一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，装置包括：实现大量程位移的液压伺服油缸、用于控制液压伺服油缸的伺服控制系统、作为执行元件的伺服作动器以及伺服油缸的位移传感器；位移传感器设置于液压伺服油缸内，与伺服控制系统连接，液压伺服油缸与伺服作动器连接。该装置可以实现大量程液压伺服油缸精确的进行小位移的控制，提高伺服油缸位移控制系统的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置
本技术涉及液压伺服油缸位移控制精度领域，具体而言，涉及一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置。
技术介绍
液压伺服油缸具有推力大、质量轻、集成度高、动态响应快、控制精度高等特点，在工程机械、冶金机械、船舶、航空航天、机器人等领域得到广泛应用。伺服作动器作为液压伺服油缸的执行机构，能把来自液压源的液压能转换为机械能，也可根据需要通过产品自带的位移传感器或行程开关进行伺服控制。用于执行主控制器的命令，控制负载的速度、方向、位移、力，同时反馈给主控制器信号输出力大，运行位置准确，体积小等特点。一般情况下，伺服作动器能够很好的满足性能试验的要求，但是如果大量程伺服油缸在应用于较小位移的试验中时，由于伺服作动器的量程很大，而试验的实际位移较小，要求分辨率又比较高，因此一般的位移传感器很难满足技术要求，当伺服控制系统的A/D为16BIT，油缸的位移传感器的行程为500mm时，理论分辨率仅为：500mm/65535＝7.63微米，当增加A/D的精度后，又存在信号噪声的干扰，因此分辨率及测量精度并不是完全靠A/D的精度的提高而提高，否则尽管分辨率很高，但是同一个位置，数字的干扰也是很不容易处理的。一般模拟信号处理，比较优质的系统可以将跳码控制在0.01％左右，对于500mm的满量程，跳码在0.05mm，完全不能满足实验要求。现今市场上生产的大量程伺服作动器，在进行小位移试验中控制分辨率及精度的问题并没有得到很好的解决，有的设备是通过额外增加一个小量程的位移传感器来实现，虽然问题能够得到解决，但是需要额外投入另外一套采集系统，既增加了投资成本，试验用户的使用也不是很方便。有鉴于此，特提出本技术。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，所述装置可以实现大量程液压伺服油缸精确的进行小位移的控制，提高伺服油缸位移控制系统的精度。本技术的第二目的在于提供一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的方法，所述方法可以完成大量程液压伺服油缸进行精确的唯一控制，位移的分辨率可以达到1微米，分辨率相当于满量程的百万分之一。为了实现本技术的上述目的，特采用以下技术方案：本技术实施例提供了一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，包括：实现大量程位移的液压伺服油缸、用于控制液压伺服油缸的伺服控制系统、作为执行元件的伺服作动器以及伺服油缸的位移传感器；位移传感器设置于液压伺服油缸内，与伺服控制系统连接，液压伺服油缸与伺服作动器连接。本技术的装置的核心是围绕伺服控制系统来进行液压伺服油缸及伺服作动器的位移动作。伺服控制系统是精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，使物体的位移输出被控量能够跟随输入给定值的任意变化的自动控制系统。在本技术中，伺服控制系统的输出被控量是指伺服作动器机械位移的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移准确地跟踪输入的位移，以达到试验所需的要求。进一步地，还包括设置于伺服控制系统上的接口，接口为SSI接口及光电编码器。本技术中，位移传感器的输出直接通过SSI输出至伺服控制系统，由于没有经过D/A及A/D的转换，分辨率实现了大幅度的提升，可以达到0.001mm(1微米)，完全满足实际使用的要求。进一步地，位移传感器可以实现非接触形式测量，嵌套在液压伺服油缸内。非接触形式测量原理的位移传感器可在控制、定位和测量系统中对位移和长度进行直接、精确、绝对的测量。非接触形式设计使安装更加简便，无磨损操作意味着无限的机械寿命和无限制往返速度，简单方便快捷，使用无障碍。此外，传感器的外形设计允许传感器安装在带有压力的液压油缸内。进一步地，位移传感器的分辨率为0.001mm以下。由此可以知晓，位移传感器的分辨率可控制在0.001mm以下，有效的提高了在伺服作动器位移过程中的控制精度。进一步地，位移传感器的温度系数控制在15ppm/K以下。正因为采用了先进的测量原理，完美的设计和精选的原材料，才使得本技术的位移传感器的温度系数对数据测量的影响降到了最低，这一点也是技术人通过大量的创造性劳动所获得的，本领域技术人员如果不参照本技术的方案，是无法获得的。进一步地，位移传感器的测量量程控制在4000mm以上，工作速度控制在2500次/s以上。上述各种参数的要求，正是基于先进的测量技术和坚固的机械结构相结合，才使得位移传感器的量程可达4000mm以上；启动-停止脉冲接口，使得工作速度可达2500次/s以上。上述位移传感器的各项参数要求最好都设置在本技术所要求的范围内，这样才能使得本技术的方案可以更为顺利的实施奠定了基础。进一步地，位移传感器不需分段标定，伺服控制系统位移输入部分具备分段标定的功能。一般传统的数字式传感器是无法实现分段标定的要求的，但是本技术中的位移传感器，不管从精度还是结构形式上，完全满足试验的需要，所以本技术的位移传感器是不需要分段标定的，就可以满足实际运行要求的。关于分段标定，由于本技术涉及试验的特点，不同尺寸的试件，油缸的初始位移是不确定的，即使模拟的传感器，也无法分段标定，只有标准的材料试验机才可以实现。而本技术中的伺服控制系统位移输入部分，具备的分段标定功能，可以有效解决现有技术的缺点，不需要标准的材料试验机就可以对不同尺寸的试件进行标定。进一步地，伺服控制系统的位移控制精度控制在0.2％Fs以下；样品端部加载位移分辨率控制在1μm以下。对于大量程的位移传感器，如±250mm，总位移量500mm，伺服控制系统的位移控制精度0.2％Fs以下；样品端部加载位移，高精度小量程位移传感器，量程±20mm，总位移量40mm，加载位移分辨率优于1微米试验要求。进一步地，伺服控制系统的位移加载控制速率为0～1.0mm/s。由于位移加载控制速率为0～1.0mm/s，在这种加载速率较低情形下，增加了液压油缸的设计与制造要求，避免出现低速爬行。本技术实施例提供的所述设备各组件性能优越，具有结构简单，使用寿命长，安装简单，简便易操作等优点。除了提供了一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，本技术实施例还提供了一种与之配套的提高大量程伺服油缸位移控制精度的方法，包括如下步骤：(A)输出伺服控制系统的位移变量至液压伺服油缸；(B)液压伺服油缸驱动伺服作动器完成动作；(C)位移传感器将实际位移输出传送到接口；(D)通过接口将数据反馈至伺服控制系统。通过与所述提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置相结合，采用以上方法完全可以实现大量程液压伺服油缸精确控制伺服作动器的小位移行程，提高伺服油缸位移控制系统的精度。本技术实施例提供的所述提高大量程伺服油缸位移控制精度的方法，在实现上述的有益效果同时，还可以精确地对刚度较大的试件，利用位移控制方式进行加载试验；可以实现试件刚度的全过程控制，且不需要切换控制方式；可以实现结构试验采用位移控制方式进行的拟动力试验。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本技术实施例1中的提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置的结构示意图；附图标记：1-液压伺服油缸；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，其特征在于，包括：实现大量程位移的液压伺服油缸、用于控制液压伺服油缸的伺服控制系统、作为执行元件的伺服作动器以及伺服油缸的位移传感器；所述位移传感器设置于所述液压伺服油缸内，与所述伺服控制系统连接，所述液压伺服油缸与所述伺服作动器连接。

【技术特征摘要】
1.一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，其特征在于，包括：实现大量程位移的液压伺服油缸、用于控制液压伺服油缸的伺服控制系统、作为执行元件的伺服作动器以及伺服油缸的位移传感器；所述位移传感器设置于所述液压伺服油缸内，与所述伺服控制系统连接，所述液压伺服油缸与所述伺服作动器连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括接口，所述接口设置于所述伺服控制系统上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移传感器实现非接触形式测量，嵌套在所述液压伺服油缸内。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，
申请(专利权)人：北京富力通达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11