一种液压伺服驱动系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种液压伺服驱动系统的控制方法，包括对该液压伺服驱动系统提供高速运动模式、迟滞响应模式、高速运动模式之后的低速运动模式。其中，设定负载的目标位置及预设运动距离，通过主位移传感器获得负载当前位置，对比目标位置与当前位置，获得负载运动距离；当负载运动距离大于所述预设运动距离时，进入高速运行模式直至负载运动距离等于预设运动距离时，此时进入迟滞响应模式，再经过预设迟滞响应时间后，系统进入低速运动模式直至工作负载到达目标位置。

Method for controlling hydraulic servo drive system

The invention discloses a control method of a hydraulic servo drive system, comprising a low speed movement mode providing high-speed movement mode, hysteretic response mode and high-speed movement mode to the hydraulic servo drive system. The target position and preset load movement distance, obtaining the load current position through the main displacement sensor, compared to the target position and the current position, get the load moving distance; when the load moving distance is greater than the preset movement distance, into the high-speed operation mode until the load moving distance is equal to the preset distance, at this time to enter the hysteresis response mode then, after a preset delay response time, low speed mode until the system enters the work load to the target position.

【技术实现步骤摘要】
一种液压伺服驱动系统的控制方法
本专利技术涉及液压传动领域。
技术介绍
在风洞试验中常需要布置于模型内部的驱动系统，因模型结构限制、风洞总体尺寸受限、风洞运行时间受限、流场对于气动型面的敏感性等多方面原因，此驱动系统需要具有“大推拉力”、“微小尺寸”、“高速”、“高精度”、“系统总体体积小”、“空间布置方便”等方面特性。微型液压系统因其具有推力大、工作缸体积小、布置方便等优点而满足风洞试验对于驱动系统需求，成为一种有潜力的技术方案。然而，微型液压系统依然存在以下不足：因系统总体积小，受其中残余空气与系统中采用的柔性部件等因素影响，系统刚性不足问题较为凸显。系统刚性不足的具体表现为当系统按需求高速运行时部分动能将转化为系统中的势能，而当负载到达预定位置而驱动停止时，系统势能将释放并导致负载位置偏移，由此将显著影响系统控制精度，难以满足需要的“高精度”控制的要求。另一方面，若系统慢速运行则可以使转化为系统势能的能量下降，相应的，也可以提高控制精度至可接受范围。然而，此时系统运行速度过慢，难以满足“高速”的需求。综上所述，有必要设计一种针对微型液压驱动系统的快速高精度的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对微型液压伺服驱动系统的不足，提出一种微型伺服液压驱动系统的快速高精度控制方法。为达到上述目的，本专利技术可采用如下技术方案：一种液压伺服驱动系统的控制方法，其中被控制的液压伺服驱动系统包括工作液压缸、由该工作液压缸驱动并通过主位移传感器监测位移量的负载；所述工作液压缸具有工作缸体、位于工作缸体内的活塞及自活塞延伸出工作缸体并与负载连接的活塞杆；其中活塞将工作缸体分为两部分，其中没有活塞杆的部分为无杆腔、有活塞杆的部分为有杆腔；无杆腔内的压力通过第一压力传感器监测，有杆腔内的压力通过第二压力传感器监测；无杆腔与有杆腔内均填充液压油，无杆腔通过第一管道连接第一液压油源及第二液压油源；有杆腔通过第二管道连接第二液压油源；针对上述液压伺服驱动系统提供高速运动模式、迟滞响应模式、高速运动模式之后的低速运动模式；在高速运动模式下，无杆腔和有杆腔中的一个腔内通过监测反馈的压力信息并使该腔内的油压始终维持在定值，而另一个腔内按照预定速度注入液压油进而形成高压，由此活塞两侧形成压差，进而形成推力，推动负载运动；在迟滞响应模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，同时停止对另一个腔的供油，此时在高速运动模式下液压伺服驱动系统中积蓄的势能被释放，由此，负载会继续沿此前的方向滑动一定距离，至使活塞两侧压差下降至不足以推动负载；在低速运动模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，另一侧油路则按照慢于所述预定速度的速度注入液压油至负载开始滑动，直至通过位置传感器反馈获得的负载位置与预定位置差值为一设定偏差值，则同时停止对有杆腔和无杆腔的供油；设定负载的目标位置及预设运动距离，通过主位移传感器获得负载当前位置，对比目标位置与当前位置，获得负载运动距离；当负载运动距离大于所述预设运动距离时，进入高速运行模式直至负载运动距离等于预设运动距离时，此时进入迟滞响应模式，再经过预设迟滞响应时间后，系统进入低速运动模式直至工作负载到达目标位置。有益效果：本专利技术液压伺服驱动系统的控制方法采用三种运动模式，在高速运动模式下先进行第一阶段的负载运动以能够实现速度控制的需要，然后在迟滞响应模式下，能够对上述高速运动模式所造成的系统误差进行第一次补偿而提高控制精度，最后通过低速运动模式在低速下进一步控制运动精度并实现负载的实时高精度运动到位。从而本专利技术相对现有技术的优势包括：1.通过上述控制方法，有效抑制了采用软管连接的微型液压系统所面临的系统总体刚性不足问题；2.避免了面临系统刚性问题的微型液压系统运行速度慢的问题，提高了系统总体运行速度；3.此种控制方案提供了较高的控制精度。所述第一液压油源为第一辅液压缸，第二液压油源为第二辅液压缸；所述第一辅液压缸内设有第一辅活塞及自第一辅活塞延伸的第一辅活塞杆；第二辅液压缸内设有第二辅活塞及自第二辅活塞延伸的第二辅液压杆；所述第一辅活塞杆连接有第一伺服电机，第二辅活塞杆连接有第二伺服电机；第一伺服电机驱动第一辅液压杆而将第一辅液压缸的液压油压入无杆腔、或将无杆腔内的液压油抽回第一辅液压缸；第二伺服电机驱动第二辅液压杆而将第二辅液压缸的液压油压入有杆腔、或将有杆腔内的液压油抽回第一辅液压缸；所述第一辅活塞杆连接有第一位移传感器，第二辅活塞杆连接有第二位移传感器。还设有运动控制模块及连接运动控制模块的上位机；所述运动控制模块同时连接第一位移传感器、第二位移传感器、第一伺服电机、第二伺服电机、第一压力传感器、第二压力传感器、主位移传感器；所述油压定值、注入液压油的预定速度、设定偏差值。所述上位机为中心处理器，配有通信接口与人机界面；所述人机界面显示实时负载位置、第一管道内油压、第二管道内油压。第一压力传感器将监测到的实时油压传递至运动控制模块，当第一压力传感器监测到的油压高于预设油压值，则运动控制模块停止对第一伺服电机供电；第二压力传感器将监测到的实时油压传递至运动控制模块，当第二压力传感器监测到的油压高于预设油压值，则运动控制模块停止对第二伺服电机供电。第一位移传感器监测到的第一辅活塞杆位移信息实时传递至运动控制模块，当第一辅活塞杆到达预先设定的安全位置时，则运动控制模块停止对第一伺服电机供电；第二位移传感器监测到的第二辅活塞杆位移信息实时传递至运动控制模块，当第二辅活塞杆到达预先设定的安全位置时，则运动控制模块停止对第二伺服电机供电。附图说明图1是本专利技术液压伺服驱动系统的结构示意图。图2是本专利技术液压伺服驱动系统的控制原理示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种液压伺服驱动系统的控制方法，主要应用于风洞实验中采用的模型内部的驱动需求，也可以应用在其他的需要微型驱动系统且对控制要求比较高的领域。请参阅图1所示，本专利技术液压伺服驱动系统包括工作液压缸1、由该工作液压缸1驱动的负载2、第一液压油源3及第二液压油源4。由于适用在风洞实验中，选择的工作液压缸1的直径应在50mm以下，长度应在150mm以下。所述工作液压缸1具有工作缸体11、位于工作缸体内的活塞12及自活塞延伸出工作缸体11并与负载2连接的活塞杆13。其中活塞12将工作缸体11分为两部分，其中没有活塞杆13的部分为无杆腔14、有活塞杆13的部分为有杆腔15。在本实施方式中，采用的工作液压缸为双作用缸，即无杆腔14与有杆腔15内均填充液压油。所述第一液压油源3通过第一管道5连通无杆腔14，第二液压油源4通过第二管道6连通有杆腔15。进一步的，在本实施方式中，采用液压缸作为液压油源，当然在其他实施方式中，只要能够符合本领域中惯用的提供的液压油源装置也可以实现本实施方式的功能，在此不再赘述。如图1，所述第一液压油源为第一辅液压缸3，第二液压油源为第二辅液压缸4；所述第一辅液压缸3内设有第一辅活塞31及自第一辅活塞延伸的第一辅活塞杆32；第二辅液压缸4内设有第二辅活塞41及自第二辅活塞延伸的第二辅液压杆42。所述第一辅活塞杆连接有第一伺服电机MB，第二辅活塞杆连接有第二伺服电机MA。第一伺服电机MB驱动第一辅液压杆32而将第一辅液压缸3的液压油压入无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压伺服驱动系统的控制方法，其特征在于：其中被控制的液压伺服驱动系统包括工作液压缸、由该工作液压缸驱动并通过主位移传感器监测位移量的负载；所述工作液压缸具有工作缸体、位于工作缸体内的活塞及自活塞延伸出工作缸体并与负载连接的活塞杆；其中活塞将工作缸体分为两部分，其中没有活塞杆的部分为无杆腔、有活塞杆的部分为有杆腔；无杆腔内的压力通过第一压力传感器监测，有杆腔内的压力通过第二压力传感器监测；无杆腔与有杆腔内均填充液压油，无杆腔通过第一管道连接第一液压油源及第二液压油源；有杆腔通过第二管道连接第二液压油源；针对上述液压伺服驱动系统提供高速运动模式、迟滞响应模式、高速运动模式之后的低速运动模式；在高速运动模式下，无杆腔和有杆腔中的一个腔内通过监测反馈的压力信息并使该腔内的油压始终维持在定值，而另一个腔内按照预定速度注入液压油进而形成高压，由此活塞两侧形成压差，进而形成推力，推动负载运动；在迟滞响应模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，同时停止对另一个腔的供油，此时在高速运动模式下液压伺服驱动系统中积蓄的势能被释放，由此，负载会继续沿此前的方向滑动一定距离，至使活塞两侧压差下降至不足以推动负载；在低速运动模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，另一侧油路则按照慢于所述预定速度的速度注入液压油至负载开始滑动，直至通过位置传感器反馈获得的负载位置与预定位置差值为一设定偏差值，则同时停止对有杆腔和无杆腔的供油；设定负载的目标位置及预设运动距离，通过主位移传感器获得负载当前位置，对比目标位置与当前位置，获得负载运动距离；当负载运动距离大于所述预设运动距离时，进入高速运行模式直至负载运动距离等于预设运动距离时，此时进入迟滞响应模式，再经过预设迟滞响应时间后，系统进入低速运动模式直至工作负载到达目标位置。...

【技术特征摘要】
1.一种液压伺服驱动系统的控制方法，其特征在于：其中被控制的液压伺服驱动系统包括工作液压缸、由该工作液压缸驱动并通过主位移传感器监测位移量的负载；所述工作液压缸具有工作缸体、位于工作缸体内的活塞及自活塞延伸出工作缸体并与负载连接的活塞杆；其中活塞将工作缸体分为两部分，其中没有活塞杆的部分为无杆腔、有活塞杆的部分为有杆腔；无杆腔内的压力通过第一压力传感器监测，有杆腔内的压力通过第二压力传感器监测；无杆腔与有杆腔内均填充液压油，无杆腔通过第一管道连接第一液压油源及第二液压油源；有杆腔通过第二管道连接第二液压油源；针对上述液压伺服驱动系统提供高速运动模式、迟滞响应模式、高速运动模式之后的低速运动模式；在高速运动模式下，无杆腔和有杆腔中的一个腔内通过监测反馈的压力信息并使该腔内的油压始终维持在定值，而另一个腔内按照预定速度注入液压油进而形成高压，由此活塞两侧形成压差，进而形成推力，推动负载运动；在迟滞响应模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，同时停止对另一个腔的供油，此时在高速运动模式下液压伺服驱动系统中积蓄的势能被释放，由此，负载会继续沿此前的方向滑动一定距离，至使活塞两侧压差下降至不足以推动负载；在低速运动模式下，前述保持压力定值的一个腔内继续保持压力恒定，另一侧油路则按照慢于所述预定速度的速度注入液压油至负载开始滑动，直至通过位置传感器反馈获得的负载位置与预定位置差值为一设定偏差值，则同时停止对有杆腔和无杆腔的供油；设定负载的目标位置及预设运动距离，通过主位移传感器获得负载当前位置，对比目标位置与当前位置，获得负载运动距离；当负载运动距离大于所述预设运动距离时，进入高速运行模式直至负载运动距离等于预设运动距离时，此时进入迟滞响应模式，再经过预设迟滞响应时间后，系统进入低速运动模式直至工作负载到达目标位置。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭慧俊，庄逸，张宇超，王晨曦，凌棫，何小明，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32