恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法，包括：控制器、驱动器、伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸，所述控制器、驱动器与伺服电机依次相连，该控制器通过所述驱动器控制所述伺服电机运转，所述伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸依次相连，所述伺服电机通过控制双向定量泵输出流量和方向，实现非对称液压缸的运动控制。本发明专利技术还提供了一种基于恒定背压直驱式电液伺服系统的控制方法，适用于垂直或非水平安装结构形式的非对称液压缸的控制，不仅完全解决了非对称液压缸流量不平衡问题和换向时的压力突变问题，同时，在满足系统控制精度和响应特性的前提下，能够大大降低回路成本，简化控制方案。

Constant back pressure direct drive electro-hydraulic servo system and control method thereof

The present invention provides a constant back pressure type electro-hydraulic servo system and its control method, including: direct drive controller, driver, servo motor, bidirectional quantitative pump and asymmetric hydraulic cylinder, the controller, drive and servo motor is connected to the controller through the drive control of the servo motor, the servo quantitative pump and motor and a two-way asymmetric hydraulic cylinder is connected to control the bidirectional quantitative pump output flow rate and direction through the servo motor, the non symmetrical hydraulic cylinder motion control. The invention also provides a constant pressure based on direct drive electro-hydraulic servo system control method, which is applicable to the control of asymmetric hydraulic cylinder vertical or non horizontal mounting structure form, not only solves the problem of asymmetric hydraulic cylinder flow imbalance and reversing pressure jump at the same time, in order to meet the demand of the system the control precision and response characteristics, which can greatly reduce the circuit cost, simplify the control scheme.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于伺服控制
，特别是涉及一种恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法。
技术介绍
电液伺服系统由于具有响应快、控制精度高、稳定性好、易于自动控制等特点，最早被应用到航空和军事领域，后来逐渐进入到工业领域和民用领域。目前已广泛应用于冶金、工程机械、军工、航空、船舶、化工等产业中。传统电液伺服系统的核心部件大多采用电液伺服阀，其突出缺点是维护操作要求高、能耗高，尤其是电液伺服阀对油液清洁度要求高，抗污染能力差。随着微电子技术和交流变频调速技术的迅速发展，加之伺服电动机材料、结构及控制理论有了突破性的进展，伺服电动机的响应特性和控制精度得到了极大地提高，出现了一种新型的伺服驱动方式，即直驱式电液伺服系统。目前典型的直驱式电液伺服系统采用伺服电机驱动双向定量泵，通过改变伺服电机的转速和旋向来改变双向泵的输出流量和方向，通过控制伺服电机的扭矩来控制系统压力，从而实现执行机构的换向、调速、调压三大功能，由于这三种功能直接由伺服电机控制，不需要常规的电液伺服阀，从而对油液清洁度的要求大大降低。与传统电液伺服系统相比，直驱式电液伺服系统具有伺服电机传动控制灵活、电气传动能耗低和液压传动出力大的多重优点。电液伺服系统的执行驱动机构通常采用液压缸和液压马达，由于单出杆非对称液压缸具有结构简单，占用空间少，出力大等优点，成为一种更普遍采用的执行机构，在有一些场合甚至必须采用单出杆非对称液压缸。但是由于非对称液压缸在换向时容易产生压力突变、正反向流量不同，极大地影响了控制效果。然而，目前直驱式电液伺服系统控制非对称液压缸采用的是双泵控制原理来解决流量不平衡问题。双泵控制原理的实现方式是采用两台泵分别控制非对称液压缸的两腔，大排量泵控制无杆腔，小排量泵控制有杆腔。此方案虽然解决了流量不平衡问题，但非对称液压缸换向时的压力突变问题依然存在，另外，采用两台泵不仅增加了系统回路成本，性价比不高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法，用于解决现有技术中非对称液压缸流量不平衡问题和换向时的压力突变问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种恒定背压直驱式电液伺服系统，包括：控制器、驱动器、伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸，所述控制器、驱动器与伺服电机依次相连，该控制器通过所述驱动器控制所述伺服电机运转，所述伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸依次相连，所述伺服电机通过控制双向定量泵输出流量和方向，实现非对称液压缸的运动控制。优选地，还包括恒压蓄能器与常规蓄能器，所述恒压蓄能器与所述非对称液压缸的有杆腔连通，所述常规蓄能器分别连通所述双向定量泵的第一油口、第二油口。优选地，所述双向定量泵的第三油口连通所述非对称液压缸的无杆腔。优选地，所述非对称液压缸的无杆腔与所述非对称液压缸的有杆腔之间设有电磁切断阀。优选地，还包括第一安全阀与第二安全阀，所述第一安全阀与所述第二安全阀反向连通，且其连接于所述电磁切断阀两端。优选地，还包括电磁球阀，所述电磁球阀的进油口、出油口分别对应连接所述双向定量泵的第三油口与所述非对称液压缸的无杆腔。优选地，还包括第一单向阀与第二单向阀，所述第一单向阀的进油口、出油口分别对应连接所述双向定量泵的第二、三油口，且其出油口与所述电磁球阀同向相连；所述第二单向阀的进油口连接于所述第一安全阀与第二安全阀之间，其出油口连接于所述双向定量泵的第一、二油口之间。优选地，所述恒压蓄能器与所述常规蓄能器分别对应设置采集油路的压力传感器。优选地，所述非对称液压缸设置有采集其活塞杆伸缩位移的位移传感器，且所述非对称液压缸的活塞杆的输出端连接有负载。本专利技术的另一目的在于提供一种恒定背压直驱式电液伺服系统的控制方法，包括：控制器接收外部非对称液压缸的预设压力参数与预设位移参数；采集所述非对称液压缸有杆腔与无杆腔之间的压力值，以及所述非对称液压缸活塞杆伸缩的位移参数；将预设压力参数与预设位移参数分别与采集的所述非对称液压缸有杆腔与无杆腔之间的压力值和所述非对称液压缸活塞杆伸缩的位移参数进行比较；当采集的所述非对称液压缸有杆腔与无杆腔之间的压力值小于预设压力参数时，增大其压力指令直到采集的压力值接近预设压力参数为止；当采集的所述非对称液压缸有杆腔与无杆腔之间的压力值大于预设压力参数时，减小其压力指令直到采集的压力值接近预设压力参数为止；当采集的所述非对称液压缸位移小于预设位移参数时，增大其位移指令直到采集的位移参数接近预设位移参数为止；当采集的所述非对称液压缸位移大于预设位移参数时，减小其位移指令直到采集的位移参数接近预设位移参数为止。如上所述，本专利技术的恒定背压直驱式电液伺服系统及其控制方法，具有以下有益效果：本专利技术采用恒定背压、单腔控制原理，以一台泵实现非对称液压缸的运动控制，不仅解决了非对称液压缸流量不平衡问题，还大大降低了回路成本，同时，简化了控制方案，降低了控制难度；采用恒压蓄能器控制非对称液压缸背压腔，使得背压腔压力在液压缸换向时基本保持恒定，从而不会出现换向时的压力突变问题，为无杆腔的压力控制提供了有利条件；本专利技术尤其适用于垂直或非水平安装结构形式的非对称液压缸的控制，由于此种工况有重力负载的存在，可以减小背压蓄能器的压力，提高系统效率。附图说明图1显示为本专利技术的恒定背压直驱式电液伺服系统结构示意图；图2显示为本专利技术的恒定背压直驱式电液伺服系统的控制方法流程图。元件标号说明1伺服电机2双向定量泵3第一单向阀4第二单向阀5第一压力传感器6常规蓄能器7电磁球阀8第一安全阀9第二安全阀10恒压蓄能器11第二压力传感器12电磁切断阀13第三压力传感器14位移传感器15非对称液压缸16负载17控制器18驱动器具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，包括：控制器、驱动器、伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸，所述控制器、驱动器与伺服电机依次相连，该控制器通过所述驱动器控制所述伺服电机运转，所述伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸依次相连，所述伺服电机通过控制双向定量泵输出流量和方向，实现非对称液压缸的运动控制。

【技术特征摘要】
1.一种恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，包括：控制器、驱动器、伺服电机、
双向定量泵与非对称液压缸，所述控制器、驱动器与伺服电机依次相连，该控制器通过所述
驱动器控制所述伺服电机运转，所述伺服电机、双向定量泵与非对称液压缸依次相连，所述
伺服电机通过控制双向定量泵输出流量和方向，实现非对称液压缸的运动控制。
2.根据权利要求1所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，还包括恒压蓄能
器与常规蓄能器，所述恒压蓄能器与所述非对称液压缸的有杆腔连通，所述常规蓄能器分
别连通所述双向定量泵的第一油口、第二油口。
3.根据权利要求2所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，所述双向定量泵
的第三油口连通所述非对称液压缸的无杆腔。
4.根据权利要求1所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，所述非对称液压
缸的无杆腔与所述非对称液压缸的有杆腔之间设有电磁切断阀。
5.根据权利要求4所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，还包括第一安全
阀与第二安全阀，所述第一安全阀与所述第二安全阀反向连通，且其连接于所述电磁切断
阀两端。
6.根据权利要求5所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，还包括电磁球
阀，所述电磁球阀的进油口、出油口分别对应连接所述双向定量泵的第三油口与所述非对
称液压缸的无杆腔。
7.根据权利要求6所述的恒定背压直驱式电液伺服系统，其特征在于，还包括第一单向
阀与第二单向阀，所述第一单向阀的进油口、出油口分别对应连接所述双向定量泵的第二、
三油口，且其出油口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉，李新有，方学红，陶晶，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50