一种回转式电液驱动器及控制方法技术

本发明专利技术提供了一种回转式电液驱动器及控制方法，属于流体传动与控制技术领域。包括伺服电机、设于伺服电机输出轴上的双向变量液压泵、双向液压马达、信号采集单元和控制单元，双向液压马达的两油路端分别与双向变量液压泵的第一接口和第二接口连接，控制单元接收信号采集单元反馈的信号，并分别与伺服电机、双向变量液压泵连接构成两个独立的控制闭环，实现了双向液压马达的二级控制；本发明专利技术提供的回转式电液驱动器及控制方法，通过伺服电机驱动双向变量液压泵实现双向液压马达的旋转输出，体积小，功耗低，且通过控制单元的两个独立控制闭环实现双向液压马达的二级调节，增加双向液压马达的输出范围的同时不显著的增加成本。

【技术实现步骤摘要】
一种回转式电液驱动器及控制方法
本专利技术属流体传动与控制
，更具体地说，是涉及一种回转式电液驱动器及控制方法。
技术介绍
起重机的卷扬机构是起重机最重要的执行机构之一，为了适应各种工况，如低速重载、高速轻载，以及精细吊装的要求，要求卷扬机构具有良好的操作性能及微动性。现有的卷扬机构主要有电机驱动和电液驱动两种，其中电机驱动通过驱动电机与减速机等关键部件构成，重载工况时，驱动电机和减速机的输出扭矩大，此时驱动系统体积大，成本高昂，且控制复杂，无法实现多个回转系统的组合控制。传动电液驱动系统中，电机驱动液压泵提供恒定的流量，压力流量比例阀调节液压马达各阶段所需压力及流量，此时必然会有一部分高压油排回油箱，而此部分未利用的高压油会产生相当大的功率耗费，尤其是当卷扬机构低速重载运行时，驱动系统功耗显著提高，且为满足低速重载的工况，需要采用大规格的电机和液压泵，成本高昂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种回转式电液驱动器及控制方法，旨在解决现有技术中回转驱动器体积大/功耗大、成本高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种回转式电液驱动器，包括伺服电机；双向变量液压泵，所述双向变量液压泵设置在所述伺服电机的输出轴上；双向液压马达，用于在所述双向变量液压泵驱动下产生回转运动，所述双向液压马达的两油路端分别与所述双向变量液压泵的第一接口和第二接口连通；信号采集单元，包括用于采集所述双向液压马达两油路端的压力值的压力传感器和用于采集所述双向液压马达输出位移的位移传感器；控制单元，用于调节所述双向变量液压泵的排量和所述伺服电机的转速，所述控制单元的信号输入端与所述压力传感器和所述位移传感器的输出端连接，所述控制单元的信号输出端分别与所述伺服电机和所述双向变量液压泵连接，构成两个独立的控制闭环。进一步地，还包括补油装置和用于改变所述补油装置接入回路位置的电磁换向阀。进一步地，所述电磁换向阀为二位三通电磁换向阀，所述二位三通电磁换向阀的两个出口分别连接所述双向变量液压泵的第一接口和第二接口。进一步地，所述补油装置为蓄能器，所述蓄能器与所述电磁换向阀之间设有滤油器。进一步地，所述位移传感器为角位移传感器，所述角位移传感器设置在所述双向液压马达的输出轴端。进一步地，所述控制单元包括与控制器和与所述控制器远程通讯的上位机，所述控制器分别与所述伺服电机和所述双向变量液压泵电连接。进一步地，所述双向液压马达为双向变量液压马达。本专利技术提供的回转式电液驱动器有益效果在于，通过伺服电机驱动双向变量液压泵实现双向液压马达的旋转输出，信号采集单元实时将双向液压马达的位移输出及入口压力反馈至控制单元，控制单元获取信号采集单元反馈的位移及压力信号，根据实际位移与目标位移、实际压力与目标压力之间的差值，调节伺服电机的输出转速和双向变量液压泵的排量；该方案结构组成简单，体积小，便于进行集成；双向液压马达的两油路端分别与双向变量液压泵的第一接口和第二接口连接，双向变量液压泵提供的高压油全部应用于双向液压马达的驱动，不存在高压液压油的浪费，故不存在无效功耗；同时，控制单元输入端接收信号采集单元反馈的压力信号和位移信号，控制单元的输出端分别与伺服电机和双向变量液压泵连接构成两个独立的控制闭环，则控制单元可以同时控制伺服电机和双向变量液压泵实现双向液压马达的快速调节，也可以分别单独控制伺服电机和双向变量液压泵，实现双向液压马达的慢速调节，满足卷扬系统应用中的高速轻载和低速重载调节，且在伺服电机的控制机构失调或双向变量液压泵的调节结构失调时，系统仍可使用，提高了系统的可靠性。本专利技术提供的回转式电液驱动器，通过伺服电机驱动双向变量液压泵实现双向液压马达的旋转输出，体积小，功耗低，且通过控制单元的两个独立控制闭环实现双向液压马达的二级调节，增加双向液压马达的输出范围的同时不显著的增加成本。本专利技术还提供了一种基于上述回转式电器驱动器的控制方法，包括如下步骤，步骤一：将所述双向变量液压泵排量设置为最大值；步骤二：获取所述双向液压马达的输出端的位移值与油路端的压力值；步骤三：获取实际压力与目标压力的压力差值、实际位移与目标位移的位移差值；步骤四：判断所述压力差值或所述位置差值的绝对值是否大于第一设定偏差；若是，则同时调节所述双向变量液压泵的排量和所述伺服电机的转速，跳转至步骤二；若否，则判断所述压力差值与所述位置差值的绝对值是否均小于第二设定偏差；若是，则保持所述双向变量液压泵的排量和所述伺服电机的转速不变，跳转至步骤二；若否，则调节所述双向变量液压泵的排量或所述伺服电机的转速中任一项，跳转至步骤二。进一步地，将所述双向变量液压泵设置为最大值后，控制所述电磁换向阀，使所述补油装置与所述双向变量液压泵的吸油口连通。本专利技术提供的回转式电液驱动器控制方法的有益效果在于，通过双向液压马达和伺服电机，实现了双向液压马达的二级调节，满足卷扬系统应用中的高速轻载和低速重载调节，且不显著增加成本；伺服电机的控制机构失调或双向变量液压泵的调节结构失调时，系统仍可使用，提高了系统的可靠性。本专利技术提供的回转式电液驱动器控制方法，实现了双向液压马达的二级调节，调节范围大，控制效果好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的回转式电液驱动器的组成原理图；图2为本专利技术实施例提供的回转式电液驱动器的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的回转式电液驱动器控制方法步骤图。其中，各附图标记：1、角位移传感器，2、双向变量液压马达，3、压力传感器，4、二位三通电磁换向阀，5、滤油器，6、蓄能器，7、双向变量液压泵，8、伺服电机；9、控制器；10、上位机；11、集成阀块。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请参阅图1，现对本专利技术提供的回转式电液驱动器进行说明。包括伺服电机8、设置在伺服电机8的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回转式电液驱动器，其特征在于，包括：伺服电机；双向变量液压泵，所述双向变量液压泵连接至所述伺服电机的输出轴；双向液压马达，用于在所述双向变量液压泵驱动下产生回转运动，所述双向液压马达的两油路端分别与所述双向变量液压泵的第一接口和第二接口连通；信号采集单元，包括用于采集所述双向液压马达两油路端的压力值的压力传感器和用于采集所述双向液压马达输出位移的位移传感器；控制单元，用于调节所述双向变量液压泵的排量和所述伺服电机的转速，所述控制单元的信号输入端与所述压力传感器和所述位移传感器的输出端连接，所述控制单元的信号输出端分别与所述伺服电机和所述双向变量液压泵连接，构成两个独立的控制闭环。

【技术特征摘要】
1.一种回转式电液驱动器，其特征在于，包括：伺服电机；双向变量液压泵，所述双向变量液压泵连接至所述伺服电机的输出轴；双向液压马达，用于在所述双向变量液压泵驱动下产生回转运动，所述双向液压马达的两油路端分别与所述双向变量液压泵的第一接口和第二接口连通；信号采集单元，包括用于采集所述双向液压马达两油路端的压力值的压力传感器和用于采集所述双向液压马达输出位移的位移传感器；控制单元，用于调节所述双向变量液压泵的排量和所述伺服电机的转速，所述控制单元的信号输入端与所述压力传感器和所述位移传感器的输出端连接，所述控制单元的信号输出端分别与所述伺服电机和所述双向变量液压泵连接，构成两个独立的控制闭环。2.如权利要求1所述的回转式电液驱动器，其特征在于，还包括补油装置和用于改变所述补油装置接入液压回路位置的电磁换向阀。3.如权利要求2所述的回转式电液驱动器，其特征在于，所述电磁换向阀为二位三通电磁换向阀，所述二位三通电磁换向阀的两个出口分别连接所述双向变量液压泵的第一接口和第二接口。4.如权利要求2所述的回转式电液驱动器，其特征在于，所述补油装置为蓄能器，所述蓄能器与所述电磁换向阀之间设有滤油器。5.如权利要求1所述的回转式电液驱动器，其特征在于，所述位移传感器为角位移传感器，所述角位移传感器设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静一，李文雷，茹强，司少朋，冯轩，王少晨，刘贝，赵伟哲，刘赛起，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13