术的液压原理图。图中：1、第一二通比例插装阀；2、第二二通比例插装阀；3、第三二通比例插装阀；4、第四二通比例插装阀；5、第五二通比例插装阀；6、第六二通比例插装阀；7、第一二通开关阀；8、第二二通开关阀；9、第三二通开关阀；10、第四二通开关阀；11、单出杆缸执行器；12、蓄能器；13、第一安全阀；14、第一过滤器；15、第一单向阀；16、第二安全阀；17、定量泵；18、伺服电机；19、第二过滤器；20、油箱温度计；21、第一压力传感器；22、第二压力传感器；23、第三压力传感器；24、联轴器；25、油箱；26、第二单向阀。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术包括主要由伺服电机18、定量泵17、第一二通开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统，其特征在于：包括主要由伺服电机(18)、定量泵(17)、第一二通开关阀(7)、第二二通开关阀(8)组成的泵控部分以及主要由第一二通比例插装阀(1)、第三二通比例插装阀(3)、第二二通比例插装阀(2)、第四二通比例插装阀(4)、第五二通比例插装阀(5)、第六二通比例插装阀(6)和蓄能器(12)组成的阀控部分，泵控部分和阀控部分并联连接在油箱(25)和单出杆缸执行器(11)之间，并分别对流量进行独立控制。

【技术特征摘要】
1.一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统，其特征在于：包括主要
由伺服电机(18)、定量泵(17)、第一二通开关阀(7)、第二二通开关阀(8)
组成的泵控部分以及主要由第一二通比例插装阀(1)、第三二通比例插装阀(3)、
第二二通比例插装阀(2)、第四二通比例插装阀(4)、第五二通比例插装阀
(5)、第六二通比例插装阀(6)和蓄能器(12)组成的阀控部分，泵控部分
和阀控部分并联连接在油箱(25)和单出杆缸执行器(11)之间，并分别对流
量进行独立控制。
2.根据权利要求1所述的一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统，
其特征在于：所述的泵控部分：伺服电机(18)通过联轴器(24)与定量泵(17)
相连，定量泵(17)进口经第二过滤器(19)与油箱(25)相连，定量泵(17)
出口经第四二通开关阀(10)与油箱(25)相连，油箱(25)设有温度计(20)，
定量泵(17)出口连接单向阀(26)的入口端，单向阀(26)的出口端分别经
第一二通开关阀(7)、第二二通开关阀(8)连通到单出杆缸执行器(11)的
无杆腔和有杆腔，单向阀(26)的出口端经第二安全阀(16)连通回油箱(25)，
单向阀(26)的出口端经第三二通开关阀(9)与蓄能器(12)相连；
所述的阀控部分：蓄能器(12)分别经第一二通比例插装阀(1)、第二二
通比例插装阀(2)单出杆缸执行器(11)的无杆腔相连，蓄能器(12)分别经
第三二通比例插装阀(3)、第四二通比例插装阀(4)与单出杆缸执行器(11)
的有杆腔相连，第五二通比例插装阀(5)、第六二通比例插装阀(6)分别连
接在单出杆缸执行器(11)的无杆腔、有杆腔与油箱(25)之间，蓄能器(12)、
单出杆缸执行器(11)的无杆腔和有杆腔出口处分别连接有第一压力传感器
(21)、第二压力传感器(22)和第三压力传感器(23)。
3.根据权利要求2所述的一种采用泵阀联合的高效高精度液压控制系统，
其特征在于：
所述第三二通开关阀(9)与蓄能器(12)之间连接有第一过滤器(14)和
第一单向阀(15)，蓄能器(12)经第一过滤器(14)与第一单向阀(15)的
出口端相连，第一单向阀(15)的入口端与第三二通开关阀(9)相连，蓄能器
(12)经第一安全阀(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚斌，吕立彤，朱笑丛，廖建锋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33