一种基于液压驱动的负载接触力控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于液压驱动的负载接触力控制装置及方法，属于液压驱动控制技术领域，解决了现有负载接触力跟踪迟滞的问题。装置包括：电机、双向齿轮泵、比例阀、节流阀、负载油缸、控制器，其中：电机用于驱动双向齿轮泵的转动，齿轮泵的进油口连接到油源，齿轮泵的出油口连接到比例阀的进油口，比例阀的出油口、节流阀的出油口连接到负载油缸的进油口，节流阀的进油口连接到油源；控制器，用于根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，得到的比例阀开口度结果用于控制比例阀的开口度，得到的电机转速结果用于控制电机的转速。实现了负载接触力的快速跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液压驱动的负载接触力控制装置及方法
本专利技术涉及液压驱动控制
，尤其涉及一种基于液压驱动的负载接触力控制装置及方法。
技术介绍
负载接触力控制一般采用反馈控制的思路来进行精确的负载接触力控制，但反馈控制的缺点是需要误差的存在才能得到控制信号的输入，所以控制输出理论上必然滞后于接触力给定。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于液压驱动系统模型的负载接触力控制装置及方法，用以解决现有负载接触力跟踪迟滞的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：在本专利技术的一个实施例中，提供了一种基于液压驱动的负载接触力控制装置，所述装置包括：电机、双向齿轮泵、比例阀、节流阀、负载油缸、控制器，其中：所述电机用于驱动所述双向齿轮泵的转动，所述齿轮泵的进油口连接到油源，所述齿轮泵的出油口连接到所述比例阀的进油口，所述比例阀的出油口、所述节流阀的出油口连接到所述负载油缸的进油口，所述节流阀的进油口连接到油源；所述控制器，用于根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，所述得到的比例阀开口度结果用于控制所述比例阀的开口度，所述得到的电机转速结果用于控制所述电机的转速。本专利技术有益效果如下：在本实施例提供的装置中，控制器根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，并将比例阀开口度结果和电机转速结果分别作用于比例阀、电机，实现了前馈控制，解决了接触力跟踪迟滞的问题。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(1)得到所述比例阀开口度结果a：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，PS为所述齿轮泵出油口压力。进一步，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(2)得到所述电机转速n：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，q为所述齿轮泵排量；η为所述齿轮泵效率。进一步，所述装置还包括位置传感器，用于测量所述负载油缸的液面位置；所述负载油缸运动速度V，通过连续两次的位置传感器测量结果差分得到。进一步，所述装置还包括压力传感器，安装于所述双向齿轮泵出油口处，用于测量得到所述齿轮泵出油口压力PS。在本专利技术的另一实施例中，提供了一种基于液压驱动的负载接触力控制方法，包括以下步骤：控制节流阀处于一定开口度，使得液压油经节流阀输入至负载油缸；根据负载油缸的负载接触力得到电机转速结果、比例阀开口度结果；利用所述电机转速结果，调节电机的转速，驱动双向齿轮泵的转动；利用所述比例阀开口度结果，调节比例阀的开口度。本专利技术有益效果如下：在本专利技术提供的方法中，通过节流阀控制部分液压油输入至负载油缸，为负载油缸提供初始流量，减小负载油缸由静态到动态启动过程中的阻力。利用负载油缸的负载接触力得到电机转速结果、比例阀开口度结果，并将比例阀开口度结果和电机转速结果分别作用于比例阀、电机，实现了前馈控制，解决了接触力跟踪迟滞的问题。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，所述根据负载油缸的负载接触力F得到比例阀开口度结果a，具体执行以下操作：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，PS为所述齿轮泵出油口压力。进一步，所述根据负载油缸的负载接触力F得到电机转速结果n，具体执行以下操作：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，q为所述齿轮泵排量；η为所述齿轮泵效率。进一步，所述负载油缸运动速度V，通过连续两次的位置传感器测量结果差分得到。进一步，所述齿轮泵出油口压力PS，通过安装于所述双向齿轮泵出油口处的压力传感器测量得到。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术第一实施例提供的基于液压驱动的负载接触力控制装置示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的基于液压驱动的负载接触力控制方法流程图；附图标记：1-电机；2-双向齿轮泵；3-比例阀；4-节流阀；5-负载油缸；6-控制器。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的一个具体实施例，公开了一种基于液压驱动的负载接触力控制装置，如图1所示，所述装置包括：电机(1)、双向齿轮泵(2)、比例阀(3)、节流阀(4)、负载油缸(5)、控制器(6)，其中：所述电机用于驱动双向齿轮泵的转动，所述齿轮泵的进油口连接到油源，所述齿轮泵的出油口连接到所述比例阀的进油口，所述比例阀的出油口、所述节流阀的出油口连接到所述负载油缸的进油口，所述节流阀的进油口连接到油源；所述控制器，用于根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，所述得到的比例阀开口度结果用于控制所述比例阀的开口度，所述得到的电机转速结果用于控制所述电机的转速。与现有技术相比，本实施例提供的装置，控制器根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，并将比例阀开口度结果和电机转速结果分别作用于比例阀、电机，实现了前馈控制，解决了接触力跟踪迟滞的问题。优选地，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(1)得到所述比例阀开口度结果a：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述比例阀、节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，PS为所述齿轮泵出油口压力。所述控制器的一个输出端与所述比例阀连接，用于调节比例阀的开口度。当a>0时，按照a的值调整比例阀的开口度；否则，比例阀的开口度为0。优选地，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(2)得到所述电机转速n：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述比例阀、节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，q为所述齿轮泵排量；η为所述齿轮泵效率。所述控制器的第一输出端与所述电机的输入端连接，用于调节电机转速；当n＞0时，电机带动齿轮泵正向转动，当n＜0时，电机带动齿轮泵反向转动。本专利技术的中的比例阀开口度结果和电机转速结果计算公式，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液压驱动的负载接触力控制装置，其特征在于，所述装置包括：电机、双向齿轮泵、比例阀、节流阀、负载油缸、控制器，其中：所述电机用于驱动所述双向齿轮泵的转动，所述齿轮泵的进油口连接到油源，所述齿轮泵的出油口连接到所述比例阀的进油口，所述比例阀的出油口、所述节流阀的出油口连接到所述负载油缸的进油口，所述节流阀的进油口连接到油源；所述控制器，用于根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，所述得到的比例阀开口度结果用于控制所述比例阀的开口度，所述得到的电机转速结果用于控制所述电机的转速。

【技术特征摘要】
1.一种基于液压驱动的负载接触力控制装置，其特征在于，所述装置包括：电机、双向齿轮泵、比例阀、节流阀、负载油缸、控制器，其中：所述电机用于驱动所述双向齿轮泵的转动，所述齿轮泵的进油口连接到油源，所述齿轮泵的出油口连接到所述比例阀的进油口，所述比例阀的出油口、所述节流阀的出油口连接到所述负载油缸的进油口，所述节流阀的进油口连接到油源；所述控制器，用于根据负载油缸的负载接触力得到比例阀开口度结果和电机转速结果，所述得到的比例阀开口度结果用于控制所述比例阀的开口度，所述得到的电机转速结果用于控制所述电机的转速。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(1)得到所述比例阀开口度结果a：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，PS为所述齿轮泵出油口压力。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当所述负载油缸的负载接触力为F时，所述控制器利用公式(2)得到所述电机转速n：其中，m为负载块质量，A为所述负载油缸无杆腔面积，V为负载油缸运动速度，Qyg为负载油缸泄漏流量，Cd为所述节流阀的流量系数，b为所述节流阀开口度，g为重力加速度，ρ为液压油液密度，q为所述齿轮泵排量；η为所述齿轮泵效率。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位置传感器，用于测量所述负载油缸的液面位置；所述负载油缸运动速度V，通过连续两次的位置传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆勋，杜晓东，崔翔，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11