一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电液控制领域，提出了一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，包括加速度传感器、位置速度传感器、位置给定控制器、位置控制器、一阶微分控制器、二阶微分控制器、三阶微分控制器、速度控制器、加速度控制器和系统控制器；本发明专利技术通过对电液伺服系统位移、速度、加速度、位移偏差、速度偏差和加速度偏差六种状态参数进行实时在线采集，为系统控制器提供状态参数，并由系统控制器根据不同的控制策略输出控制信号驱动液压执行单元工作以提高电液伺服系统控制性能。适用于需要采用多种状态参数来实现控制的各类机电液协同操纵系统。

A state parameter acquisition device for electro-hydraulic servo control system

The invention belongs to the field of electro-hydraulic control. A state parameter acquisition device for electro-hydraulic servo control system is proposed, which includes acceleration sensor, position speed sensor, position given controller, position controller, first-order differential controller, second-order differential controller, third-order differential controller, speed controller and adder. The invention collects six state parameters of electro-hydraulic servo system in real-time online, which are displacement, velocity, acceleration, displacement deviation, velocity deviation and acceleration deviation, and provides state parameters for the system controller, and the system controller outputs control signals according to different control strategies. Drive the hydraulic execution unit to improve the control performance of the electro-hydraulic servo system. It is suitable for all kinds of electro-hydraulic cooperative control systems that need to be controlled by various state parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置
本专利技术属于电液控制领域，具体涉及一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，适用于工程机械、农业机械、航空航天等各类机电液协同操纵系统。
技术介绍
液压系统由于自身固有的响应快、功率大、易控制、易布置等优点，被做为动力装置、传动系统、控制系统广泛应用于各种机械装备，随着机电一体化技术的发展和自动化技术的提高，电液控制系统已在国防工业和民用工农业生产中得到普遍应用，在某些具有大功率、快速、精确反应的场合，大都采用了电液伺服控制。然而电液伺服系统所固有的本质非线性、参数不确定性及复杂的未建模动态等特点严重影响了控制性能的提高。为了改善电液伺服系统的控制性能，通常需要引入反馈，包括位移、速度、加速度等反馈，应用位移偏差、速度偏差和加速度偏差校正系统性能，例如引入速度反馈可以提高主回路的静态刚度，减少速度反馈回路内的干扰和非线性影响，提高系统的静态精度，但同时也降低了系统的阻尼，而要提高系统的响应速度，则必须提高系统固有频率和适当的提高阻尼，这就需要引入加速度反馈以提高系统的阻尼。因此，电液控制系统中需要根据控制策略的需要单独使用某种反馈或综合使用各种反馈的组合，以改善系统的综合控制性能。提供一种对电液控制系统中上述反馈状态及参数实时获取的方法与装置是提高电液控制系统控制效果的重要手段。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种对电液伺服系统位移、速度、加速度、位移偏差、速度偏差和加速度偏差六种状态参数实时在线采集和处理的装置，可用于需要采用多种状态参数来实现控制的各类机电液协同操纵系统中，以提高电液伺服系统控制性能。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，用于驱动液压执行单元工作，所述状态参数获取装置包括加速度传感器、位置速度传感器、位置给定控制器、位置控制器、一阶微分控制器、二阶微分控制器、三阶微分控制器、速度控制器、加速度控制器和系统控制器；所述加速度传感器设置在液压执行单元的质量块上，所述位置速度传感器设置在液压执行单元的非对称液压缸上；所述加速度传感器的输出端与加速度控制器连接；所述位置速度传感器的位移信号输出端与位置控制器连接，速度信号输出端与速度控制器连接；位置给定控制器的输出端分别与位置控制器、一阶微分控制器、二阶微分控制器、三阶微分控制器和系统控制器连接；一阶微分控制器的输出端分别与速度控制器和系统控制器连接，二阶微分控制器的输出端分别与加速度控制器和系统控制器连接，三阶微分控制器的输出端与系统控制器连接；一阶微分控制器用于将位置给定控制器输出的信号进行一阶微分运算处理后输出到速度控制器和系统控制器；二阶微分控制器用于将位置给定控制器输出的信号进行二阶微分运算处理后输出到加速度控制器和系统控制器；三阶微分控制器用于将位置给定控制器输出的信号进行三阶微分运算处理后输出到系统控制器；位置控制器、速度控制器和加速度控制器的输出端与系统控制器连接；位置控制器用于将位置给定控制器输出的信号与位置速度传感器输出的位移信号进行比较运算处理后，将位置偏差信号发送到系统控制器；速度控制器用于将一阶微分控制器输出的信号与位置速度传感器输出的速度信号进行比较运算处理后，将速度偏差信号输送到系统控制器；加速度控制器用于将二阶微分控制器输出的信号与加速度传感器输出的信号进行比较运算处理后将加速度偏差信号输送到系统控制器；系统控制器将位置给定控制器、位置控制器、一阶微分控制器、二阶微分控制器、三阶微分控制器、速度控制器和加速度控制器传输的数据进行运算处理后输出控制信号，经D/A转换器转换和比例放大器放大后驱动比例伺服阀。所述的一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，还包括第一A/D转换器、第二A/D转换器和第三A/D转换器，所述加速度传感器输出的加速度信号经第一A/D转换器转换后输出到加速度控制器，所述位置速度传感器输出的位移信号经第二A/D转换器转换后输出到位置控制器，位置速度传感器输出的速度信号经第三A/D转换器转换后输出到速度控制器。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术提供一种用于电液伺服控制系统状态参数的获取装置，可实现对电液伺服系统位移、速度、加速度、位移偏差、速度偏差和加速度偏差六种状态参数的实时在线采集和处理，对于提高控制系统精度、增加静态刚度、减少干扰和非线性影响、增加系统的阻尼和频宽、改善速度和加速度响应性能具有重要作用，适用于需要采用多种状态参数来实现控制的各类机电液协同操纵系统中。附图说明图1为本专利技术实施例的一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置的结构示意图；图中：1为非对称液压缸，2为比例伺服阀，3为一号油箱，4为蓄能器，5为电动机，6为单向定量泵，7为滤油器，8为二号油箱，9为直动型溢流阀，10为三号油箱，11为质量块，12为加速度传感器，13为第一A/D转换器，14为第二A/D转换器，15为第三A/D转换器，16为位置速度传感器，17为位置给定控制器，18为位置控制器，19为一阶微分控制器，20为二阶微分控制器，21为三阶微分控制器，22为速度控制器，23为加速度控制器，24为系统控制器，25为D/A转换器，26为比例放大器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于驱动液压执行单元工作的电液伺服控制系统状态参数获取装置，其中，液压执行单元包括非对称液压缸1、比例伺服阀2、一号油箱3、蓄能器4、电动机5、单向定量泵6、滤油器7、二号油箱8、直动型溢流阀9、三号油箱10和质量块11。本专利技术实施例的状态参数获取装置包括加速度传感器12、第一A/D转换器13、第二A/D转换器14、第三A/D转换器15、位置速度传感器16、位置给定控制器17、位置控制器18、一阶微分控制器19、二阶微分控制器20、三阶微分控制器21、速度控制器22和加速度控制器23，所述加速度传感器12设置在液压执行单元的质量块11上，所述位置速度传感器16设置在液压执行单元的非对称液压缸1上；所述加速度传感器12输出的信号经第一A/D转换器13转换后输出到加速度控制器23，所述位置速度传感器16输出的位移信号经第二A/D转换器14转换后输出到位置控制器18，位置速度传感器16输出的速度信号经第三A/D转换器15转换后输出到速度控制器22；位置给定控制器17的输出端分别与位置控制器18、一阶微分控制器19、二阶微分控制器20、三阶微分控制器21和系统控制器24连接；一阶微分控制器19的输出端分别与速度控制器22和系统控制器24连接，二阶微分控制器20的输出端分别与加速度控制器23和系统控制器24连接，三阶微分控制器21的输出端与系统控制器24连接；一阶微分控制器19用于将位置给定控制器17输出的信号进行一阶微分运算处理后输出到速度控制器22和系统控制器24；二阶微分控制器20用于将位置给定控制器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，用于驱动液压执行单元工作，其特征在于，所述状态参数获取装置包括加速度传感器（12）、位置速度传感器（16）、位置给定控制器（17）、位置控制器（18）、一阶微分控制器（19）、二阶微分控制器（20）、三阶微分控制器（21）、速度控制器（22）、加速度控制器（23）和系统控制器（24）；所述加速度传感器（23）设置在液压执行单元的质量块（11）上，所述位置速度传感器（16）设置在液压执行单元的非对称液压缸（1）上；所述加速度传感器（12）的输出端与加速度控制器（23）连接；所述位置速度传感器（16）的位移信号输出端与位置控制器（18）连接，速度信号输出端与速度控制器（22）连接；位置给定控制器（17）的输出端分别与位置控制器（18）、一阶微分控制器（19）、二阶微分控制器（20）、三阶微分控制器（21）和系统控制器（24）连接；一阶微分控制器（19）的输出端分别与速度控制器（22）和系统控制器（24）连接，二阶微分控制器（20）的输出端分别与加速度控制器（23）和系统控制器（24）连接，三阶微分控制器（21）的输出端与系统控制器（24）连接；一阶微分控制器（19）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行一阶微分运算处理后输出到速度控制器（22）和系统控制器（24）；二阶微分控制器（20）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行二阶微分运算处理后输出到加速度控制器（23）和系统控制器（24）；三阶微分控制器（21）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行三阶微分运算处理后输出到系统控制器（24）；位置控制器（18）、速度控制器（22）和加速度控制器（23）的输出端与系统控制器（24）连接；位置控制器（18）用于将位置给定控制器（17）输出的信号与位置速度传感器（16）输出的位移信号进行比较运算处理后，将位置偏差信号发送到系统控制器（24）；速度控制器（22）用于将一阶微分控制器（19）输出的信号与位置速度传感器（16）输出的速度信号进行比较运算处理后，将速度偏差信号输送到系统控制器（24）；加速度控制器（23）用于将二阶微分控制器（20）输出的信号与加速度传感器（12）输出的信号进行比较运算处理后将加速度偏差信号输送到系统控制器（24）；系统控制器（24）将位置给定控制器（17）、位置控制器（18）、一阶微分控制器（19）、二阶微分控制器（20）、三阶微分控制器（21）、速度控制器（22）和加速度控制器（23）传输的数据进行运算处理后输出控制信号，经D/A转换器（25）转换和比例放大器（26）放大后驱动比例伺服阀（2）。...

【技术特征摘要】
1.一种用于电液伺服控制系统的状态参数获取装置，用于驱动液压执行单元工作，其特征在于，所述状态参数获取装置包括加速度传感器（12）、位置速度传感器（16）、位置给定控制器（17）、位置控制器（18）、一阶微分控制器（19）、二阶微分控制器（20）、三阶微分控制器（21）、速度控制器（22）、加速度控制器（23）和系统控制器（24）；所述加速度传感器（23）设置在液压执行单元的质量块（11）上，所述位置速度传感器（16）设置在液压执行单元的非对称液压缸（1）上；所述加速度传感器（12）的输出端与加速度控制器（23）连接；所述位置速度传感器（16）的位移信号输出端与位置控制器（18）连接，速度信号输出端与速度控制器（22）连接；位置给定控制器（17）的输出端分别与位置控制器（18）、一阶微分控制器（19）、二阶微分控制器（20）、三阶微分控制器（21）和系统控制器（24）连接；一阶微分控制器（19）的输出端分别与速度控制器（22）和系统控制器（24）连接，二阶微分控制器（20）的输出端分别与加速度控制器（23）和系统控制器（24）连接，三阶微分控制器（21）的输出端与系统控制器（24）连接；一阶微分控制器（19）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行一阶微分运算处理后输出到速度控制器（22）和系统控制器（24）；二阶微分控制器（20）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行二阶微分运算处理后输出到加速度控制器（23）和系统控制器（24）；三阶微分控制器（21）用于将位置给定控制器（17）输出的信号进行三阶微分...

【专利技术属性】
技术研发人员：高妍，白清，张红娟，田振东，郭凌龙，靳宝全，刘昕，王宇，王东，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14